摘要:在新中國成立初期的1951~1963年,我國的高中化學課程標準或教學大綱,從出現(xiàn)“水解作用”到啟用“鹽類的水解”。分析其間的16篇期刊文獻可以發(fā)現(xiàn),當時有關鹽類水解的教學研究主要圍繞理解與表達鹽類水解的機理、定量計算鹽類水解的程度和酸式鹽溶液的酸堿性、探索鹽類水解教學的基本問題等3個主題,形成諸多沿用至今的觀點和結論,促進了高中化學課程中鹽類水解知識體系及其教學策略的發(fā)展并趨于完善。同時表明,“教學即研究”的目的、內容與路徑分別是為教學而研究、對教學做研究以及在教學中研究。
關鍵詞: 建國初期; 鹽類水解; 文獻分析; 教學即研究
文章編號: 10056629(2020)08002505
中圖分類號: G633 8
文獻標識碼: B
1? 問題的提出
鹽類的水解是我國目前高中化學基礎知識的重要組成部分,在高中化學課程的知識體系中,經歷了從無到有、從隱到顯的發(fā)展過程。史學界一般認為我國的化學教育肇始于19世紀中葉,并以1865年(同治6年)京師同文館增設算術館,教授算術、天文、化學等課程為標志。1902年(光緒28年),清政府頒布的《欽定中學堂章程》規(guī)定,“中學堂之功課,限修業(yè)4年”,第3、 4年開設“化學(大意)”和“化學(試驗)”,從此,化學學科在我國新教育制度中的課程地位正式確立。其中有關鹽類的水解,在1951年《普通中學化學科課程標準草案》“高級中學化學課程標準草案”之“電離、化學平衡”中最先以“水解作用”的形式出現(xiàn);到1963年《全日制中學化學教學大綱(草案)》“各年級的教學內容”“高中二年級”之“電解質的電離”才啟用“鹽類的水解”的名稱[1]。在新中國成立初期的1951~1963年,從出現(xiàn)“水解作用”到啟用“鹽類的水解”,這期間我國各級各類學校的教學方案和課程要求都處于調整與完善之中。當時有關鹽類水解的教學研究有哪些主題?形成了哪些沿用至今的觀點和結論?對全面理解“教學即研究”的涵義有怎樣的啟示?
2? 文獻的來源
筆者以“鹽類的水解”“鹽類水解”“鹽的水解”等為關鍵詞在“中國知網”中進行檢索,并進行人工篩選,獲得1951~1963年間《化學通報》的有關載文16篇,而未見其他相關的期刊文獻。究其原因,與期刊的創(chuàng)刊時間、服務對象等因素有關。我國目前以中等學校化學教師以及高?;瘜W教師教育專業(yè)師生為主要服務對象的《化學教學》等雜志創(chuàng)刊于上世紀70年代及以后,之前對中等化學教學改革動態(tài)和研究成果的報道幾乎只有《化學通報》這唯一平臺?!痘瘜W通報》創(chuàng)刊于1934年,原名《化學》,由中國化學會在南京創(chuàng)刊,后因戰(zhàn)事幾度搬遷并被迫???950年在北京復刊。1952年按照中央文化教育委員會的指示更名為《化學通報》,并與《物理通報》《生物學通報》等一起,調整為指導中等學校相關學科教學的刊物。1958年以后報道范圍逐漸增加化學新發(fā)展、新成就以及生產應用等方面的內容,同時還以較大篇幅保留與中等化學教學相關的欄目。后因“文革”1966年8月???,1973年8月復刊。這次復刊之后,刊物的發(fā)展方向和定位不斷調整,報道的內容也逐漸轉向并穩(wěn)定為國內外化學及交叉學科的進展、新的知識和技術以及最新科技成果[2]。為此,筆者擬通過對1951~1963年間《化學通報》的16篇載文分析,管窺建國初期我國有關鹽類水解教學研究的具體情況。
3? 建國初期有關鹽類水解教學研究的主題與成果
從文本的具體內容看,這16篇期刊文獻按時間先后順序分為緊密關聯(lián)的3組,分別對應理解與表達鹽類水解的機理、定量計算鹽類水解的程度和酸式鹽溶液的酸堿性、探索鹽類水解教學的基本問題等主題,并形成諸多沿用至今的觀點和結論,為確立鹽類水解在高中化學課程中的地位奠定了基礎。
3.1? 理解與表達鹽類水解的機理
北京師范大學化學系俞崇智在“中等化學教育專欄”發(fā)表過多篇高中化學教材建設方面的文章。對于“鹽類溶液呈酸性或堿性之解釋”,他認為,“從前……利用水解后生成強酸弱堿(如硫酸銅)、強堿弱酸(如碳酸鈉)來說明它,現(xiàn)在仍用這種解說方法,似覺較舊,且亦覺得不太正確”。CuSO4水溶液呈酸性“是因為SO2-4? 引文中離子的名稱與符號的書寫形式,以及物質的量濃度單位的表示方法等都按現(xiàn)行規(guī)范作過調整。引文中括號內的注解均為原作者所注。水化后所成的水化離子為惰性的,對于指示劑,并不起反應……另一離子為Cu2+系重金屬,重金屬之水化陽離子,均為酸性反應的原故”。不過“新的解釋的根據(jù)是要把酸堿的布朗斯蒂定義介紹出來,不然的話,就覺得這種解釋法太突如其來了”[3]。
針對“是否應提及布朗斯蒂理論”的問題,山東醫(yī)學院張?zhí)烀裾J為“鹽類水解后呈酸性或堿性的解釋,如果用氫離子或氫氧離子的增加來說明,則不必預先介紹布朗斯蒂理論,只要知道酸堿的普通定義就可以了”。他還引用自己“講授醫(yī)學院中級班化學課(相當于高中程度)所編講義”中氯化鋁和醋酸鈉水解的離子方程式:
Al3++3H2OAl(OH)3+3H+
CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-
說明理解鹽類水解機理的方法,“凡強酸與弱堿所成的鹽在水解時,其陽離子與水作用而形成不易電離的堿與氫離子,會使此鹽的溶液呈酸性反應……凡弱酸與強堿所成的鹽在水解時,其陰離子與水作用形成不易電離的酸與氫氧離子,會使此鹽的溶液呈堿性反應”。最后還指出,“水解固然可分幾個階段,如Al3+,第一步先變?yōu)锳lOH2+,再變?yōu)锳l(OH)+2,最后一步才變成Al(OH)3,但三步合并寫一個反應式還是可以的,寫多了反而使學生不易接受”[4]。
在刊出張?zhí)烀裎恼碌耐瑫r也刊登了俞崇智的審讀意見。俞崇智認為,“關于鹽類水溶液呈酸性或堿性的解釋,張同志的解釋方法,極其簡明,中學生易于接受,在原則上個人極為同意”[5]。張?zhí)烀竦挠^點和俞崇智的肯定,為幫助中學生理解與表達鹽類水解的機理奠定了基礎。當時對鹽類的水溶液呈酸性或堿性的解釋,以及對多元弱堿陽離子水解不分步書寫離子方程式的做法,在高中化學教材中一直沿用至今。
3.2? 定量計算鹽類水解的程度和酸式鹽溶液的酸堿性
關于鹽溶液呈酸堿性的問題,除了可以進行定性分析以外,還可以進行定量推算。嚴成志以布朗斯蒂酸堿質子理論為依據(jù),在討論中和反應與水解反應可逆關系的基礎上,借助電離平衡常數(shù)和水的離子積常數(shù),推導有關正鹽水解的平衡常數(shù)和溶液中c(H+)或c(OH-)的計算公式[6]。以正鹽作為認識鹽類水解的起點,在高中化學課程中也一直延續(xù)至今,但酸式鹽溶液的酸堿性也是不可回避的問題。趙繼周以0.1mol/L的NaHSO3和NaHCO3為例,討論強堿弱酸所成的酸式鹽溶液的酸堿性,推導溶液中c(H+)和c(OH-)的計算公式并進行具體計算,還運用甲基橙、酚酞等指示劑在溶液中的顯色實驗,對溶液的酸堿性進行驗證[7]。小工認為趙繼周的計算方法過于繁瑣,還對其進行簡化處理[8]。
小工文章發(fā)表在當年的3月號,4月號就刊登了“本刊編輯委員會的檢討”,指出小工文章存在“嚴重錯誤”,“錯誤是繼續(xù)上年度8月號趙繼周所著‘強堿弱酸所成的酸式鹽的水解作用一文所發(fā)生的錯誤而來……直至最近,由顧翼東、嚴仁蔭等同志提出后才發(fā)現(xiàn)”[9]。接著在5月號和7月號分別刊登嚴仁蔭和顧翼東的文章,嚴仁蔭直接糾正趙繼周、小工在計算NaHSO3和NaHCO3溶液中c(H+)與c(OH-)時所存在的錯誤[10];顧翼東則在糾錯基礎之上進行拓展,除了二元弱酸酸式鹽還涉及三元弱酸酸式鹽,除了溶液中c(H+)和c(OH-)還涉及酸根陰離子各種存在形態(tài)的濃度[11]。
雖然對鹽類水解的有關定量計算至今并沒有進入高中化學教材,但在必修與選修相結合的高中化學課程體系中,“化學反應原理”模塊對學生有能進行平衡常數(shù)簡單計算和了解電離平衡常數(shù)含義等相關要求,該主題討論中嚴仁蔭介紹的有關簡單計算,還是可以用來幫助學生定量認識鹽類水解的程度,或判斷以NaHSO3和NaHCO3為代表的強堿弱酸酸式鹽溶液的酸堿性。不過,像顧翼東那樣的有關計算不宜引入,以防給學生帶來不必要的學習負擔。
3.3? 探索鹽類水解教學的基本問題
上世紀50年代只有燕正曜一篇專題介紹鹽類水解課堂教學的文章,雖然全文沒有一個小標題,但比較全面地反映了教學流程、設計意圖和教學反思。其中,“教學流程”包括5個主要環(huán)節(jié): (1)用氯化鈉和碳酸鈉溶液對酸堿指示劑反應的對比實驗,提出問題,引入新課;(2)從碳酸鈉在水中電離產生的離子對水的電離平衡影響的角度,分析碳酸鈉溶液呈堿性的原因;(3)按照分析碳酸鈉溶液呈堿性的思路,推測氯化鋁溶液應呈何種反應,并用實驗驗證推理的正確性;(4)理解氯化鈉溶液呈中性的原因;(5)結合氯化鈉、碳酸鈉、氯化鋁的示例,按照“由特殊到一般,由部分到全體”的思路得出鹽類水解的規(guī)律,并運用規(guī)律判斷其他鹽溶液的酸堿性?!敖虒W反思”認為:“采取如上的方法,演示實驗在這里起著重大的作用,通過它提出問題,發(fā)現(xiàn)理論,又通過它驗證理論。學生總是在思考教師所提出的問題,而又在教師的引導下解決了這些問題”[12]。
如果從認識論的角度考察,燕正曜的教學設計完全契合人類認識世界的“實踐—認識—再實踐—再認識”螺旋上升最后形成結論,并運用結論解決問題的規(guī)律。在上世紀80~90年代,高中化學教材中的“鹽類的水解”,是以“把少量CH3COONa、 NH4Cl、 NaCl的晶體分別加入三個盛有蒸餾水的試管……分別用pH試紙加以檢驗”的演示實驗引入,然后依次分析CH3COONa和NH4Cl溶液中的反應,從中認識鹽類水解的概念,總結鹽類水解的規(guī)律[13]。相對而言,燕正曜將三種鹽分批呈現(xiàn)逐一分析,不僅可以將理解碳酸鈉溶液堿性時形成的思路,遷移到預測氯化鋁溶液的酸性中去,從而改善三種鹽一同呈現(xiàn)時思維方向只有理解沒有預測的單一性,而且能發(fā)揮實驗在提出問題和驗證推理等方面的多重功能。當然,初識鹽類水解之時,以一元酸堿的正鹽為例更符合學生的認知規(guī)律,同時還應該幫助學生建立鹽類水解的完整概念。
進入上世紀60年代,又有盧才英一篇系統(tǒng)介紹鹽類水解課堂教學的文章。相對于5年前燕正曜的教學設計,增加了通過與中和反應的對比,幫助學生認識鹽類水解與中和反應的關系,從而建立起鹽類水解概念的環(huán)節(jié),這有助于學生加深對鹽類水解本質的認識,但文中明顯存在多處不妥的表述[14]。時隔一年半,寧潛濟等提出商榷,在披露“天津市在1960年初,曾組織過全市高三的統(tǒng)考……有的學校個別班級寫錯水解反應方程式的竟達100%”的同時,指出盧才英文中的問題,也留下幾處含混或不妥的地方[15]。編委會就如何處理鹽類水解這一教學難點,加編者按“希望大家發(fā)表意見”。半年之后,在“中學化學教學問題討論”欄目以“關于鹽類水解的教學”為主題接連發(fā)表4篇文章,這些文章在糾正盧才英和寧潛濟等文章中錯誤表述的同時,分別就鹽類水解的相關問題“結合個人教學體會和大家共同討論”。其中,對目前鹽類水解的教學實施具有啟發(fā)意義或被借鑒和沿用的觀點又增加了以下幾個主要方面。
第一,關于給鹽類水解下定義的角度。“教材是以‘鹽類跟水的復分解反應叫做鹽的水解,從定義的字面上雖然看不出鹽類水解的實質……教科書接著又談到‘鹽的水解反應的本質是,鹽類的離子跟水的氫離子或氫氧根離子相結合,生成難以電離的分子或離子,使水里的氫離子或氫氧根離子的數(shù)目發(fā)生了變化。因此,鹽類的水溶液往往顯出酸性或堿性反應,這很明顯地反映出鹽類水解反應的本質……這對中學生來說是合適的”[16]。也就是說,給化學概念下定義要符合學生的認知水平,同時可以選擇化學學科特有的宏觀現(xiàn)象與微觀本質相結合的獨特視角。
第二,關于鹽類水解教學中示例的選擇。由于在當時的高中化學教材里,鹽類的水解用于解釋碳酸鈉溶液的堿性等事實。但是碳酸鈉是二元弱酸的鹽,分析其中CO2-3離子的水解要考慮生成HCO-3和H2CO3的問題,比一元弱酸根離子的情況復雜,因此“在掌握了Na2CO3水解反應的實質及其表示方法之后……應進一步舉出NH4Cl和CH3COONa或其他的一元酸與一元堿的鹽類水解的例子……通過對這些反應的分析,學生可以自覺地總結出水解反應的定義和反應的實質”[17]。目前高中化學教材中鹽類的水解獨立成節(jié),一般都是按照一元弱酸或弱堿的正鹽、多元弱酸或弱堿的正鹽、多元弱酸的酸式鹽的順序,由簡到繁,由易到難,逐漸深入。
第三,關于鹽類水解離子方程式的書寫。當時無機化學教材關于離子方程式有“保留不溶解的或弱電離的物質為分子形式,而將所有其他物質寫成離子形式”的書寫原則,參照這一原則,鹽類水解的離子方程式可以有兩種寫法。以NH4Cl的水解為例,一種寫法是:
NH+4+Cl-+H2ONH3·H2O+H++Cl-
簡化為: NH+4+H2ONH3·H2O+H+
另一種寫法是:
H2OH++OH-
NH4ClCl-+NH+4
NH3·H2O
c(H+)>c(OH-),所以溶液呈酸性[18]。用第二種書寫形式分析鹽類的水解,有利于學生理解和掌握鹽類水解反應的本質,這也被高中化學教材一直沿用至今。
第四,關于鹽類水解的教學要求。“中學教育的任務一方面是給高等學校輸送合格的新生,另一方面是提高勞動后備軍的文化水平。從這個雙重任務看,理論部分不宜過深過廣,但又要給學生以應用于實踐和進一步學習新知識的基礎……所以中學化學有關鹽的水解是側重于強酸弱堿型與弱酸強堿型鹽類的水解的介紹”[19]。長期以來,我國高中化學課程關于鹽類的水解,僅有1983年的《高中化學教學綱要(草案)》將弱酸弱堿鹽的水解列入“較高要求”的范圍,其他版本的教學大綱或課程標準中都只要求強酸弱堿鹽和強堿弱酸鹽的水解。
第五,關于鹽類水解程度的教學策略?!爸灰m當從定性方面介紹,結合學生已有的化學知識來講清楚,如多元酸或多元堿的鹽類,可由多元酸或堿的多級電離觀點解釋……可以舉例說明,如在25℃時,0.1mol/L的CH3COONa和NH4Cl水解程度每10000個中只有1個水解……亦可以進行演示實驗,如用(NH4)2SO4、 Na2S、 Na2CO3分別置于適量純水中并沒有NH3、 H2S、 CO2逸出”[20],這些方法仍被教師在教學實踐中廣泛運用。另外,鹽類的水解程度除了可以利用電離平衡常數(shù)和水的離子積等進行簡單推算以外,還可以讓學生在實驗測定常溫下0.1mol/L CH3COONa或NH4Cl溶液的pH約為9或5,并折算成c(H+)或c(OH-)以后進行估算[21]。
在上述的分析中還可以發(fā)現(xiàn),16篇文獻之所以能夠“自然”地成為3組,其根本原因是編委會注意加強編者、作者與讀者之間的聯(lián)系,將讀者結合實踐回答作者文章中問題的文章送原作者審讀,面對編審中的疏漏敢于公開檢討并刊出讀者批評與糾錯的文章,針對教學難點加編者按發(fā)動讀者參加討論并設專欄刊載讀者的文章,這些舉措對于深入開展鹽類水解的教學研究起到了積極的推動作用,同時促進了高中化學課程中鹽類水解知識體系及其教學策略的發(fā)展并趨于完善。
4? 對理解“教學即研究”涵義的啟示
筆者曾在探尋“教學為什么要研究”“教學應該研究什么”和“教學怎樣進行研究”等“教學即研究”基本問題答案的過程中,闡釋過對“教學即研究”涵義的有關認識[22,23]。1951~1963年間16篇文獻所反映的以鹽類水解為主題的教學研究,也足以證明有教學就有研究,研究與教學總是共生的。同時表明,“教學即研究”的目的、內容與路徑分別是為教學而研究、對教學做研究以及在教學中研究。
4.1? 目的: 為教學而研究
教學是由教師的教和學生的學所組成的培養(yǎng)社會所需要的人的活動。鹽類的水解與生產生活有著密切的聯(lián)系,利用電離平衡的理論揭示鹽類水解的實質,能夠培養(yǎng)學生“宏觀—微觀—符號”三重表征的化學思維方式,提高他們分析和解決實際問題的能力。1951~1963年間,高中化學課程中鹽類水解的知識體系處于構建初期,教師面臨“為什么教(學)、教(學)什么、怎么教(學)”等問題,文獻中的相關研究就是為了尋求這些基本問題的答案,以便更好地落實鹽類水解的教學任務,達成教學大綱或課程標準對應的國家意志。
4.2? 內容: 對教學做研究
鹽類的水解建立在水的電離平衡和弱電解質電離平衡的基礎之上,需要用化學平衡的觀點分析其中弱電解質的生成和水的電離平衡的移動,從而理解鹽類的溶液可能呈現(xiàn)酸堿性的原因。文獻中的相關研究能認識到鹽類水解知識的抽象性,在研究認知規(guī)律和教學原則的基礎上,采用理論分析與實驗驗證相結合,定性分析與定量計算相結合,歸納推理與演繹推理相結合等策略,或循著“實踐—認識—再實踐—再認識”的思路促進學生認識的逐級升華,從而完成教和學的相關活動,促進學生對鹽類水解實質的認識并實現(xiàn)預設的教學目的。
4.3? 路徑: 在教學中研究
文獻大多沒有標注作者的工作單位,時間相隔已有六七十年,難以一一考證。不過從敘述的口吻看,大多是一線的中學教師,像寧潛濟后來就被評為天津早期的特級教師。對于多位作者文章中類似“結合個人教學體會和大家共同討論”的話語,表面上看是一種謙恭的態(tài)度,其實還有深層的含義,那就是說這是自己在教學活動中形成的體會,是對自己教學實踐的反思與提煉,是教學和研究一體化的產物。教師在教學中研究,同時組織學生通過研究進行學習,一定能夠獲得不斷提高教學質量和促進師生教學相長的實踐效果。
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