一、一堆罗列
老师说,今天我们小结醇的性质。醇的化学性质有几条呀?老师自问自答:五条。1,与金属钠反应;2,分子内脱水;3,分子间脱水;4,氧化反应;5,酯化反应——五个相应的化学方程式。
记下来,背下来。讲五条之间的关系兴许是增加了学业负担呢。
(相关资料图)
老师说,硫难溶于水,微溶于酒精,易溶于二硫化碳。如此一条独特的物理性质,学生能记住几天呢?
老师说,今天我们复习铝及其化合物的性质。
板书(或幻灯):铝及其化合物的性质
板书:一、铝的性质
“同学们,铝有几条化学性质呀?”如果是隔了一段时间,当然没有人记得是几条(且每位教师的罗列方式并不统一),老师自问自答:六条。1,与氯化合(相应化学方程式);2,与氧化合(相应化学方程式);3,置换反应(相应化学方程式);4,与酸反应(相应化学方程式);5,与碱反应(相应化学方程式);6,钝化;……
“都记下了吗?好,接下去,氧化铝有几条性质呢?(板书:二、氧化铝)五条……”
“接下去,氢氧化铝有几条性质呢?六条……”;“那么铝盐有几条性质呢?……”;“再看,偏铝酸盐有几条化学性质呢?……”
这就是说铝及其化合物一共有27条化学性质,相应有二十多个化学方程式需要书写和记忆。
问题在于,有几个学生喜欢27条呢?
问题还在于,复习铁的时候,铁及其化合物又有几条性质呢?氯及其化合物又有几条性质呢?硫呢?氮呢?卤素呢?……毛估估,关于元素性质的知识大概有二百来条,这是学生喜欢的、渴求的吗?这是真有实用价值的吗?这是我们的教学目标吗?——或许就是,每一年高考试卷都会随机在这二百多条中抽出几条来考一考,你知道今年考哪几条呀?
化学涉及许多工业生产原理与过程。比如氯碱工业,以电解饱和食盐水为基础。从海水中提取溴和碘,包括原料的获取和处理。硫酸的工业制法,大致分三步,煅烧硫铁矿,二氧化硫催化氧化,用浓硫酸吸收三氧化硫,相应有三个化学方程式。硝酸的工业制法,大致分三步,氨催化氧化,一氧化氮继续氧化,二氧化氮溶于水(一氧化氮循环利用),相应有三个化学方程式。纯碱的工业制法,索尔维氨碱法(相应流程图),侯德榜联合制碱法(相应流程图)。铝的冶炼,包括矿石碱熔、通二氧化碳沉淀、过滤、灼烧,将氧化铝提纯后电解等步骤。此外还有合成氨、钢铁的冶炼、石油化工与煤化工、酿酒业等等。
这些化工业都是个性化的,互相不能替代的,硫酸厂不能生产纯碱、冶铝厂不能合成氨的。于是,化工知识的教学很容易陷入“罗列”的泥淖,十几个行当平均每个行当有三大步骤的话,相应就有四十个步骤需要死记硬背了(这还不算很难数清的细节问题)。
化学课,想说爱你并不容易。
二、一堆习题
教学是一定要有习题训练的,考试也就是考题目。教学内容(知识)是一堆又一堆的罗列,相应就会有堆得更高的一堆又一堆的死记硬背式的习题。
醇分子内脱水,与羟基同脱的氢原子是哪个碳上的呢?氧化反应,用什么催化剂呢?酯化反应,是酸脱羟基醇脱氢还是醇脱羟基酸脱氢呢?——选择题、填充题、实验题(其中选择题的选项尤其可以任意组合)。
铝盐与适量碱怎么反应,遇过量碱怎么反应,由铝盐制氢氧化铝用哪种碱最好?偏铝酸盐与适量酸怎么反应,遇过量酸怎么反应,由偏铝酸盐制氢氧化铝用哪种酸最好?——选择题、填充题、实验题、计算题。
食盐精制需要哪些步骤,过滤装置有哪些要点(三贴一靠),去除钙、镁离子是先用纯碱后用石灰还是先用石灰后用纯碱?——选择题、填充题、实验题、计算题。
溴的原料是盐卤,碘的原料是海带。溴是挥发的,碘是升华的。
请书写硫酸工业制法中第一步的化学方程式。热交换器中二氧化硫走管外还是走管内?
请写出黑火药爆炸的化学方程式。请写出铁与高温水蒸气反应的化学方程式。
索尔维氨碱法中哪些物质是在哪一步循环使用的?侯德榜联合制碱法中哪些物质是在哪一步循环使用的?侯德榜比索尔维的优势体现在哪几个方面?——选择题、填充题、实验题、计算题。
铝是两性的,如果铝土矿先酸溶后沉淀,请画出它的流程图。……
“某元素原子的核电荷数是电子层数的5倍,其质子数是最外层电子数的3倍,该元素原子的最外层电子排布是______”——把妈的母亲唤作外婆实在没有区分度,更缺乏创新意识培养,要让学生牢固掌握,必须今天叫舅妈的婆婆,明天改叫姨夫的丈母娘。
为了联系生活、生产实际,还需要“知识迁移”,还需要拿课本外的背景材料说事,还需要解答各种“信息题”。
题的那个海,简直没有彼岸,题的那个山,只有更高没有最高。
三、一堆口号
一堆罗列加更大的一堆习题成了当今学校学科教学活动的主要手段、特征乃至目的,这样的教学当然是需要“改革”的。一期、二期,改革了二十多年,成果是罗列加习题的手段日益泛滥,应试目标越发明确,教学过程的应试特征登峰造极。
“改革”与其结果南辕北辙的原因是早该放到台面上来评说的。通过口号和运动的方式将学科体系瓦解、将“传道授业解惑”搞臭、将热闹的支离破碎奉为时髦可能是主要原因之一(至少就教的这一方而言)。
减轻学生负担。其主要手段之一是删减教学内容(尤其是“过难”的学科理论),结果是把学科的文化内涵、逻辑线索、知识架构删得捉襟见肘。学科无道可传(或传道者被视为落后分子)是教学成为罗列、考试在浅层次挖歪洞打斜井的直接原因。磷酸不许作为三元酸来教了,分级电离和离子反应原理失去了一个重要支点,“道理”成了奢侈品。电化学删到只剩铜锌原电池、钢铁电化腐蚀和电解饱和食盐水、电解氯化铜四个“东西”,氧化还原反应的实质失去了最本原的解读载体,得失、升降、氧还、正负、阴阳、强弱,你“熟能生巧”去吧。平衡常数不能计算了,只能定性讨论,结果以辨析代替量化的畸形操练层出不穷,本来加减乘除可以解决的问题非经专业训练者可能连题目都看不懂。……在没有逻辑线索的前提下去题海里扑腾捞针,这是学生最大的精神负担和学业负担,因此学生负担二十多年来只增不减,一年更比一年重。
以学生为主教师为辅的探究性学习。将以教师为主导的知识传授树为创新、探究的对立面,竟然认为多数中学生都可以自主建构学科文化——在少样板、少模仿、少经验、少传授、没底蕴、没有大师肩膀的情况下给他一堆材料就可建构,以为人人都可以从苹果砸头的事件中自主得牛顿定律之道。将原子结构限制在前十八号元素之内,只有两个完整周期——连举一反三的“三”都不能保证,却要构建出元素周期律来。早已成熟的醇醛酸的逻辑关系居然也可随意更改为醇酸醛——内在关系让他自己构去吧,传授反而妨害了他的创造力。
关起门来炒题——以习题为标的、线索组织学科教学,那么怎样体现(正面的)改革成果呢?除了不顾基本面去编造事实以外,教师常被指定完成的一件事情就是开展示课——最常见的时髦展示就是展示“探究”。
醇的五条性质还真不好记,那就展示“加强实验”吧。由于积灰,实验桌上已经可以画沙画了,这次却要把验证实验全部改成“探究性实验”,药品临时去买,装置临时去借,好在辛苦一时,下一次打扫实验室又不知猴年马月了。因为心知肚明单靠实验弥补不了深层次的文化内涵、逻辑线索和知识架构方面的缺陷。
酸碱中和滴定,为什么用烧杯不好,用量筒不好?用什么最好?“小组探究”吧,看哪个组先把滴定管发明出来。反正就是表演,人走了,回教室炒题目去,指示剂的终点颜色其实不经过实验也可以背下来绝不影响考试的。没有人相信连容量分析为何物都未知的中学生能够发明滴定管。
铝及其化合物的27条性质容易遗漏或张冠李戴,那就展示“学案”,就是把二十多个化学方程式事先印发给学生。教案是教师写的,顾名思义,学案应该是学生写的吧,还是教师写的,其实就是一份留有填空线格的内容提要和一堆罗列、一堆习题。谁都知道平时教师也常给学生发习题的,只是从前不叫学案,现在叫学案了。
当务之急是回归自然、回归文化,背道而驰的改革只能强化一堆堆的罗列和一堆堆的习题,使减负、探究和创新成为渐行渐远的昨日的昨日的故事。
四、为文化传授正名
某人买体育彩票,中了十万元钱,兑奖的时候他能拿到多少?八万。还有两万哪里去了?交税了。这就是说社会的平衡机制在起作用,平衡向减弱他十万元突增的方向发生了移动。有家男主人病倒了,本来他每月挣四千的,这下困难了,有关部门给他家每月补助八百元。和谐社会送温暖,社会的平衡机制起的作用,平衡向着减弱他四千元损失的方向发生了移动。那人去兑奖,人家说,十万元,你一分拿不到,全交税了,可能吗?不可能,以后那彩票卖给谁去?所以是减弱而不是抵消。那家男主人病倒了,有关部门每月给他家补助五千元,可能吗?社会承受不起。所以是减弱不是抵消,更不是倒贴。——勒沙特列原理不仅是化学的,也是大理科的,哲学的,社会学的,它是那么地有内涵,伟大且平易近人,放之四海它能解决多少化学或非化学的实际问题呢?
能量观是多门学科的基础性观念,化学当然不是例外。但观念不能是空洞抽象的,能量观解决的化学问题与物理问题是各有具体分工的,比如它能有效地使一大堆化学反应系统化,极有可能(也是应该)通过它从支离破碎中提炼出学科的一种逻辑魅力来。本着这样的文化自觉,化学教师应该很愿意在(化学的)启蒙阶段让自己的学生留下初步印象:之一,很容易(包括很迅速、很剧烈)进行的反应多数放热;之二,化合反应多数放热,分解反应多数吸热;之三,燃烧和氧化都是放热的;之四,化学能可与多种能量形式相互转换,但热效应是化学能的主要表现形式。如果教师多年使用的教材中缺失了热力学原理的理性化呈现,长期在“一堆”中埋头工作,有多少位教师能忆起曾经有过一个“⊿G=⊿H-T⊿S”的经典呢?见过有中学生能自主建构这种经典吗?
“异电相吸”是现代科学文化的又一重要组分,化学是呈现这一文化现象的不可或缺的重要平台之一。原子、分子、离子的结构正是基于异电相吸和同电相斥原理。有机化学中的“亲电”、“亲核”机理同于此道。无机化学反应中最核心的两大反应类型是氧化还原反应和离子反应,前者的基本动力是电子得失,后者的自发还是源于异电相吸。一部化学涵盖着一部异电相吸学,后者也是使知识罗列变成知识架构的重要契机。
化学真的是一种文化。
硫溶于二硫化碳,那是一种关于硫元素的缘分;三氧化硫被浓硫酸吸收,那是去了舅舅家;氧化铝溶于冰晶石(六氟合铝酸钠)还是走亲戚;苯酚溶于苯是怎么回事,就有了“道理”。凡是含有羟基的低分子量的稳定化合物均可互相溶解甚至互为溶剂,如硫酸、硝酸、水、酒精、醋酸,因为它们的分子中含有共同的基团;“相亲相溶”,为什么同含羟基的苯酚仅微溶于水?因为它身上挂了个太大的“救生圈”。——给学生一点思想、一点道理,一点章法,从而减轻他的负担。
铝的化学性质能不能归纳为三条?当然不是简单地将两条合并为一条(实质还是六条)。一,活泼,所以它能与氯、氧、硫等非金属单质直接化合,能从一些化合物中将较为不活泼的金属置换出来(包括铝热反应);二,亲氧,亲到什么程度?铝制品表面很容易形成致密的氧化膜——否则铝做炊具就不是现实;铝条燃烧大量发光发热,生成的氧化铝极不容易分解,因此可用作耐火材料;在铝热反应中放出的热量高到可使铁(甚至钨)等难熔金属熔化;三,两性。——给学生一点思想、一点化学内涵、一点文化,不仅有效削减“堆高”,更让学生有趣甚至有劲。而那个“亲氧”,绝大部分的学生是不可能自发建构的,只能由教师为主导传授。
硫酸的工业制法,三步主要反应均放热,三个主要设备的操作都运用了对流原理,是否就可考虑将“都放热、都对流”作为这堂课的化学文化之“魂”?
“都放热”绝非偶然,三步反应前两步(煅烧硫铁矿与二氧化硫催化氧化)均为氧化,后两步(二氧化硫催化氧化与三氧化硫水化)均为化合反应,而多数的燃烧、氧化、化合反应正是放热的。“都对流”亦非巧合,对流效率就是比顺流高。“沸腾炉”的原理与炼铁高炉异曲同工,“热交换器”的内外管冷热对流与实验室冷凝器的对流并无二致,……而每一步的放热与每一步的对流又是相互依存的。——给学生一点思想、一点化学内涵,不仅有效地将“个性”推向“共性”,更让教学内容耐人寻味。而那两个“都”,靠“小组探究”怕是很难探究出来的。
化学和数学、文学、物理学、历史学等基础学科一样,是人文素养中的重要组分之一,化学让人将来终身受益的是它对待这个物质世界的独特而又通达的态度、观念和思想方法。
而对广大的一线教师、学生、家长而言,“将来”有点远,我们更急需明白的是:离开文化传授去为那三个“一堆”奔命,眼前的考试成绩也一定不会漂亮到哪里去。
原载《中学化学教学参考》2014.6