高中化学新教材与大学化学教材知识点的比较_刘松艳

高中化学新教材与大学化学教材知识点的比较刘松艳＊　金　爽　王宝珍　周伟红

(吉林大学化学学院　长春　130012)

摘要　为了有的放矢地完成大学化学的教学,将新课程高中化学教材和大学化学教材作对比,逐一总结归纳高中化学和大学化学相联系的知识点,并介绍知识点深度、广度的差异,使大学化学教师更好地了解高中化学教材内容。关键词　大学化学　新课程高中化学　知识点　化学教材　知识深度

目前,我国的基础教育正处于新一轮课程改革之中。广大大学化学教师最为关注的是,新教材的知识点在深度和广度上有什么变化。为此笔者将高中化学新教材与大学化学教材的知识点作比较,以供大学化学教师和教学管理者参考。了解高中新教材的知识体系有2重意义:其一,由于一些大学化学知识点已经纳入高中化学新教材体系,进行教学时可不必再讲解,将节省下来的时间用来更加细致地讲解重点、难点内容,相应的教学计划安排也应有所变动;其二,了解了高中化学已学过哪些知识点、学习到了什么程度,有利于大学教师在授课时以学生已有基础为新课程切入点,在学生现有知识框架上进一步构建新的知识,帮助学生顺利实现由中学化学到大学化学的过渡,有利于激发学生学习大学化学的兴趣。1　《新大学化学》教材与新高中教材相关知识点及学习内容程度分析高中化学教材选取的是宋心琦主编、人民教育出版社出版的普通高中化学实验教科书[1～5];大学化学教材选取的是曲保中、朱炳林、周伟红主编、科学出版社出版的《新大学化学》(第2版)[6]。1.1　高中化学已接近大学化学程度的内容化学1:化合价、胶体的特性、物质的量浓度、酸碱电离理论。化学2:元素的周期、元素的族、化学键的定义、化学键的极性、分子的极性、锌铜原电池装置、半电池反应、锌锰电池、铅蓄电池、燃料电池、平均速率、化学平衡状态。化学反应原理:热化学方程式的书写、盖斯定律的内容、弱电解质电离平衡、水的离子积常数、电解池原理。物质结构与性质:能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则、电子的能级排布、价层电子对互斥理论、杂化轨道理论(sp杂化)、离子晶体的配位数、晶体与非晶体、晶体类型、四种金属晶体堆积模型、共价键(σ键、π键)。化学与技术:氨的主要用途、碳酸钠的用途、索尔维制碱法、侯氏制碱法、离子交换膜电解槽的结构、离子交换膜法电解氯化钠制氢氧化钠的原理、铝在地壳中的含量、铝的提取和冶炼。以上内容中,比较有特色的是《物质结构与性质》教材中有很多新增知识点,相当于把一些大学化学的知识点提前到高中阶段学习,更早地让学生了解这方面知识。例如,教材中要求学生掌握核外电子排布式的书写,并了解核外电子排布三原则;能够运用价层电子对互斥理论判断简单的分子空间构型,包括所有电子都用来成键和有孤对电子2种类型。教材中还提到4种金属晶体堆积模型:简单立方、钾型(即体心立方)、镁型(即六方密堆积)、铜型(即面心立方密堆积)。尽管名称与大学化学教材中有所差异,但学生们眼界由此得以扩展,对化学学科的认识得以加深。在共价键这一节,教材以电子云图的形式形象解释了3种共价键形成过程的本质。“头碰头”、“肩并肩”这种过去在大学化学中才用到的描绘词语如今已出现在高中教材中。这些新增内容充分说明,新教材更加注重与大学化学的知识点衔接,为学生进一步学习化学打下基础。1.2　有待进一步深入学习的知识点1.2.1　化学1在介绍分散系的分类时,《化学1》把分散系分为溶液、胶体、浊液3大类;《新大学化学》中则把分散系分为溶液和胶体2大类,而将浊液归类为胶体的一种。2种教材分类方法不一致,故分散系的分类这一知识点需要在教学时予以说明。酸碱理论部分,《化学1》中只讲解了酸碱电离理论,

·35·2010年第10期 化　学　教　育＊通讯联系人,songyan@jlu.edu.cn给出了酸碱盐的概念和水溶液中酸碱反应的实质;《新大学化学》是在酸碱电离理论基础上着重介绍酸碱质子理论,重新定义酸、碱、两性物质,扩大了酸、碱的范围和酸碱反应的范围。在氧化还原反应部分,对于学生高中阶段学习的化合价概念,《新大学化学》给出了更科学的定义———氧化数。关于元素化合物部分,对比2本教材相关内容的目录可以得出,《化学1》内容较少且贴近生活,而《新大学化学》知识更全面系统化,故这一部分可适当增加教学学时。1.2.2　化学2在讲反应速率时,《化学2》用单位时间内物质的量变化表示反应速率,在《化学反应原理》中又进一步引申为单位时间内物质的量浓度变化,但都是用平均速率来定义的。而《新大学化学》则是以瞬时速率来表示,并考虑了反应进度。在介绍化学反应的反应热时,《化学2》形象的用水位高低来向学生定性描述反应物和生成物的能量关系,并用能量守恒解释吸热和放热现象;《新大学化学》提出状态函数的概念,给出热力学能U的定义,并给出热力学第一定律的表达式:ΔU=Q+W以此定量计算反应能量变化。在介绍影响化学平衡移动的因素时,《化学2》提到温度、浓度、催化剂、反应物状态、固体表面积,有待在大学化学学习中定量讲解各影响因素的原理。1.2.3　化学反应原理在介绍反应热时,《化学反应原理》在规定反应系统压力与外界压力一致的条件下,将化学反应中的能量变化称为反应热或焓变,符号ΔH,并规定ΔH的正负;此外将25℃,101kPa下1mol纯物质完全燃烧生成稳定化合物时所放出的热量定义为燃烧热,仍用ΔH表示。《新大学化学》根据反应条件不同,把反应热分为定容过程和定压过程反应热,焓变的定义更加精确化到标准摩尔焓变,计算的范围扩大到更多反应状态及过程,并引出标准摩尔生成焓。而在焓变的相关计算部分,《化学反应原理》利用盖斯定律,通过方程式的叠加来间接计算反应焓变;《新大学化学》引入标准摩尔生成焓,并运用盖斯定律直接计算反应的标准摩尔焓变。在化学平衡部分,《化学反应原理》学习平衡常数定义并计算,用实验对比定性总结出影响平衡移动的因素;《新大学化学》在此基础上学习标准平衡常数定义,并针对不同的平衡态计算其标准平衡常数,将平衡移动的结果用公式定量计算。在《化学反应原理》课后资料栏目中,还介绍了溶度积常数、熵变与化学反应进行的方向、锌银电池等,为大学化学中相关内容的学习做了铺垫。1.2.4　物质结构基础在介绍原子半径时,《物质结构与性质》仅以主族元素为例进行了分析,而《新大学化学》还对副族元素半径的变化情况进行了介绍。在电离能部分,《物质结构基础》介绍了元素的第一电离能,《新大学化学》还介绍了第二电离能。在介绍配离子中的化学键时,《物质结构基础》通过向硫酸铜水溶液加入氨水的实验现象直观地介绍了配位键以及配合物的定义;而《新大学化学》除给出定义外还比较系统地介绍了配合物的组成、命名、价键理论和晶体场理论。关于电子云这一概念,《物质结构基础》只给出s、p轨道电子云轮廓图(界面图),未给出d轨道的图;而《新大学化学》引入波函数概念,根据波函数对电子云定量分析,学习原子轨道角度分布图、电子云的角度分布图、电子云的空间分布图等3种图。1.2.5　化学与生活在介绍维生素时,《化学与生活》着重以维生素C为例介绍了其性质及对人体的重要作用;而《新大学化学》则从整体上就维生素的作用进行了介绍,所介绍的常用药物的种类也要比中学的丰富。在介绍金属腐蚀的防止时,《化学与生活》简单提到可以通过牺牲阳极保护法来保护金属;《新大学化学》介绍的方法更全面,从金属材料的选取,到保护层的覆盖、缓蚀剂法以及电化学保护法。1.2.6　化学与技术在介绍新型无机非金属材料时,《化学与技术》简单介绍了其中的氮化硅陶瓷和碳化硅陶瓷;《新大学化学》在此基础上还详细介绍了氧化铝陶瓷和氧化锆陶瓷。在介绍电化学腐蚀时,《新大学化学》除了高中所涉及的析氢腐蚀、吸氧腐蚀外,还介绍了金属吸氧腐蚀中浓差腐蚀的原理及对材料的影响。在介绍金属腐蚀的防止时,《化学与技术》提到了电化学防护中的阴极保护法,《新大学化学》则全面介绍了多种防止腐蚀的方法。在金属腐蚀的利用内容中,《化学与技术》仅提到了化学蚀刻,《新大学化学》对此有详细的介绍。2　大学化学独有的内容在《新大学化学》中,有一部分内容是高中化学不曾涉及的,主要集中在化学基本原理相关章节,总结如下:化学反应基本规律部分:系统和环境;相;化

·36·化　学　教　育 2010年第10期学反应的自发性;吉布斯函数变与化学反应进行的方向;反应速率理论和活化能。溶液与离子平衡部分:质量摩尔浓度;稀溶液的蒸气压下降;溶液的沸点升高和凝固点降低;溶液的渗透压;一元及多元弱酸的质子转移平衡;缓冲溶液;溶度积的定量计算;沉淀-溶解平衡的移动;配位平衡;离子的稳定常数;配位化合物的应用。氧化还原反应与电化学部分:电极电势;影响电极电势的因素;原电池电动势与吉布斯函数变的关系;分解电压;电解的产物。物质结构部分:配合物的价键理论和晶体场理论;3种分子间作用力的产生和特征;离子半径的计算;电子亲和能的概念;离子极化理论和键型的过渡。3　小结综上所述,高中化学新教材中知识点介绍方式及深度与大学化学有所不同,所涉及的范围也远不及大学化学广泛,知识的系统性和化学思维的形成也有待学生在大学化学学习中进一步完善、提高。了解高中化学新教材与大学化学教材相关的知识点,有助于大学化学教师更好的了解学生的现有知识水平,合理地安排课程内容和进度,使学生顺利地完成从高中化学到大学化学学习的过渡,为今后的学习打下更坚实的基础。

参　考　文　献[1]　宋心琦主编.普通高中课程标准实验教科书:化学1(必修).北京:人民教育出版社,2007[2]　宋心琦主编.普通高中课程标准实验教科书:化学2(必修).北京:人民教育出版社,2007[3]　宋心琦主编.普通高中课程标准实验教科书:化学与技术(选修).北京:人民教育出版社,2007[4]　宋心琦主编.普通高中课程标准实验教科书:物质结构与性质(选修).北京:人民教育出版社,2007[5]　宋心琦主编.普通高中课程标准实验教科书:化学反应原理(选修).北京:人民教育出版社,2007[6]　曲保中,朱炳林,周伟红.新大学化学.第2版,北京:科学出版社,2007

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重现型小结只是单纯将知识点复制,认知水平较低;框架型小结以物质的量为中心,向外辐射,将其与其他物理量连接起来,认知水平较高;网络型小结不仅将物质的量与其他物理量连接起来,还将其他物理量之间的关系总结出来,体现出对“物质的量”系列概念有很好的掌握,认知水平最高。各版本的教材及不同的课堂教学模式均影响学生对“物质的量”的认知建构,根据不同学生群体的知识水平,应当采用不同的教学方法,将教材的知识结构有效地转化为学生的认知结构。

参　考　文　献[1]　吴中英.化学教育,2004,25(8):36-37[2]　马艳秋.中学化学教学参考,2004,(10):9-10[3]　龚正元,壮亚峰.化学教育,1999,(12):26-28[4]　余胜泉.中国电化教育,2007,(6):7-20[5]　盛群力.开放教育研究,2004,(4):43-45[6]　郭琦,沈晓强,朱俊杰.化学教学,2007,(2):23-25[7]　孙夕礼,马春生.化学教育,2005,26(7):16-22[8]　王磊.普通高中课程标准实验教科书:化学1(必修).第2版,济南:山东科学技术出版社,2005:19-25[9]　CarlosFurio,JenaroGuisasola.InternationalJournalofSci-enceEducation,2000,22(12):1285-1304[10]　曹俐.中小学教学研究,2006,(3):45-46[11]　汪麟书.化学教育,1999,(12):29-31[12]　王书文.中学生数理化,2006,(11):60-61[13]　刘晨明.中学化学教学参考,2006,(6):10-12[14]　肖中荣,邓熙蓉.化学教学,2007,(1):45-46[15]　方婷,王祖浩.化学教学,2007,(7):21-24[16]　CarlosFurio,RafaelAzcona,JenaroGuisasola.ChemistryEducation:ResearchandPracticeinEurope,2002,3(3):277-292[17]　苏履强.中教研究,2004,(7):50-51[18]　徐睿.化学教学,2007,(3):24-26[19]　占小红.中学生“物质的量”概念系统认知发展研究.上海:华东师范大学,2006[20]　朱俊峰,刘坤.中学化学教学参考,2003,(11):11-12[21]　靳莹.结构主义视角下的化学概念教学研究.南京:南京师范大学,2005[22]　齐红涛,赵河林.化学教育,2003,24(5):7-11