許志勤

摘要：“結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)聯(lián)”觀念是中學(xué)化學(xué)中重要的核心觀念。分析了中學(xué)化學(xué)中跟結(jié)構(gòu)與性質(zhì)有關(guān)的核心概念和非核心概念以及它們之間的聯(lián)系情況、中學(xué)化學(xué)中結(jié)構(gòu)與性質(zhì)知識的分布、中學(xué)化學(xué)中結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)聯(lián)的知識、中學(xué)化學(xué)中結(jié)構(gòu)與性質(zhì)知識的學(xué)習(xí)進階。探查了初三與高一學(xué)生的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)學(xué)習(xí)差異及銜接困難。認為要改善初高中的銜接狀況，必須努力減小初三化學(xué)中的學(xué)習(xí)分化程度。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)與性質(zhì)；化學(xué)結(jié)構(gòu)觀；核心概念；學(xué)習(xí)進階；初高中銜接

文章編號：1005–6629（2017）11–0028–06 中圖分類號：G633.8 文獻標(biāo)識碼：B

“結(jié)構(gòu)”與“性質(zhì)”是化學(xué)學(xué)科中兩個非常重要和常見的概念。

“結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”看似是并列詞組（并列短語），其實在化學(xué)中可能是“結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系”的省略，也可能是“結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)聯(lián)”這個觀念的非正規(guī)指代。本文中的“結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”主要是后一種意思，是狹義的。廣義的理解包括結(jié)構(gòu)、性質(zhì)以及結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)聯(lián)。

1 “結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)聯(lián)”是中學(xué)化學(xué)中重要的核心觀念

觀念是人對于事物或者事物某些方面（問題）的概括性的、總結(jié)性的、綜合性的認識（見解、看法），是人在對事物的感性認識基礎(chǔ)上進行分析、抽象、概括、辯證和整合等思考活動的產(chǎn)物。結(jié)構(gòu)問題是近代化學(xué)的基本問題之一[1]。

化學(xué)物質(zhì)結(jié)構(gòu)觀是對于化學(xué)物質(zhì)結(jié)構(gòu)基本問題的概括性的、總結(jié)性的、綜合性的認識（見解、看法）。只有在正確、合理的化學(xué)物質(zhì)結(jié)構(gòu)觀的指引下，人們才能自覺地開展對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的探索，進而逐步認識物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，認識物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系，加深對化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)基礎(chǔ)的認識，進一步認識化學(xué)反應(yīng)的規(guī)律性。因此，化學(xué)物質(zhì)結(jié)構(gòu)觀是化學(xué)科學(xué)觀念的重要組成部分，而“結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)聯(lián)”觀念是化學(xué)物質(zhì)結(jié)構(gòu)觀的主要內(nèi)容，是中學(xué)化學(xué)中重要的核心觀念。

“結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)聯(lián)”觀念的重要性主要在于：觀念常常具有方法論意義[2]?？偨Y(jié)有關(guān)化學(xué)物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)與其宏觀性質(zhì)關(guān)系的事實資料，人們發(fā)現(xiàn)，物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定著它的典型化學(xué)反應(yīng)性能和其他方面許多性能；反過來，通過典型化學(xué)反應(yīng)性能等宏觀性質(zhì)的研究，能夠勾畫物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的輪廓甚至細節(jié)。例如，由金剛石和石墨的硬度等性質(zhì)，可以推測它們的不同的晶體結(jié)構(gòu)。從系統(tǒng)的觀點看，化學(xué)物質(zhì)是由其基本單元相互作用、相互聯(lián)系而構(gòu)成的系統(tǒng)。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定著系統(tǒng)的性質(zhì)和功能，反過來，系統(tǒng)的性質(zhì)和功能能夠反映其結(jié)構(gòu)。從物質(zhì)的性質(zhì)出發(fā)，最終可以弄清物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。因此，“結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)聯(lián)”也是認識物質(zhì)結(jié)構(gòu)或性質(zhì)的一個有效策略，是化學(xué)研究實現(xiàn)宏觀與微觀結(jié)合的橋梁。即使現(xiàn)在已經(jīng)能夠用特殊手段獲得某些物質(zhì)的結(jié)構(gòu)圖像，由于這并不能作出充分和必要的描述和解釋，仍不能撼動物質(zhì)結(jié)構(gòu)與其性質(zhì)關(guān)聯(lián)策略的重要性。

觀念總是跟某些概念聯(lián)系在一起，有其核心概念?！敖Y(jié)構(gòu)”與“性質(zhì)”就是“結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)聯(lián)”觀念的核心概念，也是中學(xué)化學(xué)中重要的核心概念。

所謂結(jié)構(gòu)，從系統(tǒng)科學(xué)的角度看，是指系統(tǒng)內(nèi)部諸要素的組織形態(tài)，包括諸要素及其組織方式?；瘜W(xué)中的結(jié)構(gòu)則是指化學(xué)實體內(nèi)部各構(gòu)成要素以及各構(gòu)成要素相互間的結(jié)合與構(gòu)造方式[3]。

所謂性質(zhì)，有人把它界定為“事物具有的特質(zhì)”或者“一種事物區(qū)別于其他事物的根本屬性”。其實，具體的某個性質(zhì)并不一定是哪個事物“特”有、其他事物不具有的，也不一定是“根本”的；而且，上述界定沒有說清楚“質(zhì)”、“性”的含義，有循環(huán)定義之嫌。我們認為，性質(zhì)是一事物跟其他事物的相互作用在人腦中的反映，或者說，是人對一事物跟其他事物相互作用的一種認知，它為事物所有，常能決定事物的歸屬，故可以解釋為事物的屬性。這個界定不是太通俗，但比較準(zhǔn)確一些。

2 中學(xué)化學(xué)中結(jié)構(gòu)與性質(zhì)知識的分布

中學(xué)化學(xué)中跟結(jié)構(gòu)與性質(zhì)有關(guān)的核心概念和非核心概念以及它們之間的聯(lián)系情況如圖1所示。

具體知識的分布情況如表1所示。表1是根據(jù)現(xiàn)行課程標(biāo)準(zhǔn)[4，5]中規(guī)定的有關(guān)化學(xué)物質(zhì)結(jié)構(gòu)內(nèi)容制作的，表中分別列出了課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的在初中化學(xué)階段、高中化學(xué)必修階段和高中化學(xué)選修階段物質(zhì)結(jié)構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，以及在化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的基本組成（即基本觀念及核心概念、關(guān)鍵能力、重要品格等）方面的分布情況，其中特別列出了結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)聯(lián)方面的內(nèi)容以及整體目標(biāo)方面的內(nèi)容（楷體字為“活動與探究建議”內(nèi)容）。

由表1可見：

課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)知識大體上是適宜的，只是現(xiàn)在看來，關(guān)于“重要品質(zhì)”方面明確規(guī)定的內(nèi)容少了一點。

初中化學(xué)只涉及物質(zhì)微粒觀，由于有關(guān)的知識技能較少、較淺，還不足以形成對物質(zhì)結(jié)構(gòu)最低程度的全面認識，物質(zhì)微粒觀的教學(xué)要求相應(yīng)較低，在課程目標(biāo)中只要求初步認識物質(zhì)的微觀構(gòu)成。

高中化學(xué)必修部分涉及物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本觀念和拓展觀念，已經(jīng)可以初步、概略地認識物質(zhì)結(jié)構(gòu)，但課程標(biāo)準(zhǔn)中沒有具體要求。可能是由于有關(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)知識技能內(nèi)容還是不太豐富，物質(zhì)微粒觀的教學(xué)要求仍屬較低，在必修部分課程目標(biāo)只要求初步認識物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，跟初中階段要求相似。

高中化學(xué)選修部分（《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》模塊）中，跟物質(zhì)結(jié)構(gòu)本體觀念相應(yīng)的知識（物質(zhì)結(jié)構(gòu)價值、方法等），跟物質(zhì)結(jié)構(gòu)基本觀念相應(yīng)的知識（結(jié)構(gòu)微粒及其相互作用、空間結(jié)構(gòu)等），跟物質(zhì)結(jié)構(gòu)拓展觀念相應(yīng)的知識（結(jié)構(gòu)與物質(zhì)狀態(tài)、性質(zhì)關(guān)系等）大幅增加，比較豐富，特別是還提出了不少應(yīng)用性問題和活動任務(wù)，不但使有關(guān)的物質(zhì)結(jié)構(gòu)觀念的形成有了可能，也很有必要。為了促進物質(zhì)結(jié)構(gòu)知識、技能和觀念的學(xué)習(xí)，還注意了學(xué)習(xí)興趣和科學(xué)態(tài)度的養(yǎng)育。

3 中學(xué)化學(xué)中“結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)聯(lián)”的知識

在中學(xué)化學(xué)中，關(guān)于“結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)聯(lián)”的具體內(nèi)容大體上包括：endprint

（1）原子結(jié)構(gòu)與元素或單質(zhì)性質(zhì)的關(guān)系，例如：

根據(jù)原子結(jié)構(gòu)初步解釋或推測、比較元素及其化合物的金屬性或非金屬性、氧化性或還原性等重要性質(zhì)；

原子結(jié)構(gòu)與元素周期律的關(guān)系；

元素的電離能、電負性跟元素性質(zhì)的關(guān)系。

（2）分子結(jié)構(gòu)（化學(xué)鍵）與化合物性質(zhì)的關(guān)系，例如：

根據(jù)化學(xué)鍵（包括鍵能、鍵長、鍵角等）和分子間作用力初步解釋或推測、比較物質(zhì)的相應(yīng)性質(zhì)；

化學(xué)鍵的斷裂和形成跟化學(xué)反應(yīng)中能量變化的關(guān)系。

（3）晶體結(jié)構(gòu)與物質(zhì)性質(zhì)的關(guān)系，例如：

根據(jù)金屬鍵初步解釋或推測、比較金屬的物理性質(zhì)；

根據(jù)晶體類型初步解釋或推測、比較晶體的性質(zhì)；

根據(jù)晶格能初步解釋或推測、比較物質(zhì)的相應(yīng)性質(zhì)；

分子間作用力對物質(zhì)的狀態(tài)等方面的影響。

（4）有機化合物的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的關(guān)系，例如：

有機物分子中的官能團跟有機物性質(zhì)的關(guān)系；

根據(jù)有機分子中基團之間存在相互影響初步解釋或推測、比較物質(zhì)的相應(yīng)性質(zhì)；

物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的關(guān)系；

根據(jù)結(jié)構(gòu)預(yù)測其化學(xué)性質(zhì)。

4 中學(xué)化學(xué)中“結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”知識的學(xué)習(xí)進階

20世紀50年代之前，“學(xué)習(xí)進階”這個名詞曾在我國廣被使用，不過當(dāng)時似無明確的定義。近幾年來，“學(xué)習(xí)進階”在我國開始有重新流行之勢，弄清什么是學(xué)習(xí)進階，明確其界定是有實際意義的。

我們認為，“學(xué)習(xí)進階”寓意著學(xué)習(xí)應(yīng)該按照一些規(guī)律一步一步地進行，它應(yīng)該遵循的規(guī)律主要有3個方面：

（1）學(xué)生身心發(fā)展規(guī)律，包括認知和思維發(fā)展規(guī)律、情感意志發(fā)展規(guī)律、行為發(fā)展規(guī)律，特別是核心素養(yǎng)發(fā)展規(guī)律；

（2）學(xué)習(xí)內(nèi)容內(nèi)在的邏輯和發(fā)展規(guī)律；

（3）學(xué)生思維和學(xué)習(xí)的個性特點以及發(fā)展的個體差異和需要。

學(xué)習(xí)進階符合了這些規(guī)律，就能夠使學(xué)習(xí)一步一步地實現(xiàn)由少到多、由淺入深、由簡單到復(fù)雜、由低層次到高層次連貫地前進，有效地進行。

抓學(xué)習(xí)進階，首先要抓好核心概念的學(xué)習(xí)進階，因為核心概念是思維的基礎(chǔ)和起點，能拓展形成學(xué)習(xí)內(nèi)容的基本框架。抓好核心概念的進階，就能進一步派生其他概念，進行判斷、推理得到各種命題、推理等結(jié)果。

對于“結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”來說，其一般學(xué)習(xí)進階主線應(yīng)為（見圖2）：

制訂學(xué)習(xí)進階，并非意味著學(xué)習(xí)必須按照統(tǒng)一、僵化、一成不變的程序?qū)W習(xí)。教師對教學(xué)內(nèi)容的認識理解不同、學(xué)情的變化以及教師風(fēng)格的差異，可以使學(xué)習(xí)進階在一定程度上呈現(xiàn)多樣化色彩。

5 初三與高一學(xué)生的學(xué)習(xí)差異與銜接困難

一般說來，課程標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計教學(xué)內(nèi)容時，已經(jīng)對學(xué)習(xí)內(nèi)容的邏輯關(guān)系作了比較充分的考慮，也注意了學(xué)生多方面的發(fā)展規(guī)律，教科書的編寫也是如此。按照上述進階主線，引導(dǎo)學(xué)生逐步掌握表1和圖1內(nèi)容，基本上可以減少學(xué)生的銜接困難，減小學(xué)習(xí)差異。因此，進行教學(xué)設(shè)計及實施時，應(yīng)該在這個基礎(chǔ)上把調(diào)整學(xué)習(xí)進階的關(guān)注重點放在學(xué)生學(xué)習(xí)和個性的差異及其需要方面。

為了解學(xué)生學(xué)習(xí)和個性的差異，我們對初三、高一學(xué)生“結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”核心概念學(xué)習(xí)水平進行了探查。

5.1 研究工具與對象

筆者采用自編化學(xué)核心概念測試卷對初三和高一學(xué)生進行化學(xué)核心概念學(xué)習(xí)水平測試。測試卷以初三化學(xué)與高中化學(xué)都有的內(nèi)容為測試題材，包括判斷題和主觀題兩種題型。判斷題要求學(xué)生判斷命題是否正確；主觀題要求學(xué)生在一定的情境中運用“結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”核心概念解決問題。

測試樣本為江蘇4所中學(xué)397名學(xué)生，分布情況如表2所示。測試回收有效卷397份。

5.2 研究方法與過程

以班級為單位進行整體測試，測試時間為2017年4月，學(xué)生完成測試時間40分鐘。測試后用統(tǒng)計軟件SPSS17.0對調(diào)查結(jié)果進行分析，從不同角度進行分析討論。

5.3 研究結(jié)果與討論

5.3.1 初三、高一學(xué)生“結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”核心概念學(xué)習(xí)存在差異

以“結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”測試總分為變量、年級作為影響因子，用SPSS17.0作單因素方差分析，得到輸出（見表3）。

由0.042<0.05可見，初三、高一學(xué)生“結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”的學(xué)習(xí)差異達到了顯著水平。

5.3.2 初三、高一學(xué)生“結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”核心概念學(xué)習(xí)水平整體分析

對初三、高一學(xué)生核心概念“結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”的學(xué)習(xí)水平進行了對比分析可得到圖3和表4。

通過初、高中化學(xué)核心概念學(xué)習(xí)水平的對比分析，我們發(fā)現(xiàn)：

（1）樣本測試結(jié)果大體上呈正態(tài)分布。

（2）初三被試學(xué)生“結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”問題解決的得分率為48.2%，高一被試學(xué)生的得分率為57.3%，他們的“結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”核心概念學(xué)習(xí)水平整體處于中等水平。

（3）學(xué)生“結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”核心概念學(xué)習(xí)水平從初中到高中呈發(fā)展上升的趨勢。從表4我們可以看出，無論是判斷題還是主觀題，高一學(xué)生“結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”核心概念的最低分、最高分和平均得分均高于初三學(xué)生的得分，且存在統(tǒng)計意義的顯著性差異；初三被試學(xué)生“結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”核心概念得分的標(biāo)準(zhǔn)差大于高一被試學(xué)生的得分標(biāo)準(zhǔn)差，說明“結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”核心概念學(xué)習(xí)水平初三被試學(xué)生間的差異大于高一被試學(xué)生間的差異（前述方差分析結(jié)果中，組內(nèi)平方和占比達到2260.101/2283.975=98.95%，也印證了這個情況）。如果初三學(xué)生間的差異過大，將會影響初、高中教學(xué)的銜接。要改善初高中的銜接狀況，必須努力減小初三化學(xué)中的學(xué)習(xí)分化程度。endprint

（4）表4表明，學(xué)生的“結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”核心概念判斷題的得分率較高，統(tǒng)計時發(fā)現(xiàn)所有被試對判斷題作答無一放棄，而主觀題有不少被試放棄作答。這表明對化學(xué)核心概念水平測試，學(xué)生更愿意完成判斷、選擇類試題。一方面這類試題答題往往只需要用符號表示，比較簡便；另一方面判斷、選擇類試題具有一定的可猜測性。因此，在對學(xué)生進行化學(xué)核心概念學(xué)習(xí)程度測試時，主觀題更能反映學(xué)生的真實水平。對學(xué)生化學(xué)核心概念學(xué)習(xí)水平的測試應(yīng)更多地采用主觀題進行測試。

5.3.3 初三、高一學(xué)生“結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”核心概念學(xué)習(xí)水平的差異分析

初三和高一被試學(xué)生在“結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”核心概念測試的客觀判斷題的解答上存在差異。表5給出了高一被試學(xué)生和初三被試學(xué)生“結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”核心概念判斷題的得分比較。

從表5中可以看出：

第9題要求根據(jù)結(jié)構(gòu)示意圖對8種微粒作出判斷、分類并寫出化學(xué)符號，看起來難度不太大，該題正確率較低，表明大多數(shù)初、高中學(xué)生對此都不太熟練。

第10-3題初、高中學(xué)生正確率都較低，表明不少學(xué)生對原子結(jié)構(gòu)示意圖以及核反應(yīng)過程圖示的認知存在較大困難，這方面的教學(xué)有待改進、加強。

由第6-1和3-4的得分情況看，一部分學(xué)生對化學(xué)變化中原子、分子成鍵性質(zhì)的規(guī)律及其實際應(yīng)用不太熟悉。

從整體看，各題得分率都不太高（只有第10-1題高中生得分率達到93%，其余均低于90%）。初三和高一被試學(xué)生在“結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”核心概念的學(xué)習(xí)未達到優(yōu)秀水平。這些問題會造成初、高中化學(xué)在“結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”學(xué)習(xí)銜接和進一步學(xué)習(xí)的困難，需要關(guān)注，深入探查原因并采取有效應(yīng)對措施。限于篇幅，我們將另文予以討論。

參考文獻：

[1]張嘉同.化學(xué)哲學(xué)[M].南昌：江西教育出版社，1994：35～42，257，58，124～140.

[2]吳俊明，吳敏.為什么要關(guān)注科學(xué)觀念[J].化學(xué)教學(xué)，2014，（4）：3.

[3]吳俊明，吳敏.芻議化學(xué)物質(zhì)結(jié)構(gòu)觀的內(nèi)涵與形成[J].化學(xué)教學(xué)，2014，（11）：9.

[4]中華人民共和國教育部制定.義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2011.

[5]中華人民共和國教育部制定.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）[S].北京：人民教育出版社，2003.endprint