第三节化学学科知识类型与学习方式
一、化学知识的分类
比较流行的化学知识的分类是从化学学科内容的角度出发，把化学知识划分为化学概念、元素和化合物、化学理论、计算和化学实验等类型。这种知识分类与化学学科内容直接关联，便于讲授，但它忽略了化学知识的来源和学生获得知识的心理特征，对指导学生学习与选择教学方式意义不大。一些学者依据认知心理学知识分类理论，将化学知识分为陈述性知识、程序性知识和策略性知识，并针对三种知识类型的心理学特征提出了不同的学习方式。这种知识分类考虑到学生心理特征，但又显得笼统、宽泛，更没有充分体现化学学科特征，同样对指导学生化学学习方式的选择没有很强的指导意义。因此，有必要兼顾化学知识本身的学科特点和学生知识获得的心理特征来对化学知识进行重新分类。
从化学知识的形成和发展来看，化学知识是人类在对自然界中的化学现象进行积极主动观察的基础上，运用归纳、演绎、假设、模型化等思维方法形成的并经过实践检验的认识成果。化学知识的来源规定着化学知识的类型，一方面考虑到了化学知识的内容特点，即化学知识是建立在自然界中的化学现象的基础上，承认化学知识的客观性。另一方面，又兼顾知识的心理特征，即化学知识是经过人的思维加工过的认识成果。对自然现象的思维加工过程既是化学知识的产生过程，也是化学知识再生产的过程。化学知识的生产方式为后人学习化学知识的学习方式提供了参照，从化学知识的形成和发展来对化学知识分类对学习方式的选择有合理的指导意义。从知识的来源这个维度，我们把化学知识划分成了两大类：科学知识和技术知识，前者侧重于揭示自然的规律，后者侧重于改造自然的方法，而科学知识根据知识的来源又可以进一步划分为规定知识、事实知识和情意知识。
（一）化学规定知识
化学在学科发展过程中，为了研究和交流方便，化学家通过人为约定，制定了一系列统一的化学知识规范，称为规定知识，包括化学符号、实验操作规范等。比如，化学学科的特征语言——化学符号，就是化学家为了研究化学方便，人为制定的一套表达化学概念、化学关系和化学过程的标志物，它在形式上是一些简单的字母符号和标志符号，比如，用H2O表示水和水的组成，用小三角表示加热。众所周知，炼金术是化学的原始形式，而炼金术符号是化学符号的原始形式。随着化学的发展，单纯用语言描述显得太烦琐、太不方便，古代炼金术符号又不易解读，而且也极不统一，因此现代化学符号应运而生。现在日益丰富和复杂的化学符号不仅成为学习化学和研究化学的基本工具，而且反映了化学学科特有的思维方式。人为规定即是约定俗成的规定，它不是化学研究对象本来就具有的，而是来源于化学家的创造和约定。
（二）化学事实知识
化学事实知识是指反映客观世界中物质及其变化的属性和规律的知识，既包括回答“是什么”的元素化合物知识、化学基本概念，如物质的性质和燃烧的概念；也包括回答“为什么”的化学基本理论如元素周期律和氧化还原反应等。化学事实知识以系统化、结构化为特征，化学学科特征显著。初中、高中化学教材编排历来把该部分知识作为主体，以化学学科知识逻辑结构作为编排顺序，兼顾学生由形象思维到抽象思维的认知规律。作为化学基础知识的重要组成部分，化学事实知识的学习能够帮助学生获得比较完整的化学学科知识结构，加深对化学本质的认识，掌握化学事实性知识的程度将直接影响学习的兴趣和化学认知结构的发展，影响学生进一步的学习和生活。同时，也对其他几种知识类型的学习起着重要的支撑作用。
（三）化学情意知识
化学情意知识是指与客观事物及其特性相关的社会价值的知识，其主要教育功能是对学生意志、情感、科学态度和科学精神产生影响。从知识的形态划分，化学情意知识既有显性的知识，如化学史、当今的化学发展的成果、化学与当今社会的关系和化学家的活动，也有像化学价值观念、化学思想观念等隐性的知识。后者是化学家在长期的化学研究中形成的价值观念、对化学与社会关系的认识和价值取向，它是化学家在长期的化学发展中观念文化的沉积，渗透和蕴涵在显性知识中。由于升学考试的压力，化学情意知识的价值没有得到中学化学教师足够的重视，导致该部分知识的教学通常流于形式，成了可有可无的边缘知识。
（四）化学技术知识
化学知识包括化学科学知识和化学技术知识。正如自然科学是知识，技术同样是人类的知识，它是一种有别于自然科学并有其独特特征的知识。长期以来，我们把科学和技术等同起来，统一称为科技，但两者在本质上讲是不同的。科学反映的是客观事物固有的内在规律，具有描述性，追求客观真理性；而技术本质上是直接的生产力，是主体变革客体的能力体系和创造活动，具有规范性，追求应用性和有效性。化学技术知识是指化学家根据实践（主要指化学实验）建立起来的一套方法、技能和规范体系。它虽然也来源于对实践的总结和创造，但它不是描述研究对象的规律，而是人们总结自然规律，进行化学实践的方法，强调的是“怎样做”，“做什么”，如化学实验的基本操作、实验方法、科学方法、计算技能、化工生产流程等。根据《普通高中化学课程标准（实验稿）》的建议，这一部分知识在中学化学中大多分散在各个知识模块中，需要教师归纳整理，还有一部分专门在“化学与技术”中介绍。
二、化学知识的学习方式
（一）化学规定知识的学习方式
人为规定即是约定俗成的知识，它来源于化学家的创造和约定，因此，规范性是其最重要的特征。学习化学规定性知识应该把规范作为主要学习目标，这里的规范既指规范书写表达，也指规范应用。学习这类知识依赖模仿、练习、强化和记忆等学习方法。人为规定必然有一定的事实依据，所有人为规定知识的学习首先应该让学生认识到为什么这样规定。人为规定知识必须通过记忆来掌握，学生练习以记得准确、书写规范为目标，当然记忆的方式可以是多样的。一些基本的化学符号如元素符号、化学式和化学方程式的格式，需要强化记忆，大多规定性知识可以借助形象、寻找规律、名义结合等方式来记忆。通过反复规范练习和内化，学生把规范知识纳入自己的知识结构，通过强化形成自动化的程序，即达到熟练的程度。
案例一电子式的书写教学
从多年的教学实践来看，电子式规范书写一直是学生难以掌握的化学语言，也是长期困惑化学教师的教学难点。主要原因是传统上电子式教学多采用直接讲授电子式的书写规则，而不是从电子式书写规定的原因出发，因而不能让学生真正认识到电子式这样或那样书写的原因。笔者教学力求改变传统电子式的教学。
引入部分笔者是这样设计的：让学生用原子结构示意图来表达氯化钠的形成过程。学生写完后，启发学生这样书写起来是否很麻烦。如果很麻烦，那么有没有更简单的表达方法呢？这样设计是引起学生的学习兴趣，先让学生有一个观念，就是不管任何一种化学语言实际上都是人根据事实做出的约定俗成的规定。
课堂展开阶段，笔者并不是急于告诉同学们电子式定义和书写规则，而是让学生仔细开动脑筋，可以相互讨论利用原子结构示意图，如何修改能够更简单地表示氯化钠的形成过程。学生可能会提出不再写原子核，把电子层的弧线改为直接用数字表达等。这时老师就要根据学生提出的改进意见进行评论，如直接用数字容易与其他的物理量混淆，不写原子核如何区分原子的种类等。在这些总结讨论的基础上，教师可以适时提出用点代替电子数目最为简单，内层电子可以不写，原子核也可以直接用元素符号来表示。以钠原子为例，一个电子直接写在钠原子符号的左右一侧，而多电子的原子分布在周围。教学中还可以插入最大分布原则的材料让学生阅读，目的不是让高一的学生掌握最大分布原则，只是让学生知道如何安排多电子原子的电子，如氯原子的电子的电子式。这时，把多种原子电子式可以展示给学生，让学生体会书写原子电子式的规则。
如果学生理解了书写原子电子式的规则，仍然可以采用同样的方法，让学生思考如何在原子的基础上表达离子的电子式。阳离子直接失去最外层，因此省去最外层电子，直接用离子符号就可以了。阴离子则是得到电子达到稳定结构，因此必须写最外层电子，并且最好用不同符号表达得到其他原子的电子。把课堂推向**是学生尝试刚才总结出的电子式表达氯化钠和氯化镁等物质的形成过程。学生一开始可能会出现一些我们想不到的错误，但是都是思维的探究学习，老师要保护，积极引导他们直至写出规范的电子式。
课堂结束阶段是学生先观察几种离子化合物和共价化合物的电子式，思考为什么电子式要有离子化合物和共价化合物的区别？学生自然会想到，电子式要表达微粒间的作用方式有静电作用和共用电子对。最后总结电子式的书写方法以及为什么要这样书写，练习书写简单物质的电子式。
电子式反映的是物质结构的规律，这节课的主线条是学生在以前学习的原子结构示意图的基础上根据自己的思考，得出并掌握电子式的书写规则。实际上，最初化学家对原子结构表达的方式也经过了类似的过程。由化学规定知识产生的内在原因和过程到认识和理解，能够牢固地掌握化学知识和学会灵活应用。学生的学习实现了两次飞跃：由旧知识到新知识的飞跃，再由新知识到更多新知识的飞跃。
（二）化学事实知识的学习方式
化学事实知识是化学家用自己的理性之光对客观世界不断探索的结果，这不是静态的科学结论，而是动态的科学探究过程，即“科学的本质在于探究”。学生的学习过程与科学家的研究过程在本质上是一致的，学生学习化学事实知识需要采用发现法，在一系列的探究活动中发现物质的性质，接受化学概念和理论如果仅仅记住其结论，必然不能掌握知识的内在本质。学习它的方式需要借鉴它的生产方式，即探究性的学习方式，模仿和体验这一类知识的获得过程，“让学生有更多的机会主动地体验探究过程，在知识的形成、联系、应用过程中养成科学的态度，获得科学的方法”[1]。虽然学生的学习探究和科学家的探究在形式、目标和手段上有所差别，但也必须强调化学学习方式的探究性。化学事实知识既有回答“是什么”的知识，如化合物的知识，也有回答“为什么”的知识，如化学基本理论。两者并不是孤立存在的，回答“为什么”的知识揭示着回答“是什么”的知识内在的规律，而探究学习体现了两者的统一。在学习方式选择上，后者更需要通过学生参与实验过程，及时总结归纳，领会具体现象背后的化学理论。
案例二铝的化合物的性质
1。引入课题
投影苏轼的古诗：纤手搓来玉数寻，碧油轻蘸嫩黄匀；夜来春睡浓于酒，压褊佳人缠臂金。
投影：自录炸油条的过程。
讲述：在炸油条时明矾和纯碱发生了化学反应，产生了二氧化碳，现在我们就来鉴定油条中是否含有铝元素。
2。实验探究一：油条中存在铝元素的探究