现行初中人教版《义务教育教科书化学》(以下简称“新教材”)是根据《义务教育化学课程标准(2011年版)》(以下简称“新课标”)的要求,在原《义务教育课程标准实验教科书化学》的基础上进行修订,于2012年出版。在近几年的教学实践中,广大师生对教材提出了不少宝贵的意见和建议,涉及的某些问题具有一定普遍性。
一、“化学”概念的表述及绪言教学
原《义务教育课程标准实验教科书化学》在绪言中,将化学表述为“研究物质的组成、结构、性质以及变化规律的科学”。新教材中变为“化学是在分子、原子层次上研究物质性质、组成、结构与变化规律的科学”,与2003年版《普通高中化学课程标准(实验)》里的表述基本一致,在概念的描述中增加了“在分子、原子层次上”。这个变化强调了在研究物质的性质、组成、结构及变化规律的过程中,始终贯穿在其中的一根主线就是“分子、原子”,明确了化学研究物质的层次和主要对象,也体现了化学观察和研究问题的独特角度,反映了化学学科思想,有助于学生理解化学的概念。
绪言课的主要目的是向初次接触化学的学生展现化学丰富多彩的一面,以激发其学习化学的兴趣。像是打开一扇窗,向学生展示窗外的世界有多么奇妙,带领学生走进化学的大门。同时,让学生了解化学的研究对象和作用,以及很粗浅的一点化学发展史,没有承担过多具体知识点的教学任务。因此,教材正文中出现的原子、分子、元素、周期律,以及纳米材料、高分子、绿色化学等概念,学生可凭借已有常识去领会其大致含义,具体内容可留待后续课程解决。
二、玻璃仪器上一些标识的含义
常见玻璃量器上都有一些字母、数字等标识,除了刻度划线和数字外,其他标识也具有特定含义。下面以教材图1-26中的量筒为例进行说明。为“中华人民共和国计量器具许可证”的缩写标记,正规的合格量器都必须有该标记。“Ex”或“In”为用法标记,Ex表明为量出式量器(如滴定管、移液管、量筒),用于测量自量器内排出的液体的体积,在标定时已经考虑了液体倒出后的挂壁现象,挂壁的液体体积包含在测量刻度内,量筒内实际液体体积比刻度显示的多;“In”表明是量入式量器(如容量瓶),用于测量注入内壁干燥的量器内液体的体积,标定时不考虑挂壁现象,量筒内液体体积与刻度显示一致。“20℃”为标准温度,“100ml”为标称容量,指量器在标准温度20℃时的标称容量。体积单位“升”是国家法定计量单位,符号为L,小写字母l为备用符号。毫升的单位符号在出版物中均为mL,而玻璃仪器上习惯上标注为ml。
三、医疗急救用氧
那么为什么教材正文在这里指出医疗急救时“需要用纯氧”,而且《中国药典》(2010年版)和《GB8982-2009医用及航空呼吸用氧》也明确规定医用氧“含氧不得少于99.5%(mL·mL-1)”呢?因为一般的医用氧是用深冷法分离空气制得的,其组成除氧气外,还含有水、二氧化碳、一氧化碳、气态酸、臭氧及其他可能对人体有害的成分。如果氧含量低于99.5%,则这些对人体有害的成分的含量就会增加。
四、铁的氧化产物
五、相对原子质量的标准
六、化学式中的根与离子
七、介绍碳单质的几种同素异形体
八、碳的几种单质化学性质的异同
金刚石的化学性质非常稳定,在室温下对酸、碱等所有化学试剂都显惰性,在隔绝空气的条件下加热到1000℃时转变为石墨,在空气中加热到780℃左右会燃烧生成CO2。石墨的标准生成焓比金刚石低1.9kJ·mol-1,是单质碳的热力学稳定变体。但石墨的化学性质较金刚石稍活泼,在常温下石墨对通常的化学试剂显惰性,在空气中加热到690℃左右被氧化成CO2,在PbO等催化剂存在下氧化速率加快。石墨还能与熔融或蒸气状态的金属钾(或铷、铯)作用,形成碱金属碳化物;在加热时,能被强氧化剂如浓硝酸、浓硫酸、高氯酸等氧化成石墨氧化物(又称石墨酸);在700℃可被氟直接氟化成CF4。C60和石墨烯的化学活性比石墨又更强一些,能发生氧化、加成等多种反应。
九、金属活动性
十、一氧化碳还原氧化铁
教材图8-20展示了“一氧化碳还原氧化铁”的实验,曾有不少人认为该实验较为复杂,难以实现,应将此图从教材中删去(教材也正因为这方面的考虑没有将其列入编号实验)。但该实验综合性强,实验原理、装置和操作信息较多,是初中教材中最复杂的实验之一。图8-20内涵十分丰富,涉及气体制取(因涉及有机反应未画出)、气固反应、产物检验、尾气处理,很有教学价值。建议根据学校和学生情况,充分挖掘图中信息,尽量创造条件完成实验。
该实验本身也有一些需要说明的地方。教材在这里使用了酒精喷灯,用酒精灯行不行?实验结果表明,用酒精灯加热也会得到黑色产物,能够被磁铁吸引,但加入稀盐酸后很少有气泡产生,表明产物主要是Fe3O4,而不是Fe。如果酒精灯加热到较低温度就能将赤铁矿还原得到铁的话,工业上又何必建造进行高温反应的炼铁高炉呢?用酒精喷灯提供足够高的温度,才能发生充分的还原,得到铁单质。教材对实验现象的描述是“玻璃管里的粉末由红色逐渐变黑,这种黑色的粉末就是被还原出来的铁”。但这并不表明颜色的变化就是生成铁的直接判据。同时,不少习题将“反应后得到的黑色粉末可以被磁铁吸引”作为生成铁的直接判据也不够准确。因为未完全还原的产物Fe3O4呈黑色,也可以被磁铁吸引;而且直接加热Fe2O3粉末或铁锈,其颜色也会变黑,冷却后又恢复原来的颜色[6]。因此,检验该反应产物的一种较合理的做法是取少量产物加入稀盐酸,观察是否有较多的气泡持续产生。
十一、饮水的酸碱性与健康
十二、第12单元“化学与生活”
实际上,从初中化学的整体上看,学生在教材前11单元主要学习了无机化合物,在第12单元将接触到结构和性质更为复杂的有机化合物。这是学生认识物质类别上的一个巨大跨越,将对其后续高中化学和生物的学习打下基础,具有承上启下的重要作用。本单元也是对初中化学知识的扩展与综合应用,在教学中应注意体现化学学科特点,重视本单元新知识和此前学习的化学基本技能的应用,对元素观、能量观、守恒观、转化观等化学基本观念进行合理渗透,在知识应用的基础上进行升华,避免科普化和简单重复。
十三、氨基酸和血红素的结构图
教材91页图12-2展示了丙氨酸的结构式,学生观察蛋白质的基本构成单元——氨基酸的结构,会发现氨基酸是由4种元素组成的,进而可以推断出蛋白质主要含有碳、氢、氧、氮4种元素。图12-3“血红素结构图”和图12-4“氧合血红蛋白示意图”可以结合本页“练一练”栏目的计算题,让学生在复习化学计算的基本技能后分析这两幅图,并与计算结果进行对照。
新课标中没有涉及蛋白质的结构,也删去了对氨基酸的要求,但新教材仍保留了91页有关氨基酸和蛋白质结构的这3幅插图。图中复杂的化学结构在初中阶段并不要求学生掌握,而是通过这些真实具体的例子,让学生对蛋白质分子量巨大、结构复杂的特征留下深刻印象,对有机化合物的一些基本特征产生初步认识。学生通过分析血红素的结构图,会发现蛋白质中除了碳、氢、氧、氮4种基本元素外,还可能含有铁等其他元素。这样,学生会认识到物质的性质既有一般性,又有特殊性,同时也为课题2中微量元素的学习进行了很好的铺垫。
十四、元素周期表和相对原子质量表
参考文献
[1]吴国庆.铁丝在氧气里燃烧的产物[J].中学化学教学参考,2002(6).
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[4]乔国才.金属活动性顺序的变迁研究———从人教版《义务教育教科书化学》(九年级下册)修订谈起[J].中学化学教学参考,2013(4).
[5]宋心琦.化学实验改革建议之四———金属的物理性质和某些化学性质[J].化学教学,2012(9).
[6]刘怀乐.一氧化碳还原氧化铁的实证探索与教学思考[J].化学教学,2007(11).
[7]郭震.人教版化学教科书元素周期表和相对原子质量表的内容变化与解读[J].教学与管理,2013(12).