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摘要：化合价是中学化学教学的难点。在很多课堂教学中，缺乏必要的引导学生对化合价概念理解的教学过程，而要求学生强记元素化合价的具体数值，造成了学生对化合价概念理解的弱化和素养养成的缺失。探讨了引起化合价概念难以理解的原因，并通过分析当前化合价教学的利弊，提出了重视化合价概念理解过程的教学设计思路。
关键词：理解过程；素养；化合价；化学教学
文章编号：1005–6629（2017）7–0045–03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
化合价是研究分子结构的核心概念，准确地理解和应用这个概念，在化学教学和科研中相当重要[1]。中学化学对这段内容的教学，普遍的观点是概念过于抽象、难以理解，并且与后面的具体应用缺乏实质性的联系。于是避开对化合价概念的理解，一味要求学生强记并大量练习便成了课堂教学的常态。关于化合价教学的研究不少，却鲜有将重点放在如何引导学生理解这个概念基础上，大多只是在化合价记忆方法上做文章。本文从化合价的概念出发，依据其中的难点，对如何实施促进学生理解化合价概念的课堂教学作一些探讨。
1 化合价的概念难在何处
物质的种类千差万别，组成变幻无方。化合价的概念可谓解开了物质组成的密码，使纷繁芜杂的物质组成变得有章可循起来。不过尽管如此，对刚接触化学的初中学生来说，理解化合价概念所体现出的这种“章”却也并不容易。
1.1 学生缺少必要的认知基础
初三学生在学习化合价前，所涉及的物质很少，通常只是氧气、氢气及与之相关的少量的单质和化合物；物质组成的概念仅在元素的概念和化学式的意义中略有涉及，如水是由氢元素和氧元素组成的、一个水分子是由两个氢原子和一个氧原子构成的等等。这些知识一来尚不够丰富，二来完全是用告知的方式让学生掌握的，而不是学生通过实验探索获得的结论，缺少真实的体验。探索物质组成的经历、丰富的物质组成的知识是理解化合价概念的基础，而学生显然在这方面的认知是不够的。
1.2 学生缺少对宏观事实的微观理解
对于初三学生而言，在学习化合价概念前，只能根据物质的性质区别一些不同的物质，进而了解到物质组成元素有别是物质种类各异的重要原因，对物质的理解，还只是停留在宏观的层面，并且这种理解由于化学学习刚刚起步，尚处于不够稳固和深入的状态。
化合价的概念是对物质组成的更深层的理解，是对构成物质的微观粒子相互组合时规律的总结。这对学生理解化合价的概念增添了不小的难度。
1.3 概念的表述难以理解
在各版本的教材中，化合价的概念一般表述为：一种元素一定数目的原子跟其他元素一定数目的原子化合的性质，叫做元素的化合价。笔者了解发现，绝大多数学生甚至部分教师都觉得这个概念完全读不明白什么意思；有认为元素相互化合的性质，怎么会与具体的数值有关系？也有说“化合价”与“性质”两个词无论如何都好像联系不到一起来。
为什么化合价的概念会令人如此难以理解呢？细品析之，会发现在这个概念中，“一种元素”、“一定数目”、“其他元素”、“一定数目”都是指向不具体的“集体名词”，这四个变量给人强烈的不确定性；概念中句子的成分复杂，如果将句子中的修饰成分略去，变为“性质叫化合价”，含义清晰了些，但性质一词的修饰语长，本来修饰“性质”的重心在元素原子相互化合时“数目一定”（或元素原子个数比一定）的特征上，却容易误解成“化合”，变成“相化合的性质叫化合价”这样半通不通的句子；化合价中的“价”，若解释成类似于日常生活中商品的价格，似乎会令人有亲近感，不过要说清楚价格的含义却也不太容易。此外，对性质一词理解的模糊、对“化合”一词认识的呆板都在一定程度上增大了概念理解的难度。
2 当前教学形式之翳
直接让学生记住各种元素的化合价，并进行强化训练，可以在很短的时间内取得明显的效果：学生很快能正确书写各种物质的化学式、熟练运用化合价进行各种计算等。不过从教学上来说，这种教学结果、这样的课堂品位[2]却不能令人满意。
首先对学生来讲，这些数据的获得缺少必要的推导过程，这对化合价概念的理解是不利的。而且强行记忆的数据是困难而低效的，如果这些数据是学生参与进去研究的结果，则运用和记忆起来会方便很多。况且直接让学生运用这些没有经过自己论证的数据作为依据去推断未知物质的组成，正如在事物论证中随意引用一些来路不明的信息一样，无益于严谨、求实的治学态度的发展。
化合价的概念，是将大量的已知物质的组成通过总结、归纳得出来的一般规律，因此准确地说，利用化合价书写出的物质的化学式，只能是物质组成的一种大概率的存在，至于是否如此，还需实验进一步验证，这点在课堂教学中一定要让学生感受到，以让他们形成对科学结论持谨慎态度的科学素养。但上述的教学过程，却把元素的化合价当成了一成不变的东西，一定程度上固化了学生的思维，并对研究的结果缺乏敬畏。曾经有同事问起，Fe4N中氮元素化合价到底是多少？很明显思维也被禁锢了，在他看来任何化合物中的化合价都是可以简单地进行标度的。其实在诸如非整比化合物、间充化合物以及金属互化物中，经典的化合价理论并不能完全适用。
3 化合价的概念教学过程的设计思路
化合价的教学，需要从研究物质的元素组成开始，通过研究多个样品，让学生感知其中蕴含的规律，使得这些规律像“刚从海里捞的鱼”一样新鲜（怀特海语）。先通过对各种元素质量之间关系，推及到微观粒子之间的关系，进而推出化合价的概念，感受化合价概念的获得过程。这样化合价的概念就会变得具体、生动，并与相应的化合价数值互为表里，不再有距离感了。
3.1 體验物质组成元素质量比恒定的特征
学生在学习化合价之前，已经接触了一些物质的化学式。学生不假思索地将这些化学式写出来，便觉得它们是理所当然的存在，不会去考虑为什么氧化镁中Mg和O是原子个数比1：1，也鲜有思考还有没有其他可能性。虽说化合价描述的是粒子数之间的关系，但与学生一起探究时，还必须从学生熟悉的物理量——质量开始。课堂教学中，让学生通过组成元素相同的化合物的多个样品中的质量比求算（见表1、表2），“发现”元素的质量比为定值这样的规律，从而让学生体会“做学问要无疑处见疑”的道理。
实际教学中，学生通常不能用简洁的语言来归纳其中的规律，但会产生这种感觉：一个氧原子相当于两个氯原子。比如写HCl时，思路大约是：一个氧原子需要两个氢原子，一个氧原子相当于两个氯原子，因此一个氯原子只需要一个氢原子。
这项活动不仅有助于学生归纳能力的培养，而且让学生达到了“口欲言而不能、心求通而不得”的愤悱状态，急于寻求更简洁的表达方法来总结这些规律。
3.4 水到渠成引出元素化合价的具体数值
在学生处于愤悱状态之时，不妨用这样的语言进行启发：一个氯原子只能与一个氢原子化合，一个氧原子却可以与两个氢原子化合，多像日常生活中的商品交换啊！一本软面抄可以换6支铅笔，却只可以换两把圆规。如果软面抄价格为6，那么铅笔价格是多少？圆规价格是多少？如果氯原子在化合过程中价格为1，那氧呢？氢呢？上述表格当中的各元素化合价各为多少呢？（还可以列出更多化合物供学生训练。）
然后设问：上述化合物为什么没有金属跟金属形成的化合物？从而引出化合价有正负之分。適时设定氯的化合价为-1，再让学生判定其他元素化合价的正负号和数值，并由此得出化合物中正负化合价代数和为零的结论。
3.5 用可变化合价打开学生的思维
在学生获得较为丰富的化合价的知识并较为熟练运用后，创造认知冲突来进行可变化合价的教学可以有效地打破学生先前的固有认知，从而发展他们的思维。比如给出仅含有铜、氧两种元素的化合物，列出其中两种元素各自的质量，先让学生预测化学式，学生基本都会认为是CuO，因为以前接触过。这时再让学生进行计算，求算其原子个数比，得到了化合物化学式为Cu2O，使得学生陷入认知失衡状态，通过这种相异构想[3]——横亘在认知结构中的阻碍进一步学习的概念的解决，引出可变化合价的概念。接着给出某化合物仅含铁、氧两种元素，并给出各种元素的质量，再经历猜想、验证等过程，发现铁元素化合价的可变性等等。
这样通过学生对问题的解决，既巩固了前面的知识，又加强了对化合价的认识。同时指出，可变化合价告诉我们，元素的原子在构成物质时，可能以多种方式相结合，甚至出现人类尚未认识的方式进行，因此在科学研究中，通过化合价书写的化学式，尚需经过实验的进一步验证，才能得出是否正确。从而打开思维，既有结论，又对结论保持谨慎、批判、实事求是的科学精神。
当前核心素养的概念一再被人提及，然而素养是在人与情境的互动中、在问题解决的过程中产生的，如果教学中缺乏必要的过程，学生核心素养的提升也只能是一种美好的幻影。以教学内容抽象、晦涩为理由，舍却对概念理解的探究过程，仅对其结果“大快朵颐”，实在有买椟还珠之嫌！因此对于中学化学的教学内容，正如布鲁纳所讲的那样：“任何学科的任何知识，都可以用智力上诚实的方式，教给任何阶段的任何儿童。”无论多么困难，只要潜心研究，有必要也必然能设计出既有助于教学内容的把握和理解、有助于学生素养发展的教学过程来。
参考文献：
[1]朱玉军，李宗和.化合价的历史演变[J].化学教育，2009，（11）：80～81.
[2]束长剑.浅谈中学化学课堂教学的品位问题[J].化学教学，2015，（7）：29～31.
[3]陈霞，潘则南，许利闽.国外关于相异构想转化的研究[J].化学教学，2015，（5）：8～11.
关键词：理解过程；素养；化合价；化学教学
文章编号：1005–6629（2017）7–0045–03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
化合价是研究分子结构的核心概念，准确地理解和应用这个概念，在化学教学和科研中相当重要[1]。中学化学对这段内容的教学，普遍的观点是概念过于抽象、难以理解，并且与后面的具体应用缺乏实质性的联系。于是避开对化合价概念的理解，一味要求学生强记并大量练习便成了课堂教学的常态。关于化合价教学的研究不少，却鲜有将重点放在如何引导学生理解这个概念基础上，大多只是在化合价记忆方法上做文章。本文从化合价的概念出发，依据其中的难点，对如何实施促进学生理解化合价概念的课堂教学作一些探讨。
1 化合价的概念难在何处
物质的种类千差万别，组成变幻无方。化合价的概念可谓解开了物质组成的密码，使纷繁芜杂的物质组成变得有章可循起来。不过尽管如此，对刚接触化学的初中学生来说，理解化合价概念所体现出的这种“章”却也并不容易。
1.1 学生缺少必要的认知基础
初三学生在学习化合价前，所涉及的物质很少，通常只是氧气、氢气及与之相关的少量的单质和化合物；物质组成的概念仅在元素的概念和化学式的意义中略有涉及，如水是由氢元素和氧元素组成的、一个水分子是由两个氢原子和一个氧原子构成的等等。这些知识一来尚不够丰富，二来完全是用告知的方式让学生掌握的，而不是学生通过实验探索获得的结论，缺少真实的体验。探索物质组成的经历、丰富的物质组成的知识是理解化合价概念的基础，而学生显然在这方面的认知是不够的。
1.2 学生缺少对宏观事实的微观理解
对于初三学生而言，在学习化合价概念前，只能根据物质的性质区别一些不同的物质，进而了解到物质组成元素有别是物质种类各异的重要原因，对物质的理解，还只是停留在宏观的层面，并且这种理解由于化学学习刚刚起步，尚处于不够稳固和深入的状态。
化合价的概念是对物质组成的更深层的理解，是对构成物质的微观粒子相互组合时规律的总结。这对学生理解化合价的概念增添了不小的难度。
1.3 概念的表述难以理解
在各版本的教材中，化合价的概念一般表述为：一种元素一定数目的原子跟其他元素一定数目的原子化合的性质，叫做元素的化合价。笔者了解发现，绝大多数学生甚至部分教师都觉得这个概念完全读不明白什么意思；有认为元素相互化合的性质，怎么会与具体的数值有关系？也有说“化合价”与“性质”两个词无论如何都好像联系不到一起来。
为什么化合价的概念会令人如此难以理解呢？细品析之，会发现在这个概念中，“一种元素”、“一定数目”、“其他元素”、“一定数目”都是指向不具体的“集体名词”，这四个变量给人强烈的不确定性；概念中句子的成分复杂，如果将句子中的修饰成分略去，变为“性质叫化合价”，含义清晰了些，但性质一词的修饰语长，本来修饰“性质”的重心在元素原子相互化合时“数目一定”（或元素原子个数比一定）的特征上，却容易误解成“化合”，变成“相化合的性质叫化合价”这样半通不通的句子；化合价中的“价”，若解释成类似于日常生活中商品的价格，似乎会令人有亲近感，不过要说清楚价格的含义却也不太容易。此外，对性质一词理解的模糊、对“化合”一词认识的呆板都在一定程度上增大了概念理解的难度。
2 当前教学形式之翳
直接让学生记住各种元素的化合价，并进行强化训练，可以在很短的时间内取得明显的效果：学生很快能正确书写各种物质的化学式、熟练运用化合价进行各种计算等。不过从教学上来说，这种教学结果、这样的课堂品位[2]却不能令人满意。
首先对学生来讲，这些数据的获得缺少必要的推导过程，这对化合价概念的理解是不利的。而且强行记忆的数据是困难而低效的，如果这些数据是学生参与进去研究的结果，则运用和记忆起来会方便很多。况且直接让学生运用这些没有经过自己论证的数据作为依据去推断未知物质的组成，正如在事物论证中随意引用一些来路不明的信息一样，无益于严谨、求实的治学态度的发展。
化合价的概念，是将大量的已知物质的组成通过总结、归纳得出来的一般规律，因此准确地说，利用化合价书写出的物质的化学式，只能是物质组成的一种大概率的存在，至于是否如此，还需实验进一步验证，这点在课堂教学中一定要让学生感受到，以让他们形成对科学结论持谨慎态度的科学素养。但上述的教学过程，却把元素的化合价当成了一成不变的东西，一定程度上固化了学生的思维，并对研究的结果缺乏敬畏。曾经有同事问起，Fe4N中氮元素化合价到底是多少？很明显思维也被禁锢了，在他看来任何化合物中的化合价都是可以简单地进行标度的。其实在诸如非整比化合物、间充化合物以及金属互化物中，经典的化合价理论并不能完全适用。
3 化合价的概念教学过程的设计思路
化合价的教学，需要从研究物质的元素组成开始，通过研究多个样品，让学生感知其中蕴含的规律，使得这些规律像“刚从海里捞的鱼”一样新鲜（怀特海语）。先通过对各种元素质量之间关系，推及到微观粒子之间的关系，进而推出化合价的概念，感受化合价概念的获得过程。这样化合价的概念就会变得具体、生动，并与相应的化合价数值互为表里，不再有距离感了。
3.1 體验物质组成元素质量比恒定的特征
学生在学习化合价之前，已经接触了一些物质的化学式。学生不假思索地将这些化学式写出来，便觉得它们是理所当然的存在，不会去考虑为什么氧化镁中Mg和O是原子个数比1：1，也鲜有思考还有没有其他可能性。虽说化合价描述的是粒子数之间的关系，但与学生一起探究时，还必须从学生熟悉的物理量——质量开始。课堂教学中，让学生通过组成元素相同的化合物的多个样品中的质量比求算（见表1、表2），“发现”元素的质量比为定值这样的规律，从而让学生体会“做学问要无疑处见疑”的道理。
实际教学中，学生通常不能用简洁的语言来归纳其中的规律，但会产生这种感觉：一个氧原子相当于两个氯原子。比如写HCl时，思路大约是：一个氧原子需要两个氢原子，一个氧原子相当于两个氯原子，因此一个氯原子只需要一个氢原子。
这项活动不仅有助于学生归纳能力的培养，而且让学生达到了“口欲言而不能、心求通而不得”的愤悱状态，急于寻求更简洁的表达方法来总结这些规律。
3.4 水到渠成引出元素化合价的具体数值
在学生处于愤悱状态之时，不妨用这样的语言进行启发：一个氯原子只能与一个氢原子化合，一个氧原子却可以与两个氢原子化合，多像日常生活中的商品交换啊！一本软面抄可以换6支铅笔，却只可以换两把圆规。如果软面抄价格为6，那么铅笔价格是多少？圆规价格是多少？如果氯原子在化合过程中价格为1，那氧呢？氢呢？上述表格当中的各元素化合价各为多少呢？（还可以列出更多化合物供学生训练。）
然后设问：上述化合物为什么没有金属跟金属形成的化合物？从而引出化合价有正负之分。適时设定氯的化合价为-1，再让学生判定其他元素化合价的正负号和数值，并由此得出化合物中正负化合价代数和为零的结论。
3.5 用可变化合价打开学生的思维
在学生获得较为丰富的化合价的知识并较为熟练运用后，创造认知冲突来进行可变化合价的教学可以有效地打破学生先前的固有认知，从而发展他们的思维。比如给出仅含有铜、氧两种元素的化合物，列出其中两种元素各自的质量，先让学生预测化学式，学生基本都会认为是CuO，因为以前接触过。这时再让学生进行计算，求算其原子个数比，得到了化合物化学式为Cu2O，使得学生陷入认知失衡状态，通过这种相异构想[3]——横亘在认知结构中的阻碍进一步学习的概念的解决，引出可变化合价的概念。接着给出某化合物仅含铁、氧两种元素，并给出各种元素的质量，再经历猜想、验证等过程，发现铁元素化合价的可变性等等。
这样通过学生对问题的解决，既巩固了前面的知识，又加强了对化合价的认识。同时指出，可变化合价告诉我们，元素的原子在构成物质时，可能以多种方式相结合，甚至出现人类尚未认识的方式进行，因此在科学研究中，通过化合价书写的化学式，尚需经过实验的进一步验证，才能得出是否正确。从而打开思维，既有结论，又对结论保持谨慎、批判、实事求是的科学精神。
当前核心素养的概念一再被人提及，然而素养是在人与情境的互动中、在问题解决的过程中产生的，如果教学中缺乏必要的过程，学生核心素养的提升也只能是一种美好的幻影。以教学内容抽象、晦涩为理由，舍却对概念理解的探究过程，仅对其结果“大快朵颐”，实在有买椟还珠之嫌！因此对于中学化学的教学内容，正如布鲁纳所讲的那样：“任何学科的任何知识，都可以用智力上诚实的方式，教给任何阶段的任何儿童。”无论多么困难，只要潜心研究，有必要也必然能设计出既有助于教学内容的把握和理解、有助于学生素养发展的教学过程来。
参考文献：
[1]朱玉军，李宗和.化合价的历史演变[J].化学教育，2009，（11）：80～81.
[2]束长剑.浅谈中学化学课堂教学的品位问题[J].化学教学，2015，（7）：29～31.
[3]陈霞，潘则南，许利闽.国外关于相异构想转化的研究[J].化学教学，2015，（5）：8～11.