《中学化学教学参考》 发表于 2012 年第 9 期
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从系统的角度对化学反应的知识进行建构
— 3 系统化知识对教学行为的影响
江敏 南京市金陵中学（210005）
摘要 在前两篇论文中，比较多地侧重于阐述系统观念对化学反应知识体系
认识的深化。而本文比较着重介绍在系统化知识的建立、理解和运用过程中，表
现出的对学生的学习行为和教师的教学策略所产生的影响。
关键词 教学策略 学习习惯 主动学习 知识迁移
就课堂教学所呈现的现象而言，教师的教学行为是显现的，而学生的学习行
为则相对较为隐蔽。由于教学活动中学习的主体是学生，因而人们就更希望能够
在教学过程中观察到显性的学生学习行为。然而，用系统的眼光观察教学活动，
就会发现教师显性的教学行为中，不仅包含教师对学生的学习行为的引领，而且
也包含着学生的学习行为给教师的反馈。因为从学生的个体成长的角度看，教师
与学生确实只在课堂这样的教学空间和时间节点上形成互动；而从群体的发展角
度看，教师在成长过程中所接受的职业教育、积累的教学经验及其本人对待教学
工作的态度，使得他们在进行教学设计时，对教学活动的进程以及可能出现的学
生学习行为具备一定的预见性，据此可形成以具体章节的教学为节点，与整个学
科知识体系相关联并与学生的认知发展相适应的教学策略。
就此而言，系统观念在化学教学中的应用，不仅通过对化学反应知识的构建，
深化了对化学反应知识体系的理解；而且也因对教学系统的动态观察，对教学活
动中师生间的教学行为产生影响。本文撷取了在具体教学过程中，发生的一些值
得关注的教学事例，说明说明在系统化知识的教学过程中，对学生的学习行为观
察和教师的教学策略的反思。
Ⅰ. 学生的学习行为观察
1. 在系统化知识学习中形成有序的解决问题的方法
在学习过程中体会化学变化中的系统行为，是实现用系统观念从更加宏观的
角度构建化学反应知识的“果”；而采取直观的化合价高低与纵坐标的坐标值的
关联方法，是建立系统观念的“苗”，这正是受到来源于学生的学习行为的启迪。
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因为在以往的以识记为认知基础的教学中，教师发现初学氧化还原反应的学生，
经常会将这几组具有对称性的概念相混淆。
就这样具有形象特征的纵坐标就出现了，并
成为教师解决在学习反馈中体现出的学习
障碍的基本方法，进而形成氧化还原反应的
概念体系。然而这样的教学策略就解决了学
生在学习过程中所面临的困惑吗？
这是一个历时十数年、在历次教学循环、以及不同层次的学生范围内普遍存
在的一种有趣的现象。尽管用数轴建立了“氧化”、“还原”反应概念与化合价“高”、
“低”之间的关联，但是在面对诸如 2H
2
S + 3O
2
== 2SO
2
+ 2H
2
O 反应的概念剖
析时，大多数同学们都会很熟悉并轻松地指出还原剂是 H
2
S、氧化剂是 O
2
；SO
2
是氧化产物、H
2
O 是还原产物。随之，会听到很微弱的声音：“SO
2
也是还原产
物”。这种类似于口语报告的集体问答方式，使得所有的同学们都能在即时的学
习环境中对自身的学习行为进行反思。
倘若将反应前后元素的化合价变化逐一加以标注，同学们就可以直观地发
现，上述反应过程中对概念分析的复杂性在于 SO
2
不仅是氧化产物而且是还原产
物，或者进一步发现还原产物不仅有 H
2
O 而且还有 SO
2
。虽然剖析的结论比起
一般单纯的氧化还原反应过程是复杂的，但是剖析的过程与一般氧化还原反应过
程是一致的而且是简单的。
问题一经点出，同学们会恍然大悟，进而会不以为然地、轻松地将其归结为
“粗心大意”，然而真正克服上述现象并不是下次细心一点那么简单。仔细想来，
实质上是与同学们的学习习惯有关（即长期对解题速度的追求，使他们习惯于用
一般的思维定势和“心算”的方式处理问题，而不是用分析和理解问题的一般程
序来解决问题）。如果以一种沉静地学习心理状态（这与学习态度有关），首先是
正确的标定各元素反应前后的化合价（这是一种程序化的分析过程），继而区分
2H
2
S + 3O
2
== 2SO
2
+ 2H
2
O
-2 0
+4 -2
-2
还原剂 氧化剂 氧化产物 还原产物
还原产物
图 2 比较同一元素反应前后的价态变化：高价用红色表示，低价用蓝色表示。
“高价”与“氧化”关联、“低价”与“还原”关联（图中是用字体表示概念的关联）
元素 A 的化合价 元素 B 的化合价
存
共
定
稳
可
被
还
原
被
氧
化
e
还原反应 氧化反应
电
子
转
移
还原产物 还原剂
图 1 氧化还原反应的概念体系（局部）
氧化剂 氧化产物
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出“高”、“低”并与“氧化”、“还原”相关联，所有问题皆迎刃而解。
而在在解决同学们普遍感到比较棘手的电化学工作原理分析的问题中，这种
借助于氧化还原反应概念图解对电池放充电过程中的电极判断，就成为解决问题
中的关键程序。以高铁电池为例，其总反应为，
（1）表示电子转移的方向。按反应前后元素的化合价变化的趋势，标示在
相应元素的上方，并将其相互连接，此即为电子转移方向。
（2）标注电极。在放电过程中，电子转移方向即为外电路电子流向，流出
电子的一极为负极，另一极为正极；在充电过程中，依电子转移方向先加注外接
电源，进而可以判断充电时的阴、阳极。
（3）写出相关的电极方程式。以下是依据电池的总反应方程式以及得失电
子数相等的原则，逐渐完善电极方程式的过程：
负极的基本关系为，3Zn - 6e
-
→ 3Zn(OH)
2
，反应中 Zn 失去电子以后的产
物是 Zn(OH)
2
，因而反应物需补充 OH
-
，3Zn + 6OH
-
- 6e
-
== 3Zn(OH)
2
；
正极的基本关系为，2FeO
4
2-
+ 6e
-
→ 2Fe(OH)
3
，因产物中将多出 H 元素，
反应物中需补充 H
2
O（当然也可来源于 O
2-
+ H
2
O == 2OH
-
反应的启示），这样
完整的正极反应为 2FeO
4
2-
+ 8H
2
O + 6e
-
→ 2Fe(OH)
3
+ 10OH
-
当充电时，其阴、阳极反应分别对应于负、正极电极反应的逆反应，这样问
题的解决就极为简单了。
（4）电解质溶液中的离子迁移。由电极反应方程式可知，放电时正极持续
产生 OH
-
，而负极则不停消耗 OH
-
，可以判断溶液中将因 OH
-
的浓度梯度以及反
应的需求，而导致 OH
-
从正极向负极的迁移。
在以上程序化分析的基础上，同学们如果面临的是有如电极反应、反应中的
定量关系、充放电时电极附近的 pH 变化、离子的迁移等多角度的提问，他们也
能够从容面对了。
同样，在反应系统化知识的学习中，用于表示反应系统的表达方式，也会成
为同学们解决问题过程中的一个基本程序。如曾经有这样的高考选择题：已知
放电
充电
3Zn + 2K
2
FeO
4
+ 8H
2
O 3Zn(OH)
2
+ 2Fe(OH)
3
+ 4KOH
（负极） （正极） （阴极） （阳极）
图 2 借助化合价的升降，形成对可充电电池的电极的基本判断
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Co
2
O
3
在酸性溶液中易被还原成 Co
2+
，Co
2
O
3
、Cl
2
、FeCl
3
、I
2
的氧化性依次减
弱。下列反应在水溶液中不可能发生的是
A．3Cl
2
+ 6FeI
2
== 2FeCl
3
+ 4FeI
3
B．Cl
2
+ FeI
2
＝FeCl
2
+ I
2
C．Co
2
O
3
+ 6HCl ＝ 2CoCl
2
+ Cl
2
↑+ 3H
2
O D．2Fe
3+
+ 2I
-
＝2Fe
2+
+ I
2
解题过程中不是首先针对选项进行判断，而是依据题干氧化剂氧化性逐渐减
弱的信息，首先补齐相应的还原剂，从而建立相应的氧化还原序：
依据反应的系统行为，同学们很容易判断出反应 A 没有遵循反应的先后顺
序，因而在水溶液中不可能发生。
以下选择的虽是很久以前的竞赛题，但是对以下问题的分析，今天看来还是
很耐人寻味：
注意阅读下文，并对数字标注的现象作出解释。将几滴
KSCN
溶
液（
SCN
-
是
“
类卤离子
”
）加入酸性
Fe
3+
溶液中，溶液立即变成红色
①
，将此红
色溶液分为两份，一份加入
KMnO
4
溶液，红色褪去
②
，向另一份红色溶液中通
入
SO
2
时红色也消失
③
，再滴加
KMnO
4
溶液，其紫色也褪去
④
。
对①②③的现象解释没有太大的困难，然而对第④组现象的解释，同学们一
般会沿着实验③的解释（
SO
2
将
Fe
3+
还原为
Fe
2+
），而将
MnO
4
-
的红色褪去的原
因归结为
Fe
2+
的还原作用。
然而，如果根据题示的有关信息，
SCN
-
是类卤离子，这就预示着
SCN
-
可以
象
Cl
-
、
Br
-
、
I
-
离子一样，被
MnO
4
-
离子氧化。同时
Fe
3+
能与
SCN
-
生成配位化合
物，是同学们熟悉的反应，说明
Fe
3+
难以氧化
SCN
-
（也不排除
Fe
3+
和
SCN
-
配合
物的形成，削弱了
Fe
3+
的氧化性。可推测
SCN
-
在氧化还原序中，有两个可能位
置）。这样结合已有的化学知识，排列出的氧化还原反应序可表示为：
此时在氧化还原序的引领下，有了对第④组现象进行更加全面审视的可能。
Co
2
O
3
Cl
2
Fe
3+
I
2
Co
2+
Cl
-
Fe
2+
I
-
MnO
4
-
(SCN)
2
Fe
3+
(SCN)
2
SO
4
2-
Mn
2+
SCN
-
Fe
2+
SCN
-
SO
2
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由于溶液中存在
SCN
-
，此时
MnO
4
-
离子是不能氧化
Fe
2+
的，否则生成的
Fe
3+
将
与
SCN
-
结合生成更加显著的红色，而不会仅是紫色褪去的现象。依据氧化还原
反应序，
MnO
4
-
离子颜色褪去的原因应是
SO
2
或
SCN
-
的还原性。如果假设每一
步反应都是恰如其分的，那么此时的还原剂只能是
SCN
-
。这样可以推断
SCN
-
的还原性是强于
Fe
2+
的，之所以
Fe
3+
不能氧化
SCN
-
正是形成配合物的缘故。这
是同学们原先意想不到的，又是在反应系统中加以分析的必然结果！
以上选择事例说明从氧化还原反应的概念图解到系统化的氧化还原反应的
知识，可在不同层次（问题由简单到复杂）、以不同的方式（从化合价标定、化
合价关联、反应系统、反应系统兼顾物质间的影响）介入问题的解决过程，并发
挥起相应的学习策略的作用。类似的学习方法同样体现在处理酸碱反应的过程
中。以氯水和碳酸钠溶液反应为例，
Cl
2
和
H
2
O
反应将部分生成盐酸和次氯酸，
其酸性与碳酸、碳酸氢根离子的酸性相互穿插，问题的复杂性由此而生。
如果首先建立氯水与
Na
2
CO
3
溶液反应的系统认识（如图
4
所示），此时问
题的解决就变得清晰起来。
考虑到
Cl
2
和
H
2
O
反应的平衡因与
CO
3
2-
的反应而不断移动，图
4
表示
Cl
2
和
H
2
O
反应源源不断产生盐酸和次氯酸，并与
H
2
CO
3
、
HCO
3
-
形成相应的酸碱反应序。
至此，依据反应的系统行为，同学们就可以根据不同的实验操作方式，清
晰地表达出在实验条件下发生的反应
（
1
）将
Na
2
CO
3
溶液加到氯水中。由于氯水过量，
H
+
将优先与
CO
3
2-
反应，
具体过程可表示为：
2Cl
2
+ H
2
O + CO
3
2-
== 2Cl
-
+ CO
2
↑ + 2HClO
（氯水褪色，同
时产生
CO
2
的小气泡）；
（
2
）将氯水滴加到
Na
2
CO
3
溶液中。此时
Na
2
CO
3
过量，
H
+
和
HClO
将同时
与
CO
3
2-
反应：
Cl
2
+ H
2
O + 2CO
3
2-
== 2HCO
3
-
+ Cl
-
+ ClO
-
（氯水褪色，但是没有
小气泡出现）。
当然，在以上问题的讨论中，倘若涉及持续地滴加反应试剂后的反应情形，
同学们也都能准确地分析并清晰地表达。
以上的学习经历，可以使同学们清晰地体会到，取得分数的途径并不唯一地
Cl
2
H
3
O
+
(H
2
O,CO
2
) HClO HCO
3
-
H
2
O HCO
3
-
ClO
-
CO
3
2-
+H
2
O
图 3 Cl
2
水与 Na
2
CO
3
反应的系统认识
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依赖于多做习题。在系统化知识的学习过程中，逐渐建立的有序地分析问题和解
决问题的基本意识，可以帮助同学们在学习中收获的不仅是学习的成绩，更重要
的是形成对学习的自信。
2．在系统化知识的学习中形成积极主动的学习状态
无论是氧化还原反应序还是酸碱反应序的建立，都是根据中学化学的知识特
点和学生的认知水平，依据实验事实建立的一种非标准化的排列顺序；同时为了
避免问题的复杂性，在不同的学习专题中，采用有针对性的反应序，教学中采用
多个并列的反应序列来加以表示同一主题的反应体系。
如同学们对中学阶段的氧化还原反应系统的认识，就是通过并行的原已熟悉
的金属活动性顺序表和以非金属元素化合物为主的氧化还原反应体系相互配合
而形成。
这种并行的反应序，可以通过某种中间物质形
成特定的关联。以 Cu 与浓硫酸的反应为例，通过
Fe
3+
/Fe
2+
的联系，系统化的化学知识，使同学们具
备对反应产物进行推测的能力：Cu 必定能被浓硫
酸氧化！这样的推测结果，使得同学们在研究 Cu 与浓 H
2
SO
4
反应的实验中，不
再是被动地按照教师的指点，检验着不知其所以然的产物；二是以一种积极的心
态，寻求验证产物的方法，并付诸实施。
有时这种并行的反应序在关联时，会表现出不确定性。如，好奇的同学们会
问：利用 Fe
3+
/Fe
2+
和 Fe
2+
/Fe 两个联结点，不是可以将非金属化合物和金属阳离
子氧化还原序合并起来吗？
虽然问题的解决不似想象地那么简单。但是，探究的心理会使部分同学依旧
穷追不舍，中学化学中常见的 Cu
2+
氧化性比 Fe
3+
弱，但是它在元素化合物为专题
H
2
SO
4
（浓）
Fe
3+
Cu
2+
（SO
2
） Fe
2+
Cu
图 4 通过 Fe
3+
/Fe
2+
的连接，形成的
浓硫酸与 Cu 之间的反应关联
Fe
3+
I
2
（SO
4
2-
） SO
2
S Fe
2+
Fe
2+
I
-
SO
2
S H
2
S Fe
Fe
3+
Cu
2+
H
+
Fe
2+
Fe
2+
Cu (H) Fe
金属活动性专题
以非金属元素化合物
为主专题
图 5 两种不同氧化还原反应专题的反应序，形成以氧化还原反应为主题的
反应序时，存在因“量”引发的不确定性
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的氧化还原反应序中会排在何处位置？此时无论是实验、教师解答还是查阅资
料，同学们都在一种主动学习的状态中发现 Cu
2+
可以氧化 I
-
（反应的过程表示为
2Cu
2+
+ 4I
-
== 2CuI + I
2
）。进而他们会进一步推测 Cu
2+
应该可以氧化 SO
2
或
SO
3
2-
？结论是必然的！（其中的一种反应形式是，2Cu
2+
+ SO
4
2-
+ SO
2
+ H
2
O ==
Cu
2
SO
4
+ H
2
SO
4
）。及至在以后的高考试题中，涉及 Cu
2+
和 I
-
、Cu
2+
与 SO
2
间的
反应，虽然试题中会有足够的信息，但是同学们已然能够理解其中的道理。
在这种主动探究学习的过程，同学们也体会到到两个并列的氧化还原反应序
列中，氧化剂的氧化性衰减过程中“量”的问题，即相邻氧化剂的氧化性（或还
原剂的还原性）衰减的幅度是不均等的（这可由同学们进一步学习电极电位的过
程中加以解决）。
同样的学习状态也表现在酸碱反应序的学习过程中。当将不同价态的金属阳
离子的反应序和一般酸碱反应序
同时呈现出来时，同学们又会问：
M
2+
在酸碱反应序中排在何处？
M
2+
能与 CO
3
2-
反应吗？问题就是
这样很自然地提出了，而问题的
回答是复杂的。但是有一点可以
首先明确：M
2+
的酸性比 H
2
CO
3
要弱。也正因为 M
2+
的酸性弱于碳酸，所以自然界中可以有菱镁矿（MgCO
3
）、
菱铁矿（FeCO
3
）、菱锰矿（MnCO
3
）等资源，而难以有 Al 或 Fe(Ⅲ)的碳酸盐矿
产。同时 M
2+
与 CO
3
2-
之间的反应，会因相应氢氧化物[M(OH)
2
]、碳酸盐（MCO
3
）
的溶度积的相对大小，生成 MCO
3
沉淀或碱式碳酸盐的沉淀。以上讨论结果可
以为水垢成分、孔雀石或石青石组成等诸多实例而证实。
此时这种知识的拓展，不再是用叙述的方式平面地扩张了学生的知识量，而
是用建构的方式立体地完善着学生的知识结构体系，从而使同学们从被动的知识
的接收者转化为知识的发现者。
Ⅱ. 教师的教学策略反思
1．有利于知识迁移的教学思考
就教师的具体教学行为而言，会比较多地关注于怎样上好这一节课。但是用
Al
3+
(H
2
O,CO
2
) HClO NH
4
+
Al(OH)
3
HCO
3
-
ClO
-
NH
3
·H
2
O
图 6 两种不同酸碱反应专题的反应顺序，形成酸碱
反应的主题反应序时，同样存在不确定性。
M
3+
M
2+
M
+
M(OH)
3
M(OH)
2
MOH
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系统地眼光看教学过程，教学的有效性虽与每一节课密切相关，但永远不是一节
课就能够实现的。这就是说教学的立足点不能仅仅是针对某些知识点的、孤立的
重难点展开的教学行为，而是要将每一节课的教学纳入整个学科教学系统之中。
发生在教师的教学行为上的“教”，能够引发“不教”自会的学生的学习行为，
其内在的原因，就在于在教师“教”的行为中，已经为以后的“不教”埋下了可
以生长的种子。其中的一类“种子”就是在系统思考中发现的有利于迁移的知识。
从宏观的角度将系统观念引入中学化学教学之中，其本身就是一种有利于知
识迁移的教学策略。从氧化还原反应展开的对一般系统行为的讨论，就为以后在
酸碱反应、配位反应、沉淀溶解平衡等诸多反应类型中观察其系统行为奠定知识
迁移的基础。教师在学科知识层面建立的对教学内容的系统思考，影响其在教学
策略层面上所采用的合适的教学手段，引导同学们关注反应系统行为的相似性，
这就成为教师在教学过程必然加以选择的教学策略。类似的过程在教学活动中会
不断呈现。
【主题之 1】 氧化性：Cl
2
> Br
2
> I
2
表现形式（通过实验展示）：①Cl
2
能置换出 Br
2
；Br
2
能置换出 I
2
。
②向含有 Br
-
、I
-
的溶液中逐滴加入 Cl
2
水时，表现出的反应先后顺序。
高考题示例 在 100 mL 含 HBr 和 H
2
SO
3
的物质的量分别为 0.04mol 和
0.01mol 的溶液里通入 Cl
2
，反应完全后，有 1/2 Br
-
变为 Br
2
（已知 Br
2
能氧化
H
2
SO
3
）。 求通入的 Cl
2
在标准状况下的体积。（ 此处采用 HBr 和 H
2
SO
3
的混合
液，是为了避免 Br
-
和 I
-
混合溶液与 Cl
2
反应过程中 I
2
被氧化为 IO
3
-
）。
【主题之 2】 酸性：H
+
> Al
3+
> Mg
2+
表现形式：①H
+
能够溶解 Al(OH)
3
；Al
3+
能够溶解 Mg(OH)
2
。（实验中 H
+
溶
解氢氧化铝沉淀的现象是显性的，而 Al
3+
溶解氢氧化镁的同时转化为氢氧化铝沉
淀，这种转化过程是隐性的，它可通过沉淀的碱溶性而加以证实。如果用 Fe
3+
代替 Al
3+
，这种沉淀的转化可以通过沉淀颜色的变化而得到证实）。
②向含有 H
+
、Al
3+
、Mg
2+
的溶液中逐滴加入 NaOH 溶液时，表现出的反应
先后顺序。其中向含有 Al
3+
和 Mg
2+
的溶液中滴加 NaOH 溶液，生成沉淀的图像
如图 7-1 所示：
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需要说明的是：在以往的习题中大多出现的如图 7-2 的图像，可以理解为在
尚未建立反应系统化的学习背景下，对 Al
3+
和 Mg
2+
与 NaOH 反应共性的表达。
【主题之 3】 溶解性：AgCl
> AgBr
> AgI
表现形式：①沉淀 AgCl 与 NaBr 溶液反应，沉淀转化为 AgBr；AgBr 沉淀
与 KI 溶液反应，沉淀转化为 AgI（沉淀的转化可以通过沉淀的颜色变化加以证
实）。
② 向含有 Cl
-
、Br
-
、I
-
离子的溶液中，逐滴加入 AgNO
3
溶液，产生沉淀的
先后顺序。
高考题示例 往含 I
-
和 Cl
-
的稀溶液中滴入 AgNO
3
溶
液，沉淀的质量与加入 AgNO
3
溶液体积的关系如下图所
示。求原溶液中 c(I
-
)/c(Cl
-
)的比值。（试题中选择 Cl
-
和 I
-
的混合液，是因为 I
-
和 Cl
-
的分步沉淀的边界是分明的，
而 Br
-
和 I
-
的分步沉淀有些微的交叉。这反映出命题者思维的严密性）
当系统的视角进一步聚焦于《水溶液中的离子平衡》时，通过对弱酸的电离
平衡和呈酸性的盐的水解平衡的对比与类比，建立更加广义的酸碱概念以后，此
时从认知的角度剖析电解质溶液中酸碱的电离平衡、盐的水解平衡和水的电离平
衡三者之间的关系，就得到图 8 所示的关联。由此可见在有关水溶液中的离子平
衡中，有利于知识迁移的基本出发点是弱酸的电离平衡。
图 10 含有等物质的量的 Al
3+
、Mg
2+
的溶液中滴加 NaOH 溶液
图 7-1 表征真实的反应先后顺序的 Al
3+
、
Mg
2+
混合液与 NaOH 溶液的反应
0 1 2 3 4 5 6 7
n(↓)/mol
3
2
1
3
2
1
n(↓)/mol
n(NaOH)/mol
0 1 2 3 4 5 6 7
n(NaOH)/mol
图 7-2 表征 Al
3+
、Mg
2+
与 NaOH 溶液反
应共性的传统图像
弱酸的电离平衡
弱碱的电离平衡
水的电离平衡
显酸性的水解平衡
显碱性的水解平衡
类比
或对称
类比
类比
类比
或对称
类比
水的电离平衡
图 8 水溶液中离子平衡之间在认知层面上的相互关联
对水的电离平衡的影响
对水的电离平衡的影响
对称性
《中学化学教学参考》 发表于 2012 年第 9 期
第10页
由此可见，此章节的教学侧重点就是教学应该充分调动必要的教学手段，使
同学们能够认识并理解弱酸电离平衡的实在性和存在的意义。
此时的教学手段可以是基于现代实验技术的电导传感器、pH 计的使用；也
可以是富有想象力的在强弱酸的对照实验中，由弱酸呈现的缓慢反应过程想象着
其电离的艰难。
以上的实验在不经意间揭示着对弱酸的电离平衡在两个层面上的认识：现代
实验技术更接近于从微观层面，对电离平衡的建立与移动进行剖析；而对照实验
更主要的是从宏观层面，通过与强酸形成的对比研究弱酸的性质特点。
这些在具体学习过程中逐渐形成的对弱酸的诸多行为特征的清晰认识，将成
为以后一次次知识迁移的认识基础。
知识迁移的实现，不仅仅表现在图 9 中的一组组物质的转换，而且也深化着
同学们对化学物质在日常生活中所产生影响的理解。如在泡沫灭火器中，相同酸
度（pH）的硫酸转换为硫酸铝以后，与 NaHCO
3
溶液反应，不仅产气量多而且
产气量快，这就有利于提高灭火器的灭火性能。
以上通过类比、对称、组合等思维方法形成的知识迁移，在潜移默化中，业
已悄然实现着对学生的学习能力、学习方法的培养和提升，也提高着同学们对周
围世界的感知能力。
2．系统观念在教学过程中的融合也改变着教师的教学策略
因为系统观念的教学，是渗透在整个中学化学教学之中，所以系统观念也将
在不同的教学阶段，影响着相关知识教学的策略。
如在《盐的水解》的教学中，为了便于说明不同价态的金属阳离子与酸性相
盐酸(强)
醋酸(弱)
NaOH 溶液
氨水
醋酸(强)
碳酸(弱)
盐酸
AlCl
3
溶液
类比
对称
类比
类比
NaOH 溶液
Na
2
CO
3
溶液
类比
图 9 在强弱酸对比中形成的认识，在以后具体学习环境中将产生多次有意义的知识迁移
《中学化学教学参考》 发表于 2012 年第 9 期
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对强弱的关联，就不再仅是定性地发现盐溶液会呈现有规律的显现酸性或碱性的
现象，而是有意识地加入定量因素，即用 pH 计测定物质的量浓度均为 1mol/L
的 AlCl
3
溶液、ZnCl
2
溶液、MgCl
2
溶液、NH
4
Cl 溶液的 pH。从溶液的 pH 的变
化，同学们可以直观地观察到金属阳离子的价态与溶液酸性之间的直接相关性
（因为 Mg
2+
和 NH
4
+
的酸性较为接近，亦即酸性的边界不十分明显，所以实验中
增加了无色的 ZnCl
2
溶液）。
又如以浓硫酸和乙醇混合共热制取乙烯的实验分析中，面 临的首要问题就是
在证实产生的气体能使 Br
2
或 KMnO
4
溶液褪色以后，能对加热过程中混合溶液
变黑的现象置之不理吗？
从乙醇的分子组成到炭黑的出现，同学们发现这是不能用浓硫酸的脱水性来
加以解释的，必然伴随着氧化还原反应的发生，这就可以推测混合气体中至少应
含有浓硫酸的还原产物 SO
2
，此时对乙烯性质加以验证的实验命题就转化为如何
在含有 H
2
O、SO
2
和 CH
2
=CH
2
气体产物中检验乙烯的性质？如果联想到产生的
炭黑在加热条件下会与浓硫酸反应，问题就变成了如何在含有 H
2
O、SO
2
、CO
2
和乙烯等气体产物中检验乙烯的性质？如果进一步设想 C 在被氧化为 CO
2
的过
程中可能有中间价态的物质 CO 的生成，此时最庞大而详尽的命题可以想象的就
是如何检验气体产物中含有 H
2
O、SO
2
、CO
2
、CO 和乙烯。对最后的命题的解决，
需要考虑诸如气体检验时的干扰和气体的转化等问题，这就涉及检验气体的方法
和顺序。经过讨论，①因为气体检验大多使用试液，所以最早应检验 H
2
O 的存
在，可使用无水 CuSO
4
固体（或无水 CoCl
2
）； ②因为 CO
2
、CH
2
=CH
2
的检验将
受到 SO
2
的干扰，所以紧接着将是检验并除去 SO
2
；又因有乙烯的存在，此处使
用的试剂只能与品红试液有关；③因乙烯经酸性 KMnO
4
溶液氧化后，有生成 CO
2
的可能，而 CO
2
的检验对 CH
2
=CH
2
和 CO 均无干扰，所以可以先检验 CO
2
；④
随之检验 CH
2
=CH
2
；⑤经吸收 CO
2
以后，可将 CO 转化为 CO
2
，并检验之。其
中较为合理的实验流程可表示如下（应该说对实验中选择的除杂试剂应持有足够
的自信，所以某些确证试剂可以省略-用灰色字体表示）：
混合
气体
无水
CuSO
4
稀品红
试液
浓品红
试液
稀品红
试液
澄清
石灰水
Br
2
水
NaOH
溶液
澄清
石灰水
灼热
CuO
澄清
石灰水
检验 H
2
O
检验并除去 SO
2
检验 CO
2
检验并除去乙烯
除去 CO
2
转化 CO
检验 CO
2
酸性
KMnO
4
图 10 检验乙烯中含有各种气体成分的庞大系统
《中学化学教学参考》 发表于 2012 年第 9 期
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在实际的实验过程中，这样的实验系统足够繁琐也并不存在（仅是气体流动
中需要克服的液压就是一个比较麻烦的问题）。 实验的最终目的就是制取并验证
乙烯的性质，这样实验系统就可简化为：
但是图 11 所示的实验系统的建立，需要解决问题过程中思维的开阔性和严
谨性。同时在如此庞大的系统中可以根据实验要求，随时抽取出若干常见的、经
典的实验系统，并根据子系统的具体任务可作适当调整。
实验
气体成分
说明
C 和浓 H
2
SO
4
反应
H
2
O、SO
2
、CO
2
因为没有乙烯的干扰，除 SO
2
使
用酸性 KMnO
4
溶液效果更好
草酸与浓 H
2
SO
4
反应
H
2
O、CO、CO
2
需要有检验并除去 CO
2
的过程
检验水煤气的成份
H
2
、CO 并转化为
H
2
O、CO
2
可以调整实验顺序
……
这既是用系统观念整合知识的一种方法，同时同学们再次体会到学习成绩的
获得不只是依赖于同一认知层次上的习题的反复操练。
这样的事例在化学学习过程中不断呈现，长此以往，系统观念将成为一种思
维习惯，成为同学们认识世界的一种方法。
总之，系统观念不仅给了人们对化学反应认识的宏观视角，而且也改变着人
们认识问题过程中的思维方式。帮助学生建立系统思考的习惯，不仅有益于当下
的学习，也将对学生的未来的成长产生长远的影响。
注：此文于 2013 年 1 月被中国人民大学资料复印中心《化学教与学》全文转载。
混合
气体
NaOH
溶液
稀品红
试液
酸性 KMnO
4
溶液
或 Br
2
水
除去 SO
2
和 CO
2
检验不含 SO
2
检验不含 SO
2
图 11 验证乙烯性质的最简单的实验系统
