《中学化学教学参考》 发表于 2012 年第 7 期
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从系统的角度对化学反应的知识进行建构
— 1 化学反应系统化知识的建立
江敏 南京市金陵中学（210005）
摘要 在原有的化学知识体系中，其研究过程比较多地专注于对个体的研究，如
对化学反应的认知，主要涉及从反应物到生成物的转化、反应的速率和限度等。但是
从物质的群体角度看化学变化，其中就蕴含着丰富的系统行为。本文以氧化还原反应
为基础，说明构建系统化知识的教学过程以及对系统行为的基本认识。同时运用类比
的方法、系统的观点，发现并理解繁杂的化学反应体系中蕴含着的内在的、简约的统
一性。
关键词 氧化还原反应 教学策略 系统 系统的联系
“横看成岭侧成峰，远近高低各不同。不识庐山真面目，只缘身在此山中。”这
是苏轼观庐山的体会，其中蕴含着的深刻哲理和我们研究化学教学过程时的情境是有
相通之处的。当我们置身于纷繁的化学反应之中，既为千姿百态、丰富多彩的反应过
程而感叹，又为其繁杂而困扰。如果从系统的角度 — 一种鸟瞰式的视角，对中学化
学所涉及的基本反应过程进行梳理，就会发现化学反应变得有序而有趣，化学反应的
发生既是具体物质性质使然，又是该物质存在于系统中的系统行为的必然结果。
在教学实践中，对化学反应系统的认识始于氧化还原反应，而对氧化还原反应系
统的构建和理解，从学生的可接受性角度，则是从一种教学策略开始的。
一、氧化还原反应概念体系的建立
在化学学习中，氧化还原反应的相关概念和反应过程是教学过程的重点。会涉及
几组具有对称关系的概念：
元素 反应物（性质） 反应类型 产物（性质）
化合价升高 失去电子 被氧化 还原剂（还原性）― 氧化反应 → 氧化产物（氧化性）
化合价降低 得到电子 被还原 氧化剂（氧化性）― 还原反应 → 还原产物（还原性）
元素 反应物（性质） 反应类型 产物（性质）
图 1 氧化还原反应所涉及的几组对称概念
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在实际的学习过程中，如果只是单纯凭借记忆，同学们往往会将相对应的概念弄
混淆。例如元素的化合价升高，反应过程中该元素失去电子、发生的是“氧化”反应，
但是有些同学却错误地将此元素对应的物质关联为是“氧化剂”，同时这还就将导致
另一组呈对称性的概念出现相似的错误，即元素的化合价降低，表明该元素得到电子，
对应的物质却错误的是“还原剂”等诸如此类的失误。
作为一种教学的策略，可以发现氧化还原反应概念中最具有形象意义的词汇，就
是“升高”和“降低”。借用纵坐标，同学们可以比照课本中氧化还原反应的相关概
念，一一对号入座。
如元素 A 在反应中化合价“降低”，即为“被还原”；反应前 A 元素存在的物质为
“氧化剂”，反应后的产物为“还原产物”；氧化剂具有“氧化性”，还原产物具有“还
原性”；氧化剂转化为还原产物的过程称之为“还原反应”。
伴随着元素 A 的化合价“升高”，必有元素 B 的化合价“降低”。仿照元素 A 的
相关概念与纵坐标的对应关系，不难得到相似的具有对称性的图示。再将元素 A 和元
素 B 以纵坐标维系着的概念体系联结起来，即还原剂失去的电子转移给氧化剂，此两
种物质就同时转化为可以稳定共存的“氧化产物”和“还原产物”。电子转移表现出
元素化合价的升降，使得氧化还原反应中的物质变化过程就像进行着有趣的“跷跷板”
游戏（见图 3）。
元素 A 的
化合价坐标
元素 A 的
化合价坐标
元素 A 的
化合价坐标
反应过程中元素
化合价降低被还原
被
还
原
被
还
原
还原产物
物质
对应物质的概念名称
元素 A 的
化合价坐标
被
还
原
氧化剂
还原产物
物质
物质具有的性质
及发生的反应
性质
氧化性
还原性
图 2 将氧化还原反应的概念与纵坐标产生关联
还原反应
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借此“跷跷板”的直观表达，同学们不难理解在同一反应中，氧化剂的氧化性强
于氧化产物的氧化性，还原剂的还原性强于还原产物的还原性。
同时，当同学们从专注于概念的表达转向对概念的审视以后，他们惊奇的发现，
在概念图中，反应前后与高价态相关联的概念均冠以“氧化”，而与低价态相关联的
概念均被称之为“还原”。如此表达的概念体系不仅帮助同学们摆脱在氧化还原概念
的记忆中容易混淆的苦恼，而且还赋予所谓“失高氧，得低还”（已然不需要记口诀
了）以直观而有意义的内涵。
如果进一步将各元素在反应前后的化合价变化趋势（升高即标注“↑”，降低则
标注“↓”）表示在相应元素的上方，并相连接，这就是该氧化还原反应的电子转移
方向。若将此氧化还原反应构建为原电池时，即为外电路电子的流向，亦即，Zn 将
是电池的负极（既是导体又是负极反应材料），而 H
+
是电池的正极反应物（此时需要
外加导体）。
这样具有形象性的纵坐标的出现，解决了在原电池学习中困扰学生的对电极区分
和氧化、还原反应判别的难题，从而也有效地降低了学生的认知负担。
从教学的系统性角度看，在氧化还原反应的课程体系中，对高一阶段氧化还原反
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
氧化性 氧化剂 氧化产物 氧化性
还原性 还原产物 还原剂 还原性
图 3 氧化还原反应的概念体系
Zn + 2H
+
== Zn
2+
+ H
2
↑
0 +1 +2 0
(-) (+)
“↑” 意味着流出电子、氧化反应、负极
“↓” 意味着流入电子、还原反应、正极
图 5 电子转移方向与外电路电子流向的关联
2NaBr + Cl
2
== Br
2
+ 2NaCl
化合价升高，被氧化
化合价降低，被还原
+1 -1 0 0 +1 -1
还原剂 氧化剂 氧化产物 还原产物
2NaBr + Cl
2
== Br
2
+ 2NaCl
+1 -1 0 0 +1 -1
图 4 价态与概念的对应关系
(低价) (高价) (高价) (低价)
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应概念的学习要求，应该比较快地从对反应中各元素独立的氧化或还原行为的分析
（所谓“双线桥”）过渡到对反应中氧化还原反应的联系与电子转移（即“单线桥”），
这将是学习电化学（也是知识在社会生活中的应用）的重要知识基础。
从学生的知识掌握角度看，对氧化还原反应概念的理解是有层次的逐渐深入的，
这也将是教师组织教学活动时的清晰思维脉络。正确判断化合物中元素的化合价、化
合价高低与氧化还原概念的关联、物质的氧化性或还原性相对强弱的判断、利用氧化
还原反应构筑原电池的过程。
二、形成氧化还原反应的系统
就具体的反应过程而言，从电子转移的角度对氧化还原反应的认识已经触及事物
变化的本质，但是面对千变万化的氧化还原反应，同学们难免感到十分繁杂。如果从
系统的角度审视氧化还原反应，按照物质的氧化还原性的相对强弱进行有序排列，这
样原有的彼此独立反应就形成相互联系的反应系统。
以中学化学中的四个典型的氧化还原反应为例，说明反应系统的形成与形成系统
的意义。
根据氧化还原反应的概念，将 MnO
2
+ 4H
+
+ 2Cl
-
== Mn
2+
+ Cl
2
↑ + 2H
2
O 反应中
的氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物，依据其相互的转化关系排列为如图 6-1 的
形式：
氧化剂 还原剂 还原产物 氧化产物
氧化剂 还原剂 还原产物 氧化产物
氧化剂 还原剂 还原产物 氧化产物
氧化剂 还原剂 还原产物 氧化产物
MnO
2
+ 4H
+
+ 2Cl
-
== Mn
2+
+ Cl
2
↑ + 2H
2
O
Cl
2
+ 2Br
-
== 2Cl
-
+ Br
2
Br
2
+ 2Fe
2+
== 2Fe
3+
+ 2Br
-
2Fe
3+
+ 2I
-
== 2Fe
2+
+ I
2
MnO
2
Cl
2
Mn
2+
Cl
-
MnO
2
Cl
2
Br
2
Fe
3+
I
2
Mn
2+
Cl
-
Br
-
Fe
2+
I
-
图 6-2 四个氧化还原反应构成的小系统
物质的氧化性逐渐增强
物质的还原性逐渐增强
图 6-1 氧化还原反应中的物质转化关系
e
-
(氧化产物)
(还原剂)
(氧化剂)
(还原产物)
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图 6-1 是对氧化还原反应的解读：在酸性条件下，Cl
-
失去的电子被 MnO
2
获得，
Cl
-
转化为 Cl
2
而 MnO
2
则变为 Mn
2+
。
将四个典型反应中的氧化剂和还原产物、还原剂与氧化产物的转化关系作类似的
处理，此时自然排列成按物质氧化性和还原性递变的序列，得到如图 6-2 表征的氧化
还原反应体系中的局部结构（一个微小系统的形成）。图中每一方框中表示的是彼此
独立的 4 个反应，经有序排列以后，就可以推断出 MnO
2
不仅能够氧化 Cl
-
，而且还能
氧化 Br
-
、Fe
2+
、I
-
等三种离子；相仿，Cl
2
可氧化 Br
-
、Fe
2+
、I
-
，Br
2
能氧化 Fe
2+
、I
-
，
而 Fe
3+
只能氧化 I
-
等。这样从原来只是对四个具体反应的研究，在形成系统以后就自
然演变为对具有内在联系的 10 组反应的认识。
从 4 到 10，这种数量上的变化，不仅使同学们可以直观地感受到形成系统之后的
整体较之局部所表现出的增殖现象，即理解整体大于局部的简单加和的系统学基本原
理的真正含义。
将中学阶段所学过的重要氧化还原反应，依据反应事实并借助标准态的电极电势，
用系统的观点进行归纳，大致可以得到在酸性条件下的反应序列：
MnO
2
Cl
2
H
2
SO
4
（浓）
Br
2
Fe
3+
I
2
（SO
4
2-
） SO
2
S Fe
2+
Mn
2+
Cl
-
（SO
2
）
Br
-
Fe
2+
I
-
SO
2
S H
2
S Fe
物质的氧化性逐渐增强
物质的还原性逐渐增强
图 8 在中学阶段学习的典型物质间的氧化还原系统
MnO
2
Cl
2
Br
2
Fe
3+
I
2
Mn
2+
Cl
-
Br
-
Fe
2+
I
-
图 7 从原有的 4 个反应，形成系统后产生的对反应预测能力的增殖
物质的氧化性逐渐增强
物质的还原性逐渐增强
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将原有的金属活动性顺序表进行变形，可得到如下形式：
由系统的观念可知，在上述反应系统中，包含着与氧化还原反应相关的丰富内涵。
对一些没有列出的氧化剂（如 HNO
3
）或还原剂，可以根据它们的性质不难找出其在
表中的位置，并预测它们还可能表现出的化学行为。同时以上的氧化还原序同样适用
于电化学中的离子放电顺序（包括阳离子的得电子顺序和阴离子的失电子顺序）。
三、对系统行为的认识
基于中学化学基础知识的氧化还原反应的系统建立以后，同学们归纳并演绎着一
组组氧化还原反应。伴随着反应过程中的电子转移和物质转化，同学们对氧化还原反
应的认识也发生了有趣的变化，原来自然界中一系列数量繁多的氧化还原反应，仅不
过是一系列具有氧化性（或还原性）的物质间进行的具有方向性的传递电子的游戏。
既然是游戏，就有游戏规则。面对氧化还原反应的系统，就会有对反应的系统行为的
认识：
1．反应的可行性 由物质中所含元素化合价的相对高低，人们可以判断此物质
是否具有氧化性或还原性。然而，具有氧化性和还原性的物质相遇，是否一定能够发
生氧化还原反应？
根据氧化还原反应顺序，对此可进行一般判断。如在酸性条件下，MnO
2
能够氧
化 Br
-
，但是 I
2
不能氧化 Br
-
；同样，Br
2
可以氧化 I
-
生成 I
2
，但是不能氧化 Cl
-
生成 Cl
2
（即便是反向的反应能够进行，也只是反应趋势比较弱的可逆反应）。在氧化还原反
应系统中，中学化学中常涉及的离子共存问题，实质上就是一种反应可行性的判断。
又如，在 BaCl
2
溶液中通入 SO
2
气体，不会有沉淀产生。但如果向 BaCl
2
和 FeCl
3
的混合溶液中通入 SO
2
气体，现象如何？借助于氧化还原反应系统，可以使同学们直
接判断 Fe
3+
将氧化 SO
2
转化为 SO
4
2-
，自身被还原为 Fe
2+
，生成的 SO
4
2-
可与 Ba
2+
结合
生成 BaSO
4
沉淀。因而反应过程中的现象当为产生白色沉淀，溶液的棕黄色变为浅绿
Ag
+
Fe
3+
Cu
2+
H
+
Fe
2+
Zn
2+
(H
2
O) Al
3+
Mg
2+
Na
+
Ca
2+
K
+
Ag Fe
2+
Cu (H) Fe Zn (H) Al
Mg Na Ca K
物质的氧化性逐渐增强
物质的还原性逐渐增强
图 9 金属活动性顺序表的另一种表达方式
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色。诸如此类的问题不一而足，由此可见建立了反应系统化，就为学生学习的正向迁
移创造了更加直接的条件，从而加深了它们对反应体系的整体认识。
2．反应前后顺序 在真实的化学反应过程中，往往不会仅仅是一种氧化剂和一
种还原剂之间的反应，而是会涉及多种氧化剂和还原剂的混合物之间的反应。
设想有两种还原剂均可与同一种氧化剂发生反应，若此两种还原剂的混合物与该
氧化剂进行反应，将是怎样的一种情形？以 Br
-
和 I
-
的混合物为例，这是两种还原剂的
混合物，在与氧化剂反应的过程中，随着氧化剂的氧化性的逐渐增强，大致会发生三
种情形：
（1）氧化剂不能与还原剂反应。如选择 SO
2
作为氧化剂，虽然 SO
2
具有氧化性，
但是既不能 I
-
又不能氧化 Br
-
（这实际上是可以忽略的极端情形）。
（2）氧化剂可以氧化其中一种还原剂，这就产生区分效应。如选择 Fe
3+
作为氧
化剂，Fe
3+
的氧化性使其可以将 I
-
转化为 I
2
，但是不能氧化 Br
-
。实验中继而使用萃取
的方法可以实现 I
-
和 Br
-
分离，但是就反应过程而言，使用 Fe
3+
区分了 I
-
和 Br
-
的还原
性的相对强弱。
（3）氧化剂具备氧化两种还原剂的能力。即当氧化剂充足时，一般会将还原剂
全部转化为氧化产物，相当于通常所说的拉平效应。而问题的复杂性则出现在反应过
程之中，氧化剂氧化两种还原剂将表现为反应先后的有序性。
根据系统的有序性，可以预测当 Cl
2
水滴加到含有 Br
-
和 I
-
的溶液中，将优先氧
化 I
-
生成 I
2
，然后再氧化 Br
-
转化为 Br
2
。作为这种推测的实证，可将 Cl
2
水逐滴加入
到含有 Br
-
和 I
-
的混合溶液中，并用 CCl
4
萃取经 Cl
2
置换出的卤素单质。最初可见 CCl
4
层首先出现紫红色，并逐渐加深，这是 I
2
单质的颜色。随着 Cl
2
水的逐渐滴入，I
2
单
Br
2
Fe
3+
I
2
SO
2
Br
-
Fe
2+
I
-
S
图 10 随着氧化剂的逐渐增强，氧化剂与还原剂的混合物反应有三种不同的形式
还原剂的混合物
(1) 难以氧化 Br
-
和 I
-
(2)可以氧化 I
-
，难以氧化 Br
-
(3)可同时氧化 Br
-
和 I
-
，会有先后顺序
Br
2
Fe
3+
I
2
SO
2
Br
-
Fe
2+
I
-
S
还原剂的混合物
氧化剂的氧化性增强
Cl
2
Br
2
Fe
3+
I
2
Cl
-
Br
-
Fe
2+
I
-
还原剂的混合物
氧化剂的氧化性增强
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质的颜色又逐渐褪去。当 CCl
4
层的颜色近于无色后，又出现橙红色，这是 Br
2
的颜色。
虽然 I
2
的再次褪色现象是同学们事先没有预料的，但其实际效果却是避免了 I
2
的颜色
对 Br
2
颜色的观察造成的干扰，可以更加清晰地说明 Cl
2
氧化 I
-
和 Br
-
时的先后顺序。
同时 I
-
与 Cl
2
反应过程中的意外褪色，将促使学生主动对产生这种现象原因进行深入
地思考（因为 I
2
进一步 Cl
2
氧化，I
2
+ 5Cl
2
+ 6H
2
O == 2HIO
3
+ 10HCl）。
有意识地关注这种系统行为，在中学化学知识中几乎比比皆是。如硝酸与金属的
反应，反应体系中只存在一种还原剂，但是却存在两种氧化剂（酸性条件下的 NO
3
-
、
H
+
），并且在酸性条件下 NO
3
-
的氧化性强于 H
+
。因此金属将优先还原 NO
3
-
生成以 NO
x
为代表的还原产物。然而，随着反应的进行，硝酸浓度的下降，硝酸的氧化性逐渐降
低，在反应的后期，实际反应过程中会有少量 H
2
产生，应该是不难理解的系统行为。
又如，当将 Cl
2
逐渐通入 FeBr
2
或 FeI
2
溶液中，所表现出的反应先后顺序的差异；
HNO
3
与 Fe-Cu 合金反应过程中，随 HNO
3
与 Fe、Cu 合金的物质的量之比的有序变化，
残余金属与溶液中的离子成份分析等等，诸如此类问题，均可从反应系统的有序性角
度给予正确的解释。
四、系统行为的普遍性
有趣的是，氧化还原反应的系统建立，使我们有机会领略到繁复的氧化还原反应
仅不过是一场场有序的电子转移的游戏。如果以 H 原子为联系点，电子的转移构成氧
化还原反应，剩余的 H
+
也将自己作为一个“球”进行相似的游戏，那么演绎出的就是
酸碱反应。
如果把氧化还原反应概念体系中的相对概念（氧化剂 → 得电子 → 还原产物，
还原剂 → 失电子 → 氧化产物），那么在质子转移体系中，就可以认为酸电离出 H
+
后，变成某种具有碱性的物质（共轭碱），而碱接受了 H
+
后，则变成了某种具有酸性
的物质（共轭酸）。
这样同以前学过的酸与碱、酸与盐
或碱与盐的反应都可看作是 H
+
转移
反应。在表达形式上，作为带正电的
H
+
的迁移与电子的迁移呈相对运动而
传递方向相反：
e
-
图 11 氧化还原反应与酸碱反应的类比
还原产物 还原剂
氧化剂 氧化产物
H
+
共轭碱 碱
酸 共轭酸
·H
+
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仍旧是依据反应的事实和借助弱酸、弱碱的电离平衡常数，按提供或接受 H
+
能
力的相对强弱，可将有关中学化学中典型物质的酸碱性按由强到弱的顺序排列成图 13
中的形式。在此简单的类比中，同学们已经不知不觉地形成了酸碱质子理论的基本观
点，即溶液中的酸碱反应或水解反应都依据其酸碱性的相对强弱，同一在“强酸制弱
酸”的基本反应规律之下。
类比于对氧化还原反应系统行为的学习，同学们根据以上酸碱反应的系统化知
识，可以很快解决如反应可行性（包括离子共存）、反应的先后顺序等问题。依据酸
碱反应序所表达的物质的酸碱性的相对强弱，同学们可以深刻理解诸如：为什么 NH
4
+
和 CH
3
COO
-
可以在溶液中共存，而 Al
3+
和 CO
3
2-
却相互反应而水解完全？为什么 CO
2
和 NH
3
·H
2
O 反应主要生成 NH
4
HCO
3
，而 SO
2
和 NH
3
·H
2
O 反应却可直至生成
(NH
4
)
2
SO
3
？Na
2
CO
3
溶液与 Cl
2
水反应过程中的先后顺序等等这样的问题。
用系统的眼光重新审视化学变化的过程，同学们发现世界仿佛变样了。原来在自
然界中发生的诸多化学变化的过程，在很大程度上就像是一场场“传球”游戏。氧化
还原反应中传递的是“电子”、酸碱反应中传递的是“H
+
”、沉淀反应或配位反应中传
递可能是某种特定的离子、原子或分子。
如，在 AgX 的沉淀转化过程中，传递的是 Ag
+
，同时伴随着 AgX 溶解性的逐渐
降低。可预知金属氢氧化物的沉淀转化，虽可理解为酸碱反应，但是最直接的表观现
象，则是传递“OH
-
”的游戏。同时在这些离子传递的过程中，感受到的是针对特定
离子所形成沉淀的溶解性的有序变化。这种有序性的变化还能带来对化学研究过程中
的相关问题的深层次的思考。
(HSO
3
-
)
H
3
O
+
H
2
SO
3
HAc Al
3+
(H
2
O,CO
2
) HClO NH
4
+
HCO
3
-
Al(OH)
3
H
2
O
H
2
O HSO
3
-
Ac
-
Al(OH)
3
HCO
3
-
ClO
-
NH
3
·H
2
O CO
3
2-
AlO
2
-
OH
-
(SO
3
2-
)
OH
O
-
图 12 酸碱反应的系统化
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同样，将 CuO 溶于浓盐酸得到草绿色的溶液；加水稀释，溶液的颜色变为蓝色；
再此溶液中加入 NaOH 溶液，可观察到有蓝色沉淀生成；继而加入氨水，又生成将蓝
色的溶液。这是一个简单地与配位反应有关的实验。
用系统的眼光审视上述简单的实验，它不仅体现出的是 Cu
2+
在不同配体间的传
递，而且反映出从 Cl
-
、H
2
O、OH
-
到 NH
3
的不同配体的配位效应在逐渐增强。查阅有
关资料，这是对的。
这些丰富的蕴含在物质间相互反应过程中所表现出的系统行为，是化学反应中的
普遍现象。也许反应的具体形式不一，但是在此过程中所呈现出的系统行为是具有内
在的统一性，这样就在更高的层面上拓展了学生的视野，提升了学生对物质世界的理
解力。
五、系统间的相互影响 — 物质世界的简约性与复杂性
然而，化学反应过程的真实性，就在于它并不是仅仅将纷繁的化学反应简单还原
为一个个相对独立的反应系统以及系统行为的体现。在真实的化学学习环境中，同学
们会面临着一些难以判断的困惑：如两种物质间存在着可以并存的反应可能性，例
Ag
+
和 I
-
之间爱女既有形成沉淀的愿望，又有发生氧化还原反应的趋势；Fe
2+
和 ClO
-
之间既能发生氧化还原反应，又能发生以水解为表观形式的酸碱反应；Fe
3+
和 SO
3
2-
之间既有氧化还原反应的可能，又有发生酸碱反应的趋势。诸如此类的问题，这就像
日常生活中的篮球队员想客串踢足球一样，怎么办？对于这样的问题可以通过实验事
实来确定这两种反应在具体反应过程中的趋势。
两种反应系统之间的相互影响。如正常的氧化还原反应中，Fe
3+
能够将 I
-
氧化为
I
2
；但是当 Fe
3+
转化为 Fe(OH)
3
以后，就不能将 I
-
氧化成 I
2
。正是因为 Fe(OH)
3
的生成，
S
2-
I
-
Br
-
Cl
-
Ag
2
S AgI AgBr
AgCl
Ag
+
C
2
O
4
2-
CO
3
2-
SO
4
2-
CaC
2
O
4
CaCO
3
CaSO
4
图 13 沉淀转化过程中的传递离子的游戏
Ca
2+
CuCl
4
2-
Cu(H
2
O)
4
2-
Cu(OH)
2
Cu(NH
3
)
4
2-
H
2
O
OH
-
NH
3
H
+
H
+
Cl
-
图 14 Cu
2+
在不同配体之间的传递，由弱配体向强配体的转化，只需加入强配体即可；
而逆向的转化，往往是通过对强配体的破坏或强制性的平衡移动才能实现。
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使得 Fe
3+
的氧化性减弱，从而使反应发生逆转。在此可理解为是沉淀反应对氧化还原
反应的系统行为产生影响。
正因为如此，十年前因为偶然的原因，将补铁药物“速力菲”引入课堂，其用意
不只是用来检验其中的 Fe
2+
（作为一种药字号的药物，这是必然的），最重要的是当
“速力菲”经过研磨、酸溶、过滤等一系列操作以后，向溶液加入 NaOH 溶液时，同
学们可清晰地观察到稳定的白色沉淀（这是期待已久的 Fe(OH)
2
的颜色）。如果说“速
力菲”的成分是琥珀酸亚铁，对比与 FeSO
4
溶液（曾经也是一种补铁剂）与 NaOH 溶
液反应的现象（白色沉淀迅速转化为浅绿色、进而变为红棕色），可以理解琥珀酸在
“速力菲”药物中的作用，绝不仅仅是与 Fe
2+
成盐，而是对 Fe
2+
的稳定性产生重要影
响（进一步的化学知识，可知此时的琥珀酸与 Fe
2+
形成稳定的配位化合物）。此时的
同学们再次感受到的是药品生产过程中自然的精妙与人类的智慧。
至此，将化学学科知识和系统认识方法的结合，使同学们既感受到因系统的相似
性，繁复的化学反应蕴含的反应规律的简约性；同时，正因为存在系统间平行关系或
相互影响，使得自然界中的变化过程在简约的规律之下孕育着缤纷的复杂性。这将带
给同学们触动其内心的自然之美。
系统的视角是从整体的角度对化学反应行为进行全景式的审视，应该说是对化学
反应的主要趋势的描绘；而对具体反应的精确刻画，将受到反应过程中的条件（浓度、
温度）和其它因素（伴生的反应过程）的影响。在认识的对象从反应体系到具体反应
过程的变化中，可以想象，此时实现着的是人们对化学反应认识的宏观与微观之间的
氧化还原反应
有序排列
反应系统
系统行为
类比
酸碱反应序
配位反应序
沉淀转化序
……
1. 反应的可行性
2. 试剂的区分作用
3. 反应的先后顺序
……
系统行为的相似性，
体现出物质间反应
规律的简约性。
系统体现出物质变化
规律的简约性，而系
统的相互影响表现了
物质变化的复杂性。
图 15 在系统思考改变了对化学知识的认知过程和对化学知识的理解
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交互。
六、教学后记
从知识传递的角度理解教学，化学教学就会专注于同学们对文字上的概念记忆和
掌握；从科学认知的角度理解教学，化学教学就将转变成同学们对客观世界认识的形
成和理解。从系统的角度审视化学反应体系，可以发现其中蕴含着一组组行为相似、
既彼此独立又相互联系的反应系统。这种鸟瞰式的视角，不仅有利于学生对化学知识
体系的整体把握，而且能够帮助学生提升对世界的认知和解决问题的能力。
从系统的角度对化学知识进行整合的社会背景，是基于对科学教育本质的理解。
只有当人们认识到科学知识既是对客观事实的反映，因而具有真理性的一面，同时科
学知识又表达了人们对客观事实的认知，这样科学知识就具有可发展性、可变性。因
此可以理解，在向中学生传达的科学知识应具有基础性中的必然，同时也应该让他们
意识到这必然中所包含的不确定性。
此篇论文主要想法的产生是受严宣申先生在《普通无机化学》中阐述的反应系统
化的影响。基于中学生的学习内容和认知水平，没有将不同反应类型整合在一起，而
是进行了有针对性地拆分。论文的主要构架最早完成于 1997 年（曾获江苏省优秀化
学教学论文评比二等奖），因为考虑到同学们对系统观念的认识与可接受性，所以一
直坚持在教学过程中进行实证研究。十五年的教学实践表明，由系统思考提供的这种
鸟瞰了的认识方法，帮助同学们突破了原有的专注于某一具体反应过程的研究，而是
有机会从更高的层面上领略在系统行为中展现的物质间相互反应的基本规律。
这样的经历给了同学们很好的学习
体验，图 17 中的书画作品是 2008 年的
教师节同学们送给老师的礼物，其一字
赠言“序”可理解为同学们对化学反应
系统中的有序性的深刻影响，也表示了
他们对系统思考 — 这种新的看世界的
视角赞赏。当然，也是给教师的最好勉
励。
（如果以上的陈述能够称之为一种新的教学视角的话，这将得益于在南京有一群
图 16 “序”—
谨然犹恐不慎处，
井俨心自一了然。
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潜心于化学教学研究和教学实践的老师和朋友们，大家的相互交流与认同，给与了坚
守这份教学探索的力量；同时也得益于我所参加的南京市教育局《系统思考和系统动
力学运用于创新性中学教学》的课题研究，十年的课题研究，对系统思考的深入学习，
更加坚定了坚守这种教学观念的信心。为此心存感激。）
参考文献
1．《普通无机化学》 严宣申、王长富编 北京大学出版社 1987 年
注：此文于 2012 年 11 月被中国人民大学资料复印中心《化学教与学》作为刊首文章，全文转载。