称心常识网油酸甘油酯
化学教育好资源，请点击蓝色的“化学教育期刊”添加关注！
公告：《化学教育》官网启用新网址http://www.hxjy.chemsoc.org.cn，建议大家认准网址及网站模样，以免被假网站欺骗！
中学化学教学中的学理分析束长剑（南京市第十三中学，江苏南京，210008）
1 问题提出有人说，化学是理科中的文科。这句话本意大抵是说相对于数学、物理学科，化学知识点较为零散，需要记忆的内容较多；但从中也可以体悟到中学化学学理分析上的不足。学理，简单说就是反映客观规律的原理。与学理分析相比，化学教学中更多地倾向于用事实来分析、解释事实。
例如：充满氨气的试管倒立在水槽中，水将会充满整个试管，解释水充满试管的原因。中学化学中给出的解释是：氨气极易溶解于水。
水充满整个试管是事实，氨气极易溶解于水也是事实。如果将水充满试管的原因解释成是因为氨气极易溶解于水，这就是用事实解释事实。而用学理解释，则是试管内形成了较强的负压（真空）。这就是说，如果没有形成真空，氨气易溶于水不会导致水充满试管；试管形成了真空，即使氨气不溶于水，水也会充满试管。学理分析的缺失，致使学生认知结构中的知识之间缺乏实质性的联系，阻碍着教与学质量的有效提升。
2 学理分析不足的几种表现2.1 果、因之间的鸿沟有一道关于浓硫酸性质的经典的问题：在试管中加少许浓硫酸，然后将试管用橡皮塞塞住，并悬挂一小块苹果（如图1）。
图1
提问：悬挂着的青苹果块干瘪得很快，为什么？有一次在课堂上，这个问题甫一提出，学生便带着不屑高声叫嚷道：“因为浓硫酸具有吸水性。”回答中似乎怪讶老师已经是高三复习了怎么还提这么简单的问题。
忽然笔者话锋一转，发问道：“浓硫酸具有吸水性，然而浓硫酸并没有与苹果块接触，怎么会吸收到它上面的水分的呢？”学生一时语塞。
这里苹果块干瘪得快是一个事实，浓硫酸具有吸水性也是一个事实。虽然学生对自己的回答深信不疑，但从中却可以看出，在学生的认知中，苹果块干瘪得快的“果”与浓硫酸具有吸水性的“因”之间，依然有很远的距离，并没有真正形成一个整体。
2.2 生搬硬套的对答这是关于苯结构与性质的高三一轮复习课。为了增强对“苯中碳与碳之间的化学键是介于单键和双键之间独特的键”这句话的印象，老师让学生寻找证据证明和证伪苯分子中含有碳碳双键。应该说这个问题设计得非常巧妙，不仅能加强知识的巩固，而且有利于学生知识的应用能力和化学核心素养的提升。
在问题解决过程中，有学生作出了一个令人匪夷所思的回答：苯常温下是液体，说明了苯中含有碳碳双键。老师思索了片刻，便用“这两者没有必然关系吧”应付了过去。这是一节教学研究课，后面听课的老师大都也持这样的意见。
看到这个同学一脸迷惘，出于好奇，课后笔者咨询了他。这位同学纳闷地说：“在学习油脂这段内容时，老师说硬脂酸甘油酯常温下呈固态，而油酸甘油酯常温下呈液态，是因为油酸分子结构中含有碳碳双键。这里苯常温下呈液态为什么就不是苯中含有碳碳双键的依据呢？”
很明显，学生并不理解油酸甘油酯常温下呈液态与油酸分子结构中含有碳碳双键之间有什么关联，只是机械记忆下来，遇到了类似问题情境（两者情境中含有了共同的因素：双键、液态），于是不假思索地进行了套用。
2.3 混乱的教学逻辑上面的教学片断，实际上是对教学结果的影响，对教师而言，则是教学的源头了。在教学中，学理分析不足最显著的表现莫过于教学逻辑的混乱。
有老师上氯气一课，提问：工业上常将氯气液化变成液氯后再进行运输和使用，说明了什么？学生支支吾吾不知道从哪个角度回答。这时老师公布答案：说明了氯气易液化——工业上常将氯气液化，能推导出氯气易液化的结论？这里推理过程明显不符合事实，反例不胜枚举：氮气、氧气这些气体沸点很低，但也常液化后运输和使用——一般蓝色钢瓶里装的是液氧，黑色钢瓶里装的是液氮。
3 学理分析缺失的原因3.1 证据不足作为“重视证据推理”、“更要尊重证据的作用”[1]的化学学科，在课堂教学中却常常面临证据不足的问题。就拿高中化学被视为证据推理典范的教学过程——氯水成分的鉴定来说吧——实验现象（证据）：干燥的氯气，不具有漂白性；潮湿的氯气具有漂白性；结论：氯气溶于水发生了化学反应，生成了具有漂白性的物质——这推理严密吗？或许是氯气、水相互并没有反应，色素褪色仅仅是两者与色素之间协同作用的结果也未可知。
氯水成分的推断已经是高中化学中证据非常充分的例子了，更多的如反应生成物的推断证据就常常不足（如上述产物之一的次氯酸的得出，就缺乏确凿的证据），于是很多时候课堂中的强盗逻辑便让人习以为常了。
3.2 用时的问题当下中学教育的实际情况，化学学科没有也不可能拥有太多的时间。而对某个现象的学理分析耗时却很长，根据学生的学情，有时需要启发引导很久才能让学生有所悟，因此有不少教师都认为，这么多的教学内容、这么少的课时，仅能勉强完成教学任务，将时间花在这里得不偿失。
另外有不少学生，喜欢所谓“刷题”，更乐意浅思考，不愿意对问题进行深度探究和分析，因此课堂长时间耗在学理分析上，他们无法适应，也无法理解，反而觉得课堂上老师讲解的内容太少，不能适应其发展的需要。因此注重了学理分析的课堂，有不能得到客观评价的隐忧。
3.3 批判意识薄弱有过几年工作经验的老师，对常见的问题答案都有了较为固定的答案[2]。尽管这些答案不尽合理，比如为什么H3PO4的K1＞＞K2＞＞K3呢？绝大多数老师在课堂教学中，都只是按照各种参考资料的说法给学生讲解，即：磷酸第一步电离产生的氢离子，阻碍了H2PO4-的电离，因此K1＞＞K2，以此类推，因为第一、二步产生的氢离子，阻碍了 HPO42-的电离，因此K2＞＞K3。实际上化学平衡常数只是温度的函数，与离子的浓度无关。对现成答案批判意识薄弱，照本宣科的现象成为常态，课堂教学中自然不会生成鞭辟入里的学理分析。
4 学理分析的一般思路4.1 从现象本身出发化学课堂教学中很多时候，老师的讲解过程不是从现象本身出发，依据学生已有的知识和经验进行分析，而是为业已形成定论的答案量身定制的，于是就不免出现牵强附会的现象。对某个现象从学理上分析，必须首先从现象出发。上文案例中，苹果块干瘪得快这是基本现象，也是分析的起点，这个起点不可能一下子与浓硫酸扯上关系的，从学理上说，应该是水分挥发速度加快了；油酸甘油酯常温下呈液态，这个现象也不可能直接与分子中含有双键有任何的联系，而是分子间作用力相对较小。高中阶段讲授了物质结构与性质、讲授了化学反应原理和其他的一些理论，这些理论学习的目的就是要对高中阶段的各种化学现象能从学理上进行分析，用学理来指导实践。
4.2 对比归纳很多时候对现象的分析过程中，都蕴含有归纳推理的过程，特别是差异法。所谓差异法，是指比较某现象出现的场合和不出现的场合，如果这两个场合除一点不同外，其他情况都相同，那么这个不同点就是这个现象的原因，也称之为求异法。
比如苹果块干瘪得快，这是与相同装置中，试管中没有加浓硫酸进行的对比。苹果块干瘪得快的场合与干得慢的场合，除了前者有浓硫酸外，没有其他不同，因此浓硫酸是苹果干瘪得快的原因。再如上述案例中，硬脂酸甘油酯和油酸甘油酯，碳原子数相同，分子量也差不多，常温下状态出现差别，用差别法，两者只有两点不同：氢原子个数不同、油酸甘油酯分子中有碳碳双键，而氢原子个数不同对于分子量如此之大的油脂来说，对熔点的影响是微不足道的，因此，油酸甘油酯中含有碳碳双键一定是油酸甘油酯常温下呈液态的原因。
4.3 现象和原因之间的学理分析通过求异的方法，得出产生相关现象可能的原因，但这是不够的，因为这种原因和现象之间还缺少必然性的联系。
浓硫酸是苹果块上水分挥发得快的原因，为什么浓硫酸会加速上面的水分挥发？这就涉及到平衡移动原理：试剂瓶中存在着H2O(l)=H2O(g)之间的平衡，浓硫酸吸收了空气中水蒸气，使该平衡向右移动，从而促进了苹果上水分的挥发。通过这样的分析，学生不仅知其然，也能知其所以然了。
如何在油酸甘油酯分子中含有碳碳双键与熔点较低之间形成联系？学理分析的脉络大致是这样：常温下呈液态→分子间作用力较小→分子间距离增大了→双键增大了分子间的距离，使分子之间不能很好地排列。这样学生就会深切的理解到，双键不是成液态的原因，只有双键干扰了分子之间紧密地排列，增大了分子之间的距离，于是分子间作用力减小，从而降低了物质的熔沸点；反之，即使分子中含有双键，如果不能影响分子间的排列，也不会对物质沸点产生影响。
5 学理分析的重要意义对化学现象从学理上进行分析，优化了知识间的组合，加深了对知识的理解，不仅如此，还可以生成学生多样化的思考模式。文章开头提到的充满氨气的试管倒立在水槽中，水会充满整个试管。当学生从学理上得出水充满试管是由于试管内形成了真空的概念后，除了“氨气极易溶解于水”之外，还会有诸如氨气与水发生了反应、氨气极易容易被玻璃吸收、水是氨气和玻璃反应的催化剂等标新立异的观念，尽管有的观念可能并不正确，但不可否认依然很有价值。
在化学教学中，发展学生工程设计的素养也是重要的教学目标。重视学理分析，可以极大地拓宽学生的设计思路。上文中当学生理解了水分挥发加快，是苹果块瘪得快的原因时，就必然会联想到，不特浓硫酸能够如此，如果下面是生石灰、烧碱、五氧化二磷等吸湿性强的物质也一定能产生这种现象，甚至用通风的方法、用光照的方法等等，都能达到目的，这样学生解决这类问题就不会依样画葫芦，生搬硬套了。
参考文献[1]杨玉琴，倪娟.证据推理与模型认知：内涵解析及时间策略[J].化学教育，2019,40（23）：23-29[2]束长剑.中学化学教师专业知识的自我提升[J].化学教学，2017,(4)：3-5
稿件征集
【疫情总会过去，教育奠基未来】中学化学项目式教学优质课例征集及写作指南
【40周年刊庆征文】讲述与《化学教育》有关的情缘！
订阅期刊，收获更多干货！
2020年《化学教育》订阅操作办法
国家级全国中文核心期刊扩版增容 品质提升 干货更多权威、客观、全面、实用
《化学教育》是由中国科学技术协会主管，中国化学会、北京师范大学共同主办的国家级全国中文核心期刊。被北京大学《中文核心期刊要目总览》2008版、2011版、2014版、2017版连续收录，排同类期刊第1名；美国化学文摘（CA）收录源期刊。《化学教育》为半月刊，面向初中、高中、大学本科、研究生等所有层次的化学教育研究与实践，促进各个层次化学课程与教学的衔接和贯通。2020年扩版为112页/期，全年共计24期，每期26元，全年共计624元/套。
订阅方式1：请到当地就近邮局的报刊订阅窗口办理，邮发代号为2-106。
订阅方式2：微信订阅，请扫描或识别下方的二维码，进入订阅页面，选择“规格日期”，点击“立即购买”，填写“收获地址”“发票信息”等，提交订单付费即可。所有服务由“中国邮政”负责，请注意保留订单号等订阅信息。
温馨提醒
（1）若留家庭地址，请保证居住小区有自己的信箱且正常使用，以便邮政投递；
（2）若留单位地址，请务必告知贵单位的信件收发室工作人员：订阅了《化学教育》期刊，请协助接收、保管并及时通知您取阅。
有化学课程的地方，就应该有《化学教育》！
《化学教育》是大家共同的学术平台和话语阵地，关系到所有化学人的利益，她的发展会回馈广大读者和作者，例如资助中国化学会化学基础教育奖评选，资助有困难的化学教师参加学术研讨会等。众人拾柴火焰高，人人付出一点，则化学教育事业大发展，人人就会获得更多！《化学教育》若能有经济实力，则会设立更多的奖励和资助基金，回馈给广大读者和作者！尽快订阅吧！
化学教育期刊公众号，致力于为化学教师提供优质的内容！版权属于中国化学会《化学教育》编辑部。请长按二维码识别添加关注。
微信征稿：观点评述、教学案例、教学心得、微课视频、实验视频、趣味实验、活动报道、科普文章、论文交流、人物事迹、试题评析等，新鲜、热门、有趣、实用，统统都可以，让分享促进你我成长，让传播增强化学力量！如果文章阅读人数超过3000，朋友圈分享人数超过300，则赠送《化学教育》期刊！投稿邮箱：252107789@qq.com,邮件主题请写明“微信投稿”。鼓励原创，若参考了他人的文章，请注明来源，以免引起抄袭和剽窃的争议。
