一、化学知识的分类
比较流行的化学知识的分类是从化学学科内容的角度出发，把化学知识划分为化学概念、元素和化合物、化学理论、计算和化学实验等类型。这种知识分类与化学学科内容直接关联，便于讲授，但它忽略了化学知识的来源和学生获得知识的心理特征，对指导学生学习与选择教学方式意义不大。一些学者依据认知心理学知识分类理论，将化学知识分为陈述性知识、程序性知识和策略性知识，并针对三种知识类型的心理学特征提出了不同的学习方式。这种知识分类考虑到学生心理特征，但又显得笼统、宽泛，更没有充分体现化学学科特征，同样对指导学生化学学习方式的选择没有很强的指导意义。因此，有必要兼顾化学知识本身的学科特点和学生知识获得的心理特征来对化学知识进行重新分类。
从化学知识的形成和发展来看，化学知识是人类在对自然界中的化学现象进行积极主动观察的基础上，运用归纳、演绎、假设、模型化等思维方法形成的并经过实践检验的认识成果。化学知识的来源规定着化学知识的类型，一方面考虑到了化学知识的内容特点，即化学知识是建立在自然界中的化学现象的基础上，承认化学知识的客观性。另一方面，又兼顾知识的心理特征，即化学知识是经过人的思维加工过的认识成果。对自然现象的思维加工过程既是化学知识的产生过程，也是化学知识再生产的过程。化学知识的生产方式为后人学习化学知识的学习方式提供了参照，从化学知识的形成和发展来对化学知识分类对学习方式的选择有合理的指导意义。从知识的来源这个维度，我们把化学知识划分成了两大类：科学知识和技术知识，前者侧重于揭示自然的规律，后者侧重于改造自然的方法，而科学知识根据知识的来源又可以进一步划分为规定知识、事实知识和情意知识。
（一）化学规定知识
化学在学科发展过程中，为了研究和交流方便，化学家通过人为约定，制定了一系列统一的化学知识规范，称为规定知识，包括化学符号、实验操作规范等。比如，化学学科的特征语言——化学符号，就是化学家为了研究化学方便，人为制定的一套表达化学概念、化学关系和化学过程的标志物，它在形式上是一些简单的字母符号和标志符号，比如，用H2O表示水和水的组成，用小三角表示加热。众所周知，炼金术是化学的原始形式，而炼金术符号是化学符号的原始形式。随着化学的发展，单纯用语言描述显得太烦琐、太不方便，古代炼金术符号又不易解读，而且也极不统一，因此现代化学符号应运而生。现在日益丰富和复杂的化学符号不仅成为学习化学和研究化学的基本工具，而且反映了化学学科特有的思维方式。人为规定即是约定俗成的规定，它不是化学研究对象本来就具有的，而是来源于化学家的创造和约定。
（二）化学事实知识
化学事实知识是指反映客观世界中物质及其变化的属性和规律的知识，既包括回答“是什么”的元素化合物知识、化学基本概念，如物质的性质和燃烧的概念；也包括回答“为什么”的化学基本理论如元素周期律和氧化还原反应等。化学事实知识以系统化、结构化为特征，化学学科特征显著。初中、高中化学教材编排历来把该部分知识作为主体，以化学学科知识逻辑结构作为编排顺序，兼顾学生由形象思维到抽象思维的认知规律。作为化学基础知识的重要组成部分，化学事实知识的学习能够帮助学生获得比较完整的化学学科知识结构，加深对化学本质的认识，掌握化学事实性知识的程度将直接影响学习的兴趣和化学认知结构的发展，影响学生进一步的学习和生活。同时，也对其他几种知识类型的学习起着重要的支撑作用。
（三）化学情意知识
化学情意知识是指与客观事物及其特性相关的社会价值的知识，其主要教育功能是对学生意志、情感、科学态度和科学精神产生影响。从知识的形态划分，化学情意知识既有显性的知识，如化学史、当今的化学发展的成果、化学与当今社会的关系和化学家的活动，也有像化学价值观念、化学思想观念等隐性的知识。后者是化学家在长期的化学研究中形成的价值观念、对化学与社会关系的认识和价值取向，它是化学家在长期的化学发展中观念文化的沉积，渗透和蕴涵在显性知识中。由于升学考试的压力，化学情意知识的价值没有得到中学化学教师足够的重视，导致该部分知识的教学通常流于形式，成了可有可无的边缘知识。
（四）化学技术知识
化学知识包括化学科学知识和化学技术知识。正如自然科学是知识，技术同样是人类的知识，它是一种有别于自然科学并有其独特特征的知识。长期以来，我们把科学和技术等同起来，统一称为科技，但两者在本质上讲是不同的。科学反映的是客观事物固有的内在规律，具有描述性，追求客观真理性；而技术本质上是直接的生产力，是主体变革客体的能力体系和创造活动，具有规范性，追求应用性和有效性。化学技术知识是指化学家根据实践（主要指化学实验）建立起来的一套方法、技能和规范体系。它虽然也来源于对实践的总结和创造，但它不是描述研究对象的规律，而是人们总结自然规律，进行化学实践的方法，强调的是“怎样做”，“做什么”，如化学实验的基本操作、实验方法、科学方法、计算技能、化工生产流程等。根据《普通高中化学课程标准（实验稿）》的建议，这一部分知识在中学化学中大多分散在各个知识模块中，需要教师归纳整理，还有一部分专门在“化学与技术”中介绍。
二、化学知识的学习方式
（一）化学规定知识的学习方式
人为规定即是约定俗成的知识，它来源于化学家的创造和约定，因此，规范性是其最重要的特征。学习化学规定性知识应该把规范作为主要学习目标，这里的规范既指规范书写表达，也指规范应用。学习这类知识依赖模仿、练习、强化和记忆等学习方法。人为规定必然有一定的事实依据，所有人为规定知识的学习首先应该让学生认识到为什么这样规定。人为规定知识必须通过记忆来掌握，学生练习以记得准确、书写规范为目标，当然记忆的方式可以是多样的。一些基本的化学符号如元素符号、化学式和化学方程式的格式，需要强化记忆，大多规定性知识可以借助形象、寻找规律、名义结合等方式来记忆。通过反复规范练习和内化，学生把规范知识纳入自己的知识结构，通过强化形成自动化的程序，即达到熟练的程度。
案例一 电子式的书写教学
从多年的教学实践来看，电子式规范书写一直是学生难以掌握的化学语言，也是长期困惑化学教师的教学难点。主要原因是传统上电子式教学多采用直接讲授电子式的书写规则，而不是从电子式书写规定的原因出发，因而不能让学生真正认识到电子式这样或那样书写的原因。笔者教学力求改变传统电子式的教学。
引入部分笔者是这样设计的：让学生用原子结构示意图来表达氯化钠的形成过程。学生写完后，启发学生这样书写起来是否很麻烦。如果很麻烦，那么有没有更简单的表达方法呢？这样设计是引起学生的学习兴趣，先让学生有一个观念，就是不管任何一种化学语言实际上都是人根据事实做出的约定俗成的规定。
课堂展开阶段，笔者并不是急于告诉同学们电子式定义和书写规则，而是让学生仔细开动脑筋，可以相互讨论利用原子结构示意图，如何修改能够更简单地表示氯化钠的形成过程。学生可能会提出不再写原子核，把电子层的弧线改为直接用数字表达等。这时老师就要根据学生提出的改进意见进行评论，如直接用数字容易与其他的物理量混淆，不写原子核如何区分原子的种类等。在这些总结讨论的基础上，教师可以适时提出用点代替电子数目最为简单，内层电子可以不写，原子核也可以直接用元素符号来表示。以钠原子为例，一个电子直接写在钠原子符号的左右一侧，而多电子的原子分布在周围。教学中还可以插入最大分布原则的材料让学生阅读，目的不是让高一的学生掌握最大分布原则，只是让学生知道如何安排多电子原子的电子，如氯原子的电子的电子式。这时，把多种原子电子式可以展示给学生，让学生体会书写原子电子式的规则。
如果学生理解了书写原子电子式的规则，仍然可以采用同样的方法，让学生思考如何在原子的基础上表达离子的电子式。阳离子直接失去最外层，因此省去最外层电子，直接用离子符号就可以了。阴离子则是得到电子达到稳定结构，因此必须写最外层电子，并且最好用不同符号表达得到其他原子的电子。把课堂推向**是学生尝试刚才总结出的电子式表达氯化钠和氯化镁等物质的形成过程。学生一开始可能会出现一些我们想不到的错误，但是都是思维的探究学习，老师要保护，积极引导他们直至写出规范的电子式。
课堂结束阶段是学生先观察几种离子化合物和共价化合物的电子式，思考为什么电子式要有离子化合物和共价化合物的区别？学生自然会想到，电子式要表达微粒间的作用方式有静电作用和共用电子对。最后总结电子式的书写方法以及为什么要这样书写，练习书写简单物质的电子式。
电子式反映的是物质结构的规律，这节课的主线条是学生在以前学习的原子结构示意图的基础上根据自己的思考，得出并掌握电子式的书写规则。实际上，最初化学家对原子结构表达的方式也经过了类似的过程。由化学规定知识产生的内在原因和过程到认识和理解，能够牢固地掌握化学知识和学会灵活应用。学生的学习实现了两次飞跃：由旧知识到新知识的飞跃，再由新知识到更多新知识的飞跃。
（二）化学事实知识的学习方式
化学事实知识是化学家用自己的理性之光对客观世界不断探索的结果，这不是静态的科学结论，而是动态的科学探究过程，即“科学的本质在于探究”。学生的学习过程与科学家的研究过程在本质上是一致的，学生学习化学事实知识需要采用发现法，在一系列的探究活动中发现物质的性质，接受化学概念和理论如果仅仅记住其结论，必然不能掌握知识的内在本质。学习它的方式需要借鉴它的生产方式，即探究性的学习方式，模仿和体验这一类知识的获得过程，“让学生有更多的机会主动地体验探究过程，在知识的形成、联系、应用过程中养成科学的态度，获得科学的方法”[1]。虽然学生的学习探究和科学家的探究在形式、目标和手段上有所差别，但也必须强调化学学习方式的探究性。化学事实知识既有回答“是什么”的知识，如化合物的知识，也有回答“为什么”的知识，如化学基本理论。两者并不是孤立存在的，回答“为什么”的知识揭示着回答“是什么”的知识内在的规律，而探究学习体现了两者的统一。在学习方式选择上，后者更需要通过学生参与实验过程，及时总结归纳，领会具体现象背后的化学理论。
案例二 铝的化合物的性质
1.引入课题
投影苏轼的古诗：纤手搓来玉数寻，碧油轻蘸嫩黄匀；夜来春睡浓于酒，压褊佳人缠臂金。
投影：自录炸油条的过程。
讲述：在炸油条时明矾和纯碱发生了化学反应，产生了二氧化碳，现在我们就来鉴定油条中是否含有铝元素。
2.实验探究一：油条中存在铝元素的探究
回忆氢氧化铝的有关性质。
启发提问1：根据氢氧化铝的性质，如何从油条中得到含铝离子的溶液呢？
学生讨论后，教师总结：可以用盐酸溶解过滤。
演示1：把油条切碎，加入10毫升盐酸溶解并过滤。
演示2：向滤液中逐滴加入氢氧化钠溶液，观察溶液变化。
设疑：难道油条中不存在铝元素吗？请看录像！
投影：自录油条检验铝的录像（该录像中采用了5根油条200毫升盐酸浸泡5小时，然后加热浓缩至20毫升）。
提问：录像中所用到的实验操作和用量与我们的实验方案不同之处有哪些？这些实验步骤的作用是什么？
学生回答：使用了长时间浸泡、浓缩等实验方法。
3.实验探究二：油条中铝含量的探究
讲述：假如我已经得到了一根油条充分浸泡浓缩后的溶液2毫升，如何测出溶液中含铝的质量了呢？
师生共同制定实验方案：加碱、过滤、干燥、称重。
学生活动：在溶液中加入氢氧化钠溶液。
教师讲述：请同学们在氯化铝溶液中逐滴加入氢氧化钠溶液，注意反应现象。
学生汇报：有白色沉淀生成，然后逐渐溶解。
讲述：白色沉淀是氢氧化铝，氢氧化铝又溶解在过量的氢氧化钠溶液中。
板书：AlCl3+NaOHNaAlO2+2H2O
小结：看来我们设计的实验方案有问题，如何解决呢？
提问：根据化学方程式1摩尔铝离子的溶液中加入多少氢氧化钠刚好使铝转化为沉淀？
讲述：铝离子在沉淀阶段与氢氧化钠1∶3的比例，沉淀溶解阶段是1∶1的比例。也就是铝离子与氢氧化钠按1∶4刚好溶解，我们可以逐滴滴加，测算出氢氧化钠的体积即可。
板书：计算公式4CNaOHVNaOH=CAlCl3VAlCl3
学生活动：在氯化铝中用滴定管逐滴加氢氧化钠至沉淀刚好溶解。
教师简单介绍滴定管的数据读取方法。
学生分组活动：向不同油条样品浓缩液中用碱式滴定管小心加0.01mol/L的入氢氧化钠溶液，直至产生的沉淀恰好溶解，并记录氢氧化钠溶液的体积，并把相关数据代入计算公式中进行计算，得出结论。
油条是一种常见的含铝元素的食品，铝元素的摄入关系到人体健康，油条中铝元素的鉴定肯定是学生比较感兴趣的问题。本节课以探究油条中是否含有铝元素以及铝元素含量的测定为主题展开教学。课堂以古诗引入后，让学生观察做油条的过程，学生很清楚油条是因为使用了明矾才可能含有铝元素的。这时候学生的疑问是：油条中究竟含有铝元素吗？一般油条铝元素含量有多大呢？要解决这两个的问题必然涉及铝元素的化学性质和实验方法。学生正是在一系列的探究活动中学习了铝化合物的性质，比通常以铝元素的两性为课堂线索展开教学学生参与度更高，课堂效果更好。
2.有关“为什么”的化学知识的教学
案例三 化学平衡[2]
课前准备：播放德国动画短片《Balance》
导入：社会的平衡实际上是人与人之间的最和谐的状态，但一旦有了外界的某些干扰，这种潜在的秩序就会紊乱。这节课的主要任务就是来研究外界因素对平衡所产生的影响。总的原则是用实验说话，从实验中得出结论，从结论中寻找规律。
学生实验1：NO2球分别浸入热水和冰水中，观察现象，总结归纳。突出第三个NO2球的对照作用。
提问：如何判断玻璃球中到达平衡状态？如何用科学的语言概括温度对化学平衡移动的影响？
归纳：温度对化学平衡移动的影响。
强调：之所以强调“其他条件不变”，是因为只讨论单一变量的影响。
过渡：接下来试着改变某些物质的浓度。
学生实验2：Cr2072-与2Cr042-之间的转化。
提问：要改变生成物H+离子的浓度，可以怎样操作？请选用相关药品探究H+浓度的变化对该平衡的影响。
归纳总结：增大生成物浓度，平衡向着逆反应方向移动，减小生成物浓度，平衡向着正反应移动。
过渡：反应物浓度的变化对平衡的影响是否也一样呢？对平衡体系三，有哪些方法可以改变反应物的浓度呢？
学生实验3：Fe3++3SCN-=Fe（SCN）3改变反应物的浓度，由溶液颜色的变化判断平衡移动的方向。
总结：增大反应物浓度，平衡向着正反应方向移动;减小反应物浓度，平衡向着逆反应方向移动。
提问：是不是发现一些有共性的规律呢？
归纳：化学平衡的自我调节能力。
科学史话：法国科学家勒夏特列由大量实验事实归纳出其中的奥妙，称为“勒夏特列原理”或者“平衡移动原理”，适用于一切动态平衡。由大量实验事实验证它在工业生产和环境保护技术方面有重要应用。
提问：可以发现影响平衡移动的这些因素正是影响化学反应速率的因素，那压强呢？是否对平衡的移动也有影响呢？
资料分析：合成氨工业的一组数据。450℃时N2与Hz反应生成NH3的实验数据：
讲述：由于外界条件的不断变化，使得平衡总是处于不断的变化中。研究化学平衡的目的，是希望通过控制和改变外界条件，使得反应向着我们所希望的方向进行。
知识应用：实际工业生产中的事例讨论2SO2（g）+O2（g）=2S03（g）（正反应是放热反应），是硫酸制造工业的重要步骤，在实际工业生产中通常采用通入过量空气的方法。为什么？
本节课强调的是由实验现象归纳总结一般规律的过程，而不仅仅是为了让学生被动地获得外界条件对化学平衡影响的结论。设计教学思路时将外界对平衡的影响作用集中在一节课内完成，突出了知识的连贯性，让学生直接从实验现象归纳出“勒夏特列原理”。而压强对化学平衡的影响是作为“勒夏特列原理”的一个应用，结合合成氨工业的相关数据，让学生自行分析归纳，从而加深对该原理的理解，提升了动态的思维品质。
（三）化学情意知识的学习方式
化学情意知识潜隐性特征意味着化学情意知识的学习靠单纯记忆化学史料是毫无意义的，关键是使学生潜移默化地经受化学观念和文化的熏陶。它的学习方式仅靠言语传递和观念建构无法完成，它更多地要诉诸学生亲自的参与、感受、体验，其学习属于“指导—活动”方式。学习它依赖于认识主体在一定的文化环境中，自觉地和无意识地对化学价值观念、精神等内隐知识感受、赞同、吸收和内化。该学习方式的关键在于教师充分挖掘情意知识的内涵，创设适合的学习情境，让学生置身于现实情境之中，采取多种形式来学习，如情感体验、社会实践、模仿尝试、角色扮演等。
案例四 应该继续使用铝质易拉罐吗？
主持人：同学们，你们好，我是泰州电视台的记者，今天我想和同学们讨论铝质易拉罐的问题。我们知道，现在很多饮料使用铝质易拉罐。铝质易拉罐给我们带来了方便的同时，也带来了一些问题，比如，环境污染。对于是否继续使用铝质易拉罐，还是先让我们采访几位不同行业的人，请他们来说说他们的看法吧。
主持人：师傅，你好！请问您认为是否应该继续使用铝质易拉罐呢？
易拉罐厂工人：铝制易拉罐可以抵制碳酸的腐蚀，而铁质的则会被腐蚀。所以易拉罐一般是铝制的。随着社会的发展，铝质易拉罐用料越来越少，质地较软易于加工及使用时容易拉开。虽然相比之下，铁质的厂家获得的利润更高，但是使用铁制饮料罐会给消费者带来不便。再说，我们要工作，继续使用铝制饮料罐，对工人应该弊大于利的。
主持人：非常感谢！让我们再采访几位消费者吧！
消费者1：我觉得铝质易拉罐挺方便的，只要加工后的易拉罐符合国家卫生标准就行了。
消费者2：我不这样看待。不要对铝制饮料罐存侥幸心理，易拉罐以铝合金作材料，其内壁涂有一些有机涂料，使铝合金和饮料隔离。在加工过程中，难免有的地方保护性涂料没涂上，或涂得过薄，以致使罐内壁铝合金与饮料接触。久而久之，铝元素逐渐溶化其中，特别是罐中装有带酸性或碱性饮料时危害更大。存放过长，酸性物质与铝发生电解反应，使铝离子大量进入饮料中，导致铝中毒。
主持人：非常感谢你精彩的发言，你快达到专家的水平了。让我们再听听铝土矿工人的看法吧！
铝土矿工人：我国铝土矿储量较丰富，位居世界前列。在贫困地区，采矿是大批人赖以生存的职业 。对于采矿工人来说，不应该停止使用铝质饮料料罐。目前，我国铝制易拉罐的人均消费量相对较低，具有广阔的发展空间。
主持人：好的，让我们再听听生产厂家和官员的观点。马厂长请您发表对这个问题的看法。
马厂长：应该说，使用铝质易拉罐对人体的危害实际上是微乎其微的，因为我国的食品包装有严格的控制，我们会保证铝质易拉罐不对人体产生伤害。
环保局李局长：铝质易拉罐对环境虽然有污染，但是相比塑料瓶包装还是要小。以后我们需要提高回收技术，进行再循环使用。
商场张经理：铝质饮料比塑料瓶和玻璃瓶饮料更易运输和存放，因此销路一直不错，我们更关心商品是否畅销。
主持人：谢谢各位的发言。对于是否继续使用铝质易拉罐不同行业有不同的观点，也不是马上可以回答的，这个问题应该由将来社会发展的实践决定。
本课安排了关于合金的小论文、用途广泛的金属材料的研究性学习、角色扮演和观看视频三项活动。学生活动完成的情况也直接影响了本堂课的质量。课前笔者把全班学生分为三组，分别安排三项活动，采用组长负责制。笔者和三位组长一起讨论每位组员的任务，组长提交活动计划书、负责具体活动安排。学生积极参与本组的活动，分工合作，出色地完成了任务。学生利用网络查找相关资料和图片、对研究课题展开社会调查、以PPT的形式展示了研究成果。活动中，全班同学认真观看，积极思考，热烈讨论，在愉快的气氛中学习。角色扮演活动带来笑声的同时，也引起了学生对资源、环境和社会和谐发展的思考。这部分内容蕴涵的化学观念和可持续发展思想，让学生在活动中思考、内化和吸收，从而实现全面的课程目标。
（四）化学技术知识的学习方式
化学技术知识与实验、生产等密切相关，属于“怎么用”的知识。化学技术类知识以“用”为特征，所以学习技术知识应该在具体的解决问题的实践中实现。由于实际化学问题往往都带有综合性，解决一个化学问题需要一系列技术类知识，学习化学技术知识往往通过任务为导向的综合学习。
案例五 有机物的研究方法[3]
在复习有机化学新增知识点——研究有机物的一般步骤和方法时，我选择了以知识应用为导向的教学法进行复习。
引入：前期我们已经学习过研究有机物的一般步骤和方法，今天，我们要用所学到的方法来模拟解决实际问题。既然是解决实际问题，我们要明确一下我们的身份和所处的环境。然后再明确要解决的实际问题。
身份：今天同学们都是实验室的研究人员，我是大家的助手，你们的任务是设计方案，我帮助你们做实验，并且及时给出实验结果。
环境：现在我们处在一个大型实验室中，你所需要的任何仪器、化学试剂以及用品都一应俱全。
任务：这里有一种固体样品，是从柳树皮中提取出来的纯物质，你能在这样的实验室中，测出它的组成和结构吗？更明确地说，你能研究出它的分子式和结构式吗？
如果学生开始无法入手，可以提示下列几点：
（1）你认为该固体样品是有机物还是无机物？为什么？
（2）研究有机物的一般方法与步骤见下表：
学生经过深入思考、讨论后，确定实验步骤：
（1）用元素定量分析仪测定燃烧前后样品和产物的质量。
老师给出实验结果：取样13.8克，充分燃烧后产物得到CO2 30.8克和H2O 5.4克，无其他产物。学生计算出该样品的实验式C7H6O3。
（2）用质谱仪进行质谱分析得到相对分子质量。
老师报告测定结果：样品相对分子质量为138。学生得出样品的分子式是C7H6O3。
（3）用红外光谱分析仪分析样品所含化学键和官能团。
老师报告：分析结果是有苯环、有劲基、有-COOH。学生思考、分析推出样品三种可能的结构：邻羟基苯甲酸、间羟基苯甲酸和对羟基苯甲酸。
（4）用核磁共振氢谱分析该分子有几种不同环境的氢原子。
老师用多媒体展示出核磁共振氢谱图，学生得出结果：有6种不同环境的氢原子。学生分析得出结论：样品可能是邻羟基苯甲酸或间羟基苯甲酸。至此，可以告诉学生，由于我们知识有限，不能得出最后结论，有兴趣的学生可以课外继续研究。
发散作业1
上面我们是模拟在大型实验室中研究样品，如果我换一种方法，直接告诉大家，这个样品的名称叫水杨酸，你明天能告诉我们它的分子式和结构式吗？（引导学生上网查寻或到专业书上查寻）
发散作业2
如果我们的实验室是20世纪初的实验室，没有先进的仪器、设备，那么可以用什么办法测定分子式和结构式？
本节课中，化学技术性知识并不是直接告诉学生，而是以解决实际问题为学习情境展开教学，让学生体会研究有机物的基本步骤和分析方法。教学设计重点是引导学生利用科学方法解决问题，在解决问题的活动中学习科学方法，体现了学以致用的原则。实际上，很多技术性知识都可以通过真实或模拟真实的学习情境让学生掌握，比如，海水资源的综合应用、地震或洪水等灾害发生后的水源受到污染，等等。
[1] 九年义务教育化学课程标准.北京：北京师范大学出版社，2001
[2] 本案例由江苏姜堰中学季慧老师提供。
[3] 本案例由江苏省化学特级教师夏淑萍设计