谈大学化学与高中化学的衔接

　　摘要：无论从初中到高中，还是从高中到大学，只要是将教育划分为不同的阶段，衔接问题就成了无法忽视的问题，也倍受老师和同学们的关注，但目前尚缺乏大量大学化学与高中化学衔接的相关研究，本文旨在前人的基础上，通过介绍大学化学与高中化学知识点深度、广度的差异，进一步对衔接问题及方式进行探讨，以期对大学化学的学习起到节约时间，理解透彻的作用。

　　关键词：大学化学；高中化学；知识点；衔接

　　衔接是指同一事物在不同时期、不同阶段的相互连接，或指不同事物在同一范畴内的相互沟通与联系。事物之间关系错综复杂，作为反映客观世界的化学学科，各知识点之间也必然关系密切、互相衔接。同时，人类认识客观世界的过程是一个不断深入、逐步逼近的过程，即使同一知识点，在不同历史时期，在不同的研究层面，也会有不同的表现形式，其衔接也普遍存在。

　　新生从高中进入大学，需要重新适应新的教育方式。目前中学的教育是应试教育，它的教学目的集中，为了应付高考，教师每一章，每一节都讲的很细，而学生则埋头于题海中。在这种教育方式下，学生的观察能力，实验能力及自学能力都是比较差的。而大学的教学，一方面由于存在教学内容和学时的矛盾，教师不可能讲的面面俱到，只能精讲多练；另一方面由于当前科学技术飞速发展，使大学教育除传授知识外，更以培养能力为主。

　　大学化学是高等院校基础课程之一，是大学生素质教育中不可或缺的一部分，包括无机化学、分析化学、有机化学和物理化学，这其中很多知识点都是高中化学已提到或简单学习过的内容，为了提高大学学习的效果和人才培养的质量，大学生必须尽快完成从中学基础知识学习到大学专业知识学习的转变。由此，摆在大学同学们面前的难题即为：在大学基础化学学习中如何合理有效地处理高中与大学化学相关的知识内容。目前对这个问题研究得还不够深入，也缺乏解决这个问题的对策。

　　如何做好大学化学与中学化学教学衔接就成为大学化学学习迫切需要解决的一个问题。本文将按照高中教材顺序逐一总结归纳高中化学和大学化学相联系的知识点，通过举例的方式说明大学化学与高中化学相衔接的内容，为大学化学的学习提供理论依据，帮助大学生更好的掌握大学化学的重要知识点。

　　大学化学中有很多知识点与高中化学具有相关性，即存在着诸多过度之处，如果能够把握住这些相关的知识点，那么在大学化学的学习中会有获得更好的效果。像高中化学中所学的化合价、胶体的特性、物质的量浓度、酸碱电离理论，及元素的周期、元素的族、化学键的定义、化学键的极性、分子的极性、锌铜原电池装置、半电池反应、锌锰电池、铅蓄电池、燃料电池、平均速率、化学平衡状态等等[1]，为大学化学的学习起到了过度的内容。接下来本章将从几个方面对过度内容的相关研究做一下简单总结：

　　高中化学中的知识点热化学方程式的书写、Hess定律的内容、弱电解质电离平衡、水的离子积常数、电解池原理、盖斯定律、化学平衡常数、熵变、焓变、吉布斯自由能、溶解平衡、原电池（内外电路盐桥）等内容在大学化学中均有涉及，只是作为普通化学原理来学习。

　　高中所学能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则、电子的能级排布、价层电子互斥理论、杂化轨道理论(sp杂化)、离子晶体的配位数、晶体与非晶体，晶体类型、四种金属晶体堆积模型、共价键、原子结构（基态与激发态、电子云、原子轨道）、元素周期表／律（s、ρ、d区，电离能、电负性）、共价键（键参数）、分子立体结构（价层电子对互斥、配合物理论）、分子的性质（极性、手性）等等，均为高中化学与大学化学相互衔接的内容[2]。

　　高中化学所涉及的氨的主要用途、碳酸钠的用途、索尔维制碱法、侯氏制碱法、离子交换膜电解槽的结构、离子交换膜法电解氯化钠制氢氧化钠的原理、铝在地壳中的含量、铝的提取和冶炼、常见物质的生产方法及流程，化学资源的开发利用（海水制盐、提溴）、表面活性剂、精细化学品的生产过程等，在大学无机化学的知识点均有体现。

　　高中化学中实验化学部分涉及的绿色化学、滴定曲线测绘、研究型实验、综合设计实验等内容，在大学化学中各门实验教材中也均有体现，只不过高中化学学习更注重于理论知识的积累，而大学化学的实验更注重于实践与操作[3]。

　　在化学学习中，由于受到学生认知能力的限制，许多知识要分散到不同阶段的化学课程中螺旋式逐步进行，因而知识间紧密的衔接关系往往在教材中被打破。这样有些知识点就要等到大学期间，继续深化学习高中化学中曾简单涉猎过的内容，例如，在介绍分散系的分类时，高中化学把分散系分为溶液、胶体、浊液三大类；大学化学中则把分散系分为溶液和胶体两大类，而将浊液归类为胶体的一种。两种阶段分类方法不一致，故分散系的分类这一知识点需在学习时予以注意。另外酸碱理论部分，高中化学与大学衔接的部分表现为高中化学中只讲解了酸碱电离理论，给出了酸碱盐的概念和水溶液中酸碱反应的实质，而大学化学是在酸碱电离理论基础上着重介绍酸碱质子理论，重新定义酸、碱、两性物质，扩大了酸、碱的范围和酸碱反应的范围。在氧化还原反应部分，对于高中阶段学习的化合价概念，大学化学给出了更科学的定义，即氧化数，这些都是大学化学对高中化学继续深化的部分。

　　在学习反应速率时，高中化学用单位时间内物质的量变化表示反应速率，只是用平均速率来定义的。而大学化学则是以瞬时速率来表示，并考虑了反应进度。在介绍化学反应的反应热时，高中化学形象的用水位高低来向学生定性描述反应物和生成物的能量关系，并用能量守恒解释吸热和放热现象[4]；大学化学提出状态函数的概念，给出热力学能U的定义，并给出热力学第一定律的表达式，以此定性计算反应能量变化。在介绍影响化学平衡移动的因素时，高中化学同样提到温度、浓度、催化剂、反应物状态、固体表面积，也有待在大学化学学习中定量学习各影响因素的原理。

　　下面也通过分析学习内容中的几大模块来举些实例，以阐释大学化学中需继续学习深化的知识点：

　　在介绍反应热时，高中化学在化学反应原理中在规定反应系统压力与外界压力一致的条件下，将化学反应中的能量变化称为反应热或焓变，并规定焓的正负；此外将25℃，10lkPa下1mol纯物质完全燃烧生成稳定化合物时所放出的热量定义为燃烧热。大学化学则是根据反应条件不同，把反应热分为定容过程和定压过程反应热，焓变的定义更加精确化到标准摩尔焓变，计算的范围扩大到更多反应状态及过程，并引出标准摩尔生成焓。而在焓变的相关计算部分，高中化学利用Hess定律，通过方程式的叠加来间接计算反应焓变；大学化学引入标准摩尔生成焓，并运用Hess定律直接计算反应的标准摩尔焓变。在化学平衡部分，高中化学学习平衡常数定义并计算，用实验对比定性总结出影响平衡移动的因素；大学化学在此基础上学习标准平衡常数定义，并针对不同的平衡态计算其标准平衡常数，将平衡移动的结果用公式定量计算。在高中化学课后资料栏目中，还介绍了溶度积常数、熵变与化学反应进行的方向、锌银电池等，这些内容都为大学化学中相关内容的学习做了铺垫，也是大学化学学习中需继续深化的内容[5]。

　　高中化学《化学反应原理》中学习平衡常数定义并计算，用实验对比定性总结出影响平衡移动的因素；大学化学在此基础上学习标准平衡常数定义，并针对不同的平衡态计算其标准平衡常数，将平衡移动的结果用公式定量计算。在高中化学课后资料栏目中，还介绍了溶度积常数、熵变与化学反应进行的方向、锌银电池等，为大学化学中相关内容的学习做了衔接。

　　在介绍原子半径时，高中化学《物质结构与性质》中仅仅以主族元素为例进行了分析，而大学化学还对副族元素半径的变化情况进行了介绍。在电离能部分，高中化学介绍了元素的第一电离能，大学化学还介绍了第二电离能。在介绍配离子中的化学键时，高中化学通过向硫酸铜水溶液加入氨水的实验现象直观地介绍了配位键以及配合物的定义；而大学化学除给出定义外还比较系统地介绍了配合物的组成、命名、价键理论和晶体场理论。关于电子云这一概念，高中化学只给出s、p轨道电子云轮廓图（界面图），未给出d轨道的图；而大学化学引入波函数概念，根据波函数对电子云定量分析，学习原子轨道角度分布图、电子云的角度分布图、电子云的空间分布图等三种图。

　　在介绍维生素时，高中化学《化学与生活》中着重以维生素C为例介绍了其性质及对人体的重要作用；而大学化学则从整体上就维生素的作用进行了介绍，所介绍的常用药物的种类也要比中学的丰富。在介绍金属腐蚀的防止时，《化学与生活》简单提到可以通过牺牲阳极保护法来保护金属；而大学化学介绍的方法更全面，从金属材料的选取，到保护层的覆盖、缓蚀剂法以及电化学保护法均一一介绍。

　　在介绍新型无机非金属材料时，高中化学《化学与技术》中简单介绍了其中的氮化硅陶瓷和碳化硅陶瓷；大学化学在此基础上还详细介绍了氧化铝陶瓷和氧化锆陶瓷。在介绍电化学腐蚀时，大学化学除了高中所涉及的析氢腐蚀、吸氧腐蚀外，还介绍了金属吸氧腐蚀中浓差腐蚀的原理及对材料的影响。在介绍金属腐蚀的防止时，《化学与技术》提到了电化学防护中的阴极保护法，而大学化学则全面介绍了多种防止腐蚀的方法。在金属腐蚀的利用内容中，《化学与技术》仅提到了化学蚀刻，大学化学中对此有详细的介绍。

　　综上，大学化学中有许多知识点都是对高中化学的深化，认真注意到这些与高中化学有衔接的知识点会使我们的学习事半功倍。

　　在高中化学学习过程中，对于很多计算题以及一些逻辑性问题，经常会用到物料平衡、电荷守恒、电子守恒等方法去求解和思考问题，往往会使得问题变得比较简单。尤其在酸碱溶液中，求解pH和讨论离子共存等问题中，颇为常见。下面通过一个例子来引出大学的知识。

　　[例1]有cmol／L的Na2CO3溶液，求解其[H+]？

　　高中思路：Na2CO3是一个强碱弱酸盐，首先它要电离，每电离1molCO32-就会伴随2molNa+，然而CO32-又要水解成HCO3-、H2CO3和OH-，Na+在溶液中一直保持不变，而且溶液保持电中性，于是我们可以通过物料守恒和电荷守恒来求出其[H+]。

　　物料守恒：2[CO32-]+2[HCO3-]+2[H2CO3]=[Na+]

　　电荷守恒：[H+]+[Na+]=[HCO3-]+2[CO32-]+[OH-]

　　由上面所列的2个关系是可以得到：[H+]+[HCO3-]+2[H2CO3]=[OH-]

　　此等式便是大学分析化学中所学习的质子方程（PBE）。然而分析化学中列质子方程的步骤为：先选择溶液中大量存在并且参加质子转移的物质作为参考水平，然后判断溶液中哪些物质得到质子，哪些物质失去质子，当然总的得失质子的物质的量应该相等，列出等式，即为质子方程。

　　高中化学中的烯烃加成反应，是指把有机物分子中双键（或三键）两端的原子与其他原子或原子团直接结合成新化合物的反应[7]。如溴的烯烃加成反应，但如果仔细思考一下，这个反应并不严密，因为它还可能存在另一种物质CH3CH2CH2Br，然而在中学课程中只是强调这样一个经验规律：即加成时以氢原子加到含氢多的碳原子上，而卤原子加到含氢较少或不含氢的双键碳原子上。而2种同分异构体的生成是基于怎样的原理？这就是在大学有机化学中所学到的碳正离子的结构和稳定性—马尔科夫尼科夫规律。

　　我们在高中化学中学习了电解知识，包括电解原理和电解的应用，其中最熟悉的便是离子在溶液中的放电顺序[8]。

　　阴极阳离子的放电顺序：Ag＋>Hg+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>Na+>K+

　　阳极阴离子的放电顺序：S2->I->Br->CI->OH->NO3->SO42-

　　我们经常用这个顺序来判断电解质溶液中离子析出的先后顺序，但是这个判定规则有一定的局限性。例如：25℃，电解含有Ag+、Cu2-、Zn2+的溶液，假设其浓度均为1mol/L，那么这几种离子析出的先后顺序又是什么样的呢？从高中学习的知识来看其顺序应为：Ag→Cu→H2→Zn，但是这个结果具有一定局限性。因为这个答案只是从反应的热力学趋势得出的结论，忽视了从动力学的角度去考虑。如果全面地去考虑，就是大学物理化学中所说的既要看电极电势φ，还要看超电势。例如，在中性溶液中时，其析出顺序为Ag→Cu→Zn→H2，因为H+在Zn电极上有较大的超电势，所以H2后于Zn析出。因此在判断溶液中金属离子析出顺序时，应该综合考虑[9]。

　　在大学无机化学中，用标准平衡常数来衡量一个化学反应的程度，通过范特霍夫方程定量地表示温度对化学平衡的影响。范特霍夫方程表明温度对于标准平衡常数的影响与反应的标准摩尔反应焓有关。当反应吸热时，温度升高则K增大，已达到平衡的化学反应将向生成产物的方向移动；当反应放热时，温度升高则减小，已达到平衡的化学反应将向反应物的方向移动。

　　而高中化学中学习的化学平衡是指在一定条件下的可逆反应，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变[8]。其中温度是影响化学平衡的一个重要因素，且服从勒夏特列平衡移动原理：如果改变影响平衡的一个条件(温度、压力、浓度等)，平衡就会向能减弱这种变化的方向移动。其中温度对平衡的影响可以总结为：升高温度化学平衡向吸热的方向移动，降低温度化学平衡向放热方向移动。

　　把握大学化学教材与中学化学教材有关知识之间的衔接，注意到大、中学化学知识的衔接点众多，这些相衔接的知识点中往往有多种彼此交织在一起的衔接方式。本章重点解读高中化学与大学化学衔接的方式。

　　所谓生长式是指中学所涉及的知识点在大学阶段进一步学习时，将在原有的基础上进一步扩大知识点的外延，增加其内涵，使学生更全面地认识事物各方面的属性，更深入地了解客观规律在各种情境下的应用。或在原有的感性认识的基础上，进一步抽象出更为本质的属性。它有3种主要的表现形态。

　　4.1.1循序渐进式

　　以拓展知识点内涵与外延为主的生长方式可称之为循序渐进式。在中学阶段受学生认知能力、已有知识经验和教学时数的限制，学生主要学习一些物质的最基本的属性，掌握化学原理中最基本的规律。随着学生认知能力的提高和已有化学知识经验的丰富，在大学将进一步学习这些知识点的其他方面的属性，更全面地了解化学原理的内涵。如本文前几章中例子，在中学阶段，学生已经学习过二氧化硫、三氧化硫的初步知识，而在大学阶段，将会进一步学习硫的各种同素异形体、硫的氢化物、多硫化物、金属硫化物等；中学阶段仅要求学生简单地了解了原电池和电解池的工作原理，只要求学生写出简单的电极反应和电池反应方程式，而在大学阶段将进一步介绍电动势、能斯特方程和各种类型的电池，让学生全面系统地了解电化学理论体系，了解电化学原理的应用。这种衔接方式在大学无机化学教材中非常普遍，这种呈现方式既符合知识本身的逻辑顺序，又符合学生的认知和心理发展顺序，因此利于学生对知识的建构。

　　4.1.2概括上升式

　　中学化学教材并不完全根据知识的逻辑顺序编排知识点，而是分散渗透，穿插编排。大学生已具备了一定的分析归纳、整合知识、形成体系的能力。为此，在大学教材中，会按照一定思路将分散的知识点系统化，引导学生概括出相应的知识体系，促进学生形成良好的知识结构。这种衔接形式即为概括上升式。如，初中阶段学生学习了溶液平衡，高中阶段，在不同模块以及不同章节中又学习了有关电离平衡、沉淀溶解平衡、盐类水解平衡等知识。大学阶段，则将这些知识统一归于化学平衡原理知识体系中。概括上升式的另外一种表现形式是，在大学阶段，将会引导学生在已有的中学化学学习基础上，感悟化学知识体系中蕴藏着的丰富而深邃的化学思想，这些思想不仅是学生学习化学必须具备的思想方法，而且对于学生人生观、价值观的形成，对于科学本质的认识具有独特的作用[10]。

　　4.1.3过程式

　　中学是化学教育的基础阶段，很多概念或理论仅仅介绍了其内涵与外延以及与其他概念、事物间的相互关系，而对这些概念和理论的形成过程并没有揭示。大学化学教材中，将进一步呈现这些概念、理论的形成过程以及过程材料，其目的是促使学生更深人地理解这些知识，学习科学家的思维过程，感悟到科学是一个不断发展、不断探究的过程。这种衔接方式可称为过程式衔接。如“相对原子质量”，中学教材中仅给出了相关的结论[11]。大学化学教材中，不仅介绍了多核素元素相对原子质量的计算公式，而且介绍了相对原子质量的测量方法，说明了元素相对原子质量的测量准确性与测量仪器精度、样品的来源以及取样方法等有关。教材中还列出了道尔顿、贝采里乌斯和当今相对原子质量的对照表。这些过程材料的呈现，让学生进一步理解相对原子质量的内涵，感悟到元素的相对原子质量并不是一成不变的，它与研究方法、仪器设备等因素密切相关，也将有助于学生形成科学是不断发展的理念。

　　大、中学化学教材中还存在这种现象：同一个知识点两阶段所阐述的内涵和外延不一致，这种将知识点从内涵到外延都作出改变的衔接方式叫做颠覆式。如在中学阶段，学生通过金属活动性顺序的学习，会得出铜不能与盐酸反应的结论。而在大学阶段，学生将会进一步了解到铜在有空气存在时，可缓慢溶解于稀盐酸中，还可与热浓盐酸作用；在中学阶段，化合价有正负之分，而到大学阶段，则认为化合价没有正负之分，有正负之分的是氧化数。在中学阶段，学生已形成原子核外电子分层排布和有运动轨道的认识，而在大学阶段，关于核外电子运动的描述则发生革命性的改变：能量是量子化的，电子的运动没有确定的轨迹，其运动状态可用波函数来描述[12]。这类知识非常容易引起学生认知上的混乱，已形成的思维定势还会影响学生对大学基础化学知识的内化，是大学化学教学的难点之一。需要说明的是，以上各种衔接方式并不是孤立的，往往一个知识点中交替地存在着多种衔接方式。

　　综上所述，了解高中化学教材与大学化学教材相关的知识点，有助于大学化学学习中更好的有的放矢，做好本科阶段和高中阶段化学教育的衔接，有助于大学化学提高学习质量，学化学对学生的培养是全方位的，既有知识的积累，又有观察能力、分析问题能力、自学能力的培养。只有在学习中抓住各个环节，才能顺利地适应大学化学的学习，为以后的学习打下坚实的基础。

　　在大学学习中，学生一定要将高中化学与大学化学的区别和联系通过归纳总结，也可以提高学生的整理能力，提炼能力，贯通能力，概括能力和表达能力。而这些能力对一个科技工作者来说是必不可少的。

　　[1]曹清,胡宗球从高中与大学课程衔接看高中化学选修模块的设置.化学教育。2011，4

　　[2]刘松艳，王宝珍，金爽大学化学教学与高中化学教学的衔接.内蒙古民族大学学报(自然科学版)，2010.5

　　[3]陆园，冯瑞琴大学新生化学教学方法探讨.青海大学学报(自然科学版),1998.8

　　[4]曲金海电解时溶液pH的变化规律.化学教育2001.5

　　[5]刘松艳,金爽,王宝珍高中化学新教材与大学化学教材知识点的比较.化学教育,2010.10

　　[6]宋心琦主编．普通高中课程标准实验教科书：化学l(必修)．北京：人民教育出版社，2007

　　[7]曲保中，朱炳林，周伟红新大学化学．第2版，北京：科学出版社，2007

　　[8]孙涛,张欣高中化学新课程与大学化学相关知识衔接的教学策略.中学化学.2010,5

　　[9]大连理工大学无机化学教研室．无机化学．第5版，北京：高等教育出版社，2006

　　[10]吕琳,徐丹悦,吴星高中化学与大学无机化学知识衔接.化学教育.2009.7

　　[11]刘志国恒压与恒容气相反应体系中起始量、消耗量、平衡量及转化率间关系辨析。1997，4

　　[12]董美花,魏志方,赵莲花基于普通高中化学新课程的大学无机化学课程改革的思考.延边大学学报(自然科学版)，2010，6