1、实施以观念建构为本的化学教学,魏樟庆 敬述13706771117 62066211浙江省乐清中学2009.12.3 温州,2,本次讲座内容索引,实施以观念建构为本的化学教学以新课程苏教版高中化学1化学2为例 【发表化学教育2007（7），人大复印资料中学化学教与学2007（10）全文转载】新课程高中化学“微粒性”观念的建构 【发表化学教育2008（10），人大复印资料中学化学教与学2009（1）全文转载】新课程必修教材中“化学进化”观念的建构 【发表化学教育2008（8）】,3,科学素养有4个层面的6个要素构成,意识层面科学精神哲学层面科学观念认知层面科学知识行为层面科学态度、科学方法、科学实
2、践能力 摘自高中化学课程标准解读（湖北教育出版社）,4,一、化学中的核心观念,初中化学元素观微粒观化学反应与能量观物质分类观高中化学物质的微粒性化学反应与能量物质结构与性质化学反应的限度,美R.J.吉利斯皮认为：原子，分子，离子化学键：是什么使原子在分子和晶体中结合在一起分子的几何形状：三维化学动力学理论化学反应能和熵,5,科学观念与化学核心观念,科学观念尺度与结构系统与相互作用稳定性变化的形式 能量演化,化学核心观念化学研究的物质层次化学中的相互作用化学反应的方向和限度化学变化的形式化学反应中的能量变化化学演化（化学与可持续发展）,6,1.化学研究的物质层次,原子核和电子 原子 分子（离子）
3、 化学物质化学物质分类可分为单质和化合物也可分为气体、液体和固体固体分为无定型体和晶体等均匀混合物分散系（溶液、胶体和浊液），溶液是均匀、稳定的分子（离子）分散系，胶体是具有某种尺寸的质点形成的稳定的分散体系，浊液是更大质点形成的不稳定的分散体系等。,7,逐步建立起以下的化学观念物质是由不同层次的微粒（原子、分子、离子）构成的，不同的微粒具有不同的结构。物质的组成、结构决定物质的性质，物质的性质反映物质的结构。物质的性质与它在自然界中的存在状态及用途是直接联系着的。,1.化学研究的物质层次,8,2.化学中的相互作用,原子是怎样形成分子和晶体的？分子与分子之间是如何影响的？这种关系就是“键”。逐
4、步建立起以下的化学观念物质是由元素组成的。化学主要研究原子-分子的运动，组成分子的原子与原子之间、分子与分子之间是相互影响、相互作用的；化学键与物质结构的关系。化学反应的本质是旧化学键断裂和新化学键形成的过程。,9,3.化学反应的方向与限度,化学变化的过程可分为不可逆过程、平衡过程、循环过程和演化过程。变化与稳定是互相对立的，化学变化需要在一定条件下进行。 学习这部分内容，逐步建立起以下化学观念：化学变化是有方向和限度的，许多化学反应都能够自发进行。勒沙特列（HLe Chatelier）原理对绝大部分的动态平衡都适用，如果改变影响平衡的一个条件，平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。在化学研究与
5、化工生产中，考虑反应方向、速率、和最大限度。,10,4.化学变化的形式,从粒子（电子和质子）转移角度，化学反应可分为氧化还原反应、酸碱中和反应等；从反应是否有离子参加，化学反应可分为离子反应和非离子反应，从反应是否有电子发生转移，可以将化学反应分为氧化还原反应和非氧化还原反应。学习这部分内容，逐步建立起以下的化学观念：化学反应的形式多种多样，互相依存又有本质区别。无机反应中的离子反应和氧化还原反应等，有机反应中的加成反应、取代反应、消去反应、聚合反应等。两大主要反应：氧化还原反应和离子反应。,11,5.化学反应中的能量变化,在化学反应中，物质发生变化的同时，体系的能量也同时发生变化。学习这部分
6、内容，逐步建立以下的化学观念：化学反应都伴随着能量的变化。化学反应中能量有不同的形式，且可以互相转化；如化学能与热能、电能等之间的相互转化。化学反应中的能量也是守恒的。能量与人们的生活生产息息相关，节约能源，保护环境。,12,6.化学演化,化学运动是物质运动的一种特殊形式，是从非生命运动形式向生命运动形式转变的中介和桥梁。学习这部分内容，逐步建立以下的化学观念：化学变化与生命运动息息相关，既是生命的基础，又可危害生命。化学与社会的可持续发展。,13,二、课程标准中的内容主题与核心观念,14,接上,15,例：化学与可持续发展的观念,化学1氨的合成，药物合成，环境保护等对提高人类生活质量的影响。
7、通过实验了解氯、氮、硫、硅等非金属及其重要化合物的主要性质，认识其在生产中的应用和对生态环境的影响。 查阅资料并讨论：减少向大气中排放氮氧化物、二氧化硫的措施。 讨论：自然界氮的循环对维持生态平衡的作用。,16,例：化学与可持续发展的观念,化学2认识化石燃料综合利用的意义。 认识提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性。 以酸雨的防治和无磷洗涤剂的使用为例，体会化学对环境保护的意义。 以海水、金属矿物等自然资源的综合利用为例，了解化学方法在实现物质间转化中的作用。认识化学在自然资源的综合利用方面的重要价值。 调查当地水污染及治理的情况。 能说明合成新物质对人类生活的影响，讨论
8、在化工生产中遵循“绿色化学”思想的重要性。 查阅资料：符合“绿色化学”思想的化工产品的生产。,17,三、教材中化学核心观念的建构,18,1 物质微粒性观念的建构,高中化学从两个方面认识和建构物质的微粒性：一是物质是由原子、分子或离子等层次的微粒构成的，强调微粒的大小、间距、数量和重组，以及微粒的结合方式、顺序、空间排列和作用力；二是化学反应是原子、分子、离子等层次的微粒之间的相互作用，如离子反应中的离子重组，氧化还原反应中的电子转移等等。,19,化学1微粒的大小、间距、数量和重组物质的分类和转化实质是分子等微观粒子的存在形态和变化；物质的量是将微观粒子与宏观质量相联系的基本物理量，帮助实现物质
9、转化过程中的定量研究；物质聚集状态的变化实质是分子等微观粒子间相互作用的变化和微粒间距离和运动方式的变化；物质分散系反映了分子、微粒集合体等微观粒子的大小；电解质电离产生的微观粒子在水溶液中的反应。,1 .1物质是由原子、分子或离子等层次的微粒构成,20,化学2微粒结合方式、顺序、空间排列和作用力教材以生活中熟悉的两种碳的同素异形体金刚石和石墨，以及C60和碳纳米管为例，从微观结构的角度认识碳元素原子间的结合方式、作用力和空间排列方式的不同。教材以正丁烷和异丁烷、乙醇和二甲醚为例介绍同分异构体和同分异构现象，从碳原子的成键特点与成键方式、碳原子的排列顺序和空间不同可以形成不同的物质。教材从构成
10、晶体的微粒、微粒间的作用力的类型不同，使学生认识微观结构与物质多样性的关系。,1 .1物质是由原子、分子或离子等层次的微粒构成,21,22,发现问题：干燥氯气和潮湿的氯气化学性质不同,验证：氯气能溶于水，从氯水的颜色可以说明,假设：氯气与水作用,假设：氯气溶于水并与水反应生成新物质,验证：pH试纸上中心呈白色(新物质)，外圈呈红色(酸性，有H+),问题：新物质是什么？,问题：还有什么微粒？,进一步探究：品红也褪色，新物质能漂白色素,验证：含有Cl-,1.2 化学反应是某一层次微粒的相互作用,23,（1）离子反应中微粒观的建构,活动与探究在含酚酞的氢氧化钡溶液中逐渐滴加含等物质量浓度的硫酸溶液，
11、观察实验过程中灯泡的亮度、溶液颜色和状态发生怎样的变化？基本理解灯泡的亮度。可以推知溶液中的离子浓度逐渐减小，直至减小到几乎为零，最后又逐渐增大。溶液颜色。最后变为无色；可以推知溶液中的OH离子浓度逐渐减小，即OH和H+发生了离子反应生成水。沉淀量变化。Ba2+和SO42反应生成了BaSO4沉淀，BaSO4不溶于过量的硫酸溶液。从微观粒子的运动、变化分析反应过程中出现的现象，该反应可以表示为：Ba2+ + 2OH + 2H+ + SO42 = BaSO4+ 2H2O让学生认识到氢氧化钡与硫酸在水溶液中的反应是因OH和H+反应生成水、Ba2+和SO42反应生成BaSO4沉淀而发生的；恰好完全反应
12、时溶液的导电性最弱，后随硫酸过量，溶液导电性增强。,24,重新建构认识从微观角度分析水溶液及其内部发生的反应，例如下列各组两个反应出现的现象完全相同，从微观粒子的运动、变化分析其原因。能否用同一个离子方程式表示两个反应？碳酸钠溶液与澄清石灰水或氯化钙溶液混合；盐酸或氯化钠溶液与硝酸银溶液混合；盐酸或硫酸溶液与碳酸钠溶液混合；,（1）离子反应中微粒观的建构,25,离子方程式书写的两种规则,“四步法”“写”（写化学方程式）“拆”（明确哪些物质能拆，可写成离子形式，哪些物质不能拆，必须写化学式）“删”（将方程式两边都有的离子或分子删掉）“查”（检查离子方程式是否配平时，要注意原子守恒和电荷守恒）分析
13、问题，也不利于学生分析水溶液问题的思路。“三步法”（如：碳酸钠溶液与醋酸溶液反应）易溶于水和易电离的物质写成离子；难溶或难电离写化学式。Na2CO3 = 2Na+ + CO32CH3COOH哪些微粒能相互作用生成沉淀、难电离物质（如水）或气体；CH3COOH分子与CO32离子能发生反应综合上述两步，写出离子方程式并配平；2CH3COOH+CO32 = 2CH3COO + CO2+ H2O,26,（2）氧化还原反应中微粒观的建构,氧化还原反应概念的形成也是建立在电子转移和微粒变化的基础上，而不仅只停留在元素化合价的变化。氧化还原反应的认识主要有两个阶段：一是对一般氧化还原反应概念的认识，引发学生
14、对氧化还原反应的本质思考；二是对原电池和电解池工作原理的思考，引发学生对氧化还原反应本质认识的重新建构，使学生对氧化还原反应本质认识得到不断深入和升华。,Zn + 2H+ = Zn2+ + H2,e-,27,（3）分子反应中微粒观的建构,化学1“硫酸的性质” 硫酸是强酸，在水溶液中：H2SO4=2H+SO42-，稀硫酸具有酸的通性（H+离子的性质）和SO42-离子的性质。浓硫酸中存在的主要是H2SO4分子，因而浓硫酸具有一些独特的性质，如脱水性、吸水性和强氧化性等。从微观角度认识硫酸性质与浓度（稀或浓）的关系，认识稀硫酸和浓硫酸由于微粒存在形态不同而化学性质不同的根本原因。,28,2 “化学演
15、化”观念的建构,新课程高中“化学演化”观念可以从以下三个方面来建构：一是化学与生命的共同进化；二是化学与认识的协同进步；三是化学与社会的可持续发展。,29,2.1 化学与生命的共同进化,碳循环氮循环硫循环,图1,H2S、SO2、SO3,30,案例：说说你所知道的固氮方式有哪些？,生物体之间的互惠生物固氮大自然的恩赐雷电固氮人类智慧的结晶化学固氮,31,生物固氮,生物固氮的总量十分巨大，有人估计每年约固氮1.75亿吨 。,大豆、蚕豆等豆科作物根部的根瘤中寄生一种根瘤菌，能在常温常压下把空气中的氮气转变为NH4+，最后转变成蛋白质。,32,雷电固氮,问题讨论在雷电交加的时候，空气里的氮气和含氮化合
16、物发生了哪些反应？产生了哪些物质？,全世界每年的雷电固氮量大约有45亿吨。,33,化学固氮,德国化学家哈伯于1909年设计出了第一套合成氨装置；德国化学工程师博施将合成氨走出实验室实现工业化生产。哈伯和博施先后获得了1918年度和1932年度的诺贝尔化学奖。据联合国粮农组织估计全世界人工固氮为1.7亿吨 / 年，2020年将达2.24亿吨/年。,大型合成氨厂,34,1803,2.2 化学与认识的协同进步,化学1第三单元 人类对原子结构的认识原子结构模型的演变,原子不可分原子可分原子有结构原子可搬动,35,对分子的认识从小分子到大分子，低分子到高分子，普通分子到超分子,2.2 化学与认识的协同进
17、步,36,2.2 化学与认识的协同进步,对化学符号系统的认识与发展元素符号；分子式、最简式； 电子式； 结构式或结构简式；球棍模型、比例模型； 键线式；苯分子中“单双键交替”和“六边形内的圆圈”表示特殊共价键。,37,2.2 化学与认识的协同进步,认识化学反应符号系统大致有化学方程式 可逆反应化学方程式 电离方程式 离子方程式 用电子式表示物质的形成过程 热化学方程式 电极反应式,对化学反应的理解和发展大致经历了四种基本类型的反应 氧化还原反应（如得失氧的反应、化合价升降的反应、电子转移的反应） 离子反应 化学反应中能量变化 可逆反应 化学反应的速率、方向和限度 化学反应的历程 有效地控制反应
18、朝着预期的目标进行。,38,化学促进了科学技术的进步化学1硅酸盐矿物与硅酸盐产品,2.3 化学与社会的可持续发展,39,化学2“人口问题与粮食危机”的讨论一是从化学物质角度看DDT的使用；二是从化学精神的角度看DDT的禁用。讨论线索如下：1939年瑞士化学家米勒首先发现DDT具有杀虫剂的特性（DDT 对哺乳动物和植物无急性毒杀作用），DDT作为农药大量生产，提高了粮食产量。1942年发现DDT对杀灭传染斑疹伤寒的虱子非常有效， DDT能杀灭疟蚊，控制疟疾流行，挽救了5000万人的生命。此后大规模生产并被广泛应用。寂静的春天写道，鸟儿到哪里去了？在人奶中也发现了DDT，南极企鹅身上也检测到DDT
19、。上世纪60年代末，许多国家相继宣布禁用或控制使用DDT。DDT禁用后，非洲的疟疾又卷土重来，我们该怎么办？继续禁用还是解禁？DDT从增产粮食、挽救生命，到污染环境、破坏生态，最终DDT被禁用。人类不得不重新思考，“控制自然”还是“与自然共尊共荣”？合成氨和尿素的大量使用，同样提高了粮食产量，是否还有我们看不到的灾难在后面？,2.3 化学与社会的可持续发展,40,四、以观念建构为本的教学设计,1. 教学设计原则关注概念对深化、发展学生的认识的作用和影响；关注概念的形成、发展过程；注重概念形成与发展的层次性。,41,2. 教学设计的几个环节,分析教材知识线索确定知识的深广度及呈现方式活动线索确定
20、教学过程的学生活动资料线索选择合适的STS内容分析学生分析学生的认识脉络；确定问题线索；确定学生解决问题需要的证据；,42,3.示例：溴、碘的提取,知识脉络,43,认知脉络,观察样品,自然界碘以化合态形式存在,反应后用CCl4萃取（富集）,KI溶液与氯水或溴水的反应,溶液中I-检验,溶液中I2检验,I2的溶解性,KI+AgNO3=AgI+KNO3 （淡黄色）,淀粉溶液遇碘变蓝色,易溶于CCl4等有机溶剂,紫黑色固体，易升华,加热固体,3.示例：溴、碘的提取,44,问题线索,哪里有碘？,怎么知道有碘？,如何得到较纯碘？,我认识碘吗？,3.示例：溴、碘的提取,45,【实验2】在两支试管中各加入23
21、mL KI溶液，分别滴加少量溴水和氯水，再分别滴加少量CCl4，振荡，静置，观察实验现象。 2KI + Cl2 = 2KCl + I2 2KI + Br2 = 2KBr + I2,基于真实情景进一步认识“物质转化”的过程（从自然界中获取物质的方法）感受物质变化（氧化还原反应）的事实,解决问题的证据,3.示例：溴、碘的提取,46,2. 以观念建构为本的教学（以原电池工作原理为例）,知识线索,47,氧化还原反应有电子转移，还原剂失去的电子直接传递给氧化剂，则化学能转变为热能，若还原剂失去的电子通过外电路再传递给氧化剂，则化学能转化成电能,认知脉络,48,电极与电极材料；电流的产生：产生电势差发生氧
22、化还原反应电子定向移动持续电流,设计装置，将化学能转化成电能,问题线索,49,解决问题的证据,50,表示Zn2+,表示电子,表示电子,表示Cu2+,51,以观念建构为本的教学设计电解原理,电解,52,五、化学观念建构与学习能力培养,二氧化硫SO2,酸性氧化的通性（物质分类观）,中间价态（物质转化观）,特殊性（漂白性、毒性）,指导元素化合物知识的学习,53,化学观念建构与学习能力培养,NO,NO2,HNO3,空气中N2,54,化学观念建构与学习能力培养,指导化学概念的形成与发展,在含酚酞的氢氧化钡溶液中逐渐滴加含等物质量的硫酸溶液，实验过程中溶液的导电性、颜色、状态发生怎样的变化？从微观粒子的运
23、动、变化分析反应过程中出现的现象，探究该反应是怎样发生的？,1。要怎样表示上述反应才能够反映变化的实质？2。下列各组两个反应出现的现象完全相同,从微观粒子的运动、变化分析其原因。能否用同一个离子方程式表示两个反应？ 盐酸或氯化钠溶液与硝酸银溶液混合； 盐酸或硫酸溶液与碳酸钠溶液混合； 氢氧化钠溶液与硫酸铵或硝酸铵溶液混合加热。,55,知识记忆为本的教学教学目标注重对知识的记忆和理解。 内容的选择强调学科知识结构的形成。教学过程多采用讲授式教学。教学内容的分析强调知识点的理解和掌握。教学活动注重解题技能的训练 。,观念建构为本的教学教学目标注重以知识为载体来帮助学生观念的形成。内容的选择强调学科观念的形成。教学过程主要是探究式教学。教学内容的分析强调知识的层次结构和知识之间的相互联系。 教学活动注重过程、方法和情感体验。,56,敬请包涵，谢谢！,
