山东师范大学化学化工学院毕华林 博士教授

山东师范大学化学化工学院毕华林博士 教授 高中化学必修课程元素化合物知识内容分析与教学实施 元素化合物知识的内容分类 元素化合物知识是指与物质的性质 包括物理性质 化学性质 密切相关的 反映物质的存在 制法 用途 检验和反应等多方面内容的知识 包括主族元素 副族元素 过渡元素及其化合物和各类有机物及其代表物 现行教材这些知识基本上是按照元素周期系安排的 本着元素化合物知识与概念理论知识穿插编排 由简到繁 由个别到一般 先无机后有机的原则 使教学和学习有层次地系统展开 元素化合物知识的内容分类 按照元素所在族分 1 主族元素及其化合物 2 副族元素及其化合物 3 零族元素 4 第 族元素按照元素原子价电子层结构分 1 非金属元素及其化合物 2 金属元素及其化合物按照位于元素周期律知识前后位置分 1 律前 元素及其化合物 2 律后 元素及其化合物此外还有一大类化合物 有机物 必修课程内容标准 化学1主题1认识化学科学主题2化学实验基础主题3常见无机物及其应用化学2主题1物质结构基础主题2化学反应与能量主题3化学与可持续发展 化学1 主题3常见无机物及其应用 能根据物质的组成和性质对物质进行分类 知道胶体是一种常见的分散系 根据生产 生活中的应用实例或通过实验探究 了解钠 铝 铁 铜等金属及其重要化合物的主要性质 能列举合金材料的重要应用 知道酸 碱 盐在溶液中能发生电离 通过实验事实认识离子反应及其发生的条件 了解常见离子的检验方法 根据实验事实了解氧化还原反应的本质是电子的转移 举例说明生产 生活中常见的氧化还原反应 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 化学2 主题3化学与可持续发展 认识化石燃料综合利用的意义 了解甲烷 乙烯 苯等的主要性质 认识乙烯 氯乙烯 苯的衍生物等在化工生产中的重要作用 知道乙醇 乙酸 糖类 油脂 蛋白质的组成和主要性质 认识其在日常生活中的应用 通过简单实例了解常见高分子材料的合成反应 能举例说明高分子材料在生活等领域中的应用 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综合利用方面的重要价值 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 能说明合成新物质对人类生活的影响 讨论在化工生产中遵循 绿色化学 思想的重要性 元素化合物知识的处理思路 突破了传统的 物质中心 模式 不再追求从结构 性质 存在 制法 用途等方面全面系统的学习和研究物质 充分重视从学生已有的生活经验出发 引导学生学习身边的常见物质 将物质性质的学习融入有关的生活现象和社会问题的分析解决活动中 体现其社会应用价值 元素化合物知识的处理思路 无机元素化合物知识打破了按周期系选择和编排的传统 而是以典型元素及其化合物知识为线索 不再分为 律前元素 和 律后元素 关于 族 的知识都集中在化学2的 元素周期律 内容中 不再采用过去的 以典型元素带族 的处理方式 元素化合物知识的处理思路 有机化合物知识在必修阶段仅要求介绍典型代表物的主要性质和简单应用 不要求介绍官能团体系 反应类型及其规律 官能团的结构和相互转化等知识 元素化合物知识的处理思路 课程标准并没有明确给出和限定要学习这些元素的哪些具体的化合物 弹性空间比较大 与原来高中化学相比 元素化合物知识内容覆盖面与现行课程差别不大 但是内容的组织线索 深广度等都有较大的变化 弱化了按照元素自然族来介绍元素化合物知识的传统做法 元素化合物知识的处理思路 课程标准将物质的分类 氧化还原反应和离子反应 酸碱盐的电离等概念纳入 常见无机物及其应用 内容主题 有利于加强元素化合物知识与概念原理学习的紧密结合 实现知识的系统整合 元素化合物知识的深广度 卤族内容的比较 氧族内容的比较 氮族内容的比较 碳族内容的比较 金属通性的内容比较 碱金属内容的比较 金属铝内容的比较 金属铁 铜内容的比较 电解质 离子反应的比较 氧化还原反应的比较 有机化合物知识的内容比较 有机化合物组成 结构 反应 烃内容比较 烃的衍生物内容比较 糖类 蛋白质内容比较 元素化合物知识的教学要求 要结合生产 生活 自然现象和环境问题的实际学习和应用元素化合物知识要通过多样化的实验活动和丰富直观的实验现象学习和应用元素化合物知识要重视运用物质分类的观点 氧化还原反应和离子反应的基本原理和思想方法指导对元素化合物性质的认识要重视引导学生形成基本的化学观念和科学的价值观 元素化合物知识的教学建议 为学生提供真实生动的学习情景加强 宏观微观符号 三重表征教学增进学生对化学知识的理解重视引领学生形成化学基本观念合理把握教学内容的深广度 1为学生提供真实生动的学习情景 学习与产生学习的情景具有高度的一致性 只有真实 可信 能引发问题的学习情景 才能为学习者提供一个参与讨论 实验 亲身经历活动的机会 虚假的学习情景必然导致虚假的学习活动 从而挫伤学生学习的积极性和主动性 情景 活动 知识的关系 情景 活动 知识这三部分不是孤立的 而是一种 你中有我 我中有你 的关系 其中任何一部分都需要其他部分的支撑才能实现全面提高学生科学素养的课程目标 在与学生已有经验密切联系 生动有趣的学习情景中 通过多种多样的科学探究活动 学习有关的主题内容 从而达到培养学生科学素养的课程目标 要将 裸露 的知识包装起来 传统的教学往往忽视知识产生和应用的实际背景 直接将结论灌输给学生 知识学习与实际应用难以紧密结合 导致学习枯燥乏味 在教学中教师可以利用日常生活中生动的自然现象和化学事实 化学科学与技术发展及应用的重大成就 化学对社会发展影响的事件 典型的化学史料等素材来创设学习情景 调动学生学习的主动性和积极性 帮助学生理解学习内容 体验化学与技术 社会的紧密联系 引导学生认识化学在社会发展中的重要作用 2加强 宏观微观符号 三重表征教学 化学作为研究物质的组成 结构 性质以及变化规律的一门学科 既研究物质宏观上 可以直接观察到 的性质及其变化 也研究物质微观上 不能直接观察到 的组成 结构 而作为研究和交流化学的工具则诞生了表述物质组成 结构和变化的符号 因此 在学习者心理上就形成了对物质特有的三重表征形式 宏观表征 微观表征和符号表征 化学学科的研究领域和思维方式 宏观与微观的联系是化学不同于其他科学最特征的思维方式 离开这个基本点 就不是化学 建立对微观世界的想象力是中学化学教学不同于其他课程的特点 也是其他课程不能代替的 微观决定了宏观物质的性质 宏观物质的性质归咎于微观结构 化学学习的三大领域 可观察现象的宏观世界分子 原子和离子微粒构成的微观世界化学式 方程式和符号构成的符号世界物质的性质与物质结构之间的联系是中学化学学习的重要内容 化学学习的三重表征模式 充分利用模型 图片 多媒体等直观手段突出符号的宏观与微观意义挖掘实验教学对培养学生三重表征的作用 3增进学生对化学知识的理解 什么不是理解知道不是理解 记忆不是理解 照本解释不是理解 照本运用不是理解 什么是理解能够解释 包括 口头或书面的解释 找到例证或范例 能促进类比 进行合理的辩护 能归纳概括事物的特征 综合得出结论 表达清楚一个内容具体丰富的知识网及其内外联系 把有关的概念原理运用到新的情景 并产生新思想 通过运用使原有的知识网络得到修改或扩展 联系性和在一定社会环境中的实用性概念被理解应表现在 学习者会用适当的方式表示概念并能与其他概念相联系 特别是与学习者自身原有的知识和观念相联系 概念被理解的程度表现在 学习者能运用概念成功地完成他们生活的社会环境中的重要任务 科学学习中理解的标准 机械性理解和有意义理解 理解是知识积累与知识整合的相互作用 从理论上讲 大量的具体知识累积起来 可能是毫无联系或联系很少的 模式A和C 同样 也可能知识的量有限 但是与其他知识整合得很好 或者以多种方式相联系 模式B 当知识变得富有结构且相当整合之后 学生就获得了丰富的 综合的理解 模式D C积累的知识多 有一些整合 较浅的理解 D积累的知识多 知识间有多重整合 综合的 完整的理解 A积累的知识少 没有综合 机械的理解 B积累的知识少 知识之间有多重整合 形成更深层次理解的坚实基础 知识联系的意义 记忆以下数字 119662184031997当新知识与学生头脑中已有知识经验建立起联系时 新知识就容易被理解和掌握 知识间的联系越多 越容易记住 越能灵活地提取运用 孤立的 零散的 琐碎的知识不利于学生的理解和运用 在教学中 要引导学生深入思考知识间的内在联系 不断进行知识间的整合 逐步形成系统化 网络化的知识结构 金刚石与石墨的启示 理解的特征理解是以已有知识经验为基础的理解过程是一个思维活动过程理解的结果是个体认知结构的发展理解的实质是认识事物的联系及其本质 教学策略从学生已有的知识经验出发设计有思考价值的问题构建学生合理的认知结构 从学生已有的知识经验出发 学生已有知识经验的分类如何探查学生的已有知识经验从学生的已有知识经验出发设计教学 设计有思考价值的问题 问题的功能问题是思维的动力 不同的问题所引起的学生的思维参与程度是不同的 在促进学生对知识理解方面的作用也不相同 教学中应尽量设计有思考价值的问题 引导学生在积极思维的过程中深刻理解所学知识 有思考价值的问题的特征具有一定的思维容量具有适宜的难度具有合适的梯度 具有一定的思维容量 所谓思维容量是指思维的深广度水平 有思考价值的问题必须具有一定的思维容量 首先 从思维方向来看 它应该具备一定的开放性 因为开放性的问题可以给学生更广阔的思维空间 有利于调动学生思维的积极性和主动性 确保思维活动持久地进行 其次 从思维力度来看 它应该是学生通过深入思考才能解决的问题 而不是简单再现的问题 如果学生将书本上或者记忆里的信息原封不动地搬出来就能解答 那么该问题就没有什么思考价值 具有适宜的难度 有思考价值的问题应该是难易适度的 实践证明 问题过易或过难都不能有效地激发学生的思维活动 那些和学生已有的知识经验有一定联系 学生知道一些 但是仅凭已有的知识又不能完全解决 也就是说在 在新旧知识的结合点 上产生的问题 最能激发学生的认知冲突 最具有启发性 能有效地驱动学生有目的地积极思索 具有合适的梯度 对于那些具有一定深度和难度的内容 可以设计成问题组 用组合 铺垫或设台阶等方法来降低问题的难度 提高问题的整体效益 问题组 的设计要紧紧围绕核心主题 逐层递进 既不能梯度太大 使学生迷失了思维的方向 又不能将问题设计得太琐碎 限制了学生的思维发散 要给学生以方向的引导 同时留有一定的思维空间 促进学生有目的地深入思考 创设问题呈现的情境 教师设计好具有思考和探究价值的问题后 要避免直接提问 要在对学生已有知识经验和教材内容全面 科学分析的基础上 创设问题呈现的情境 使学生能在问题情境中产生认知冲突 从而激发学生积极思维的动机和探索问题的欲望 问题设计 创设情境 问题情境 发现问题 教师 学生 引导学生自主发现和提出问题 课堂提问的目的不仅仅是要让学生 会答 更要让学生 敢问 会问 善于 发问 在教学活动中 教师应积极引导和鼓励学生自己去发现问题 提出问题 这是培养学生问题意识的最好途径 也是学生主体性的最充分发挥 学生问题意识的缺乏 调查表明 高中生在课堂学习中经常提问题的只有15 9 而84 1 的高中生在课堂上很少或几乎没有提问 而学生不敢提问的原因概括起来主要是三个方面 一是紧张 缺乏勇气 27 3 二是害怕 害怕打断老师讲课的思路 23 3 害怕问题简单同学嘲笑 15 5 害怕老师不给讲 10 三是没有提问的时间和机会 18 8 构建学生合理的认知结构 要对知识形成深刻的理解 这意味着学习者所获得的知识应是结构化的 整合的 而不是零碎的 孤立的 理解的实质是认识事物之间的联系及其本质 学生通过学习应能找出知识之间的内在联系 并根据这种联系形成知识网络 认知结构构建的教学策略 学生认知结构的构建是一个积极主动的思维过程 而不是被动地接受和灌输 也不能简单地用框图来描绘 网络 不是一盘散沙 也不是一团乱麻 而是一个有清晰逻辑关系的多层次整体 是一个开放的系统 任何封闭的教学 或由注入式教学而导致的结点之间的线性联系 都会导致认知结构的封闭和僵化 认知结构构建的教学策略 引导学生深刻思考知识间的内在联系抓住核心内容进行知识整合 促进知识的结构化在应用中加深知识结构间的联系 促进认知结构的完善 4重视引领学生形成化学基本观念 当学生将许多的事实性知识都忘掉的时候 在他头脑中还能留下什么 是观念 是方法 是思路 具体知识是形成这些基本观念和方法的载体 学生能否牢固地 准确地 哪怕只是定性地建立起基本的化学观念 应当是中学化学教学的第一目标 背诵或记忆某些具体的化学事实性知识 当然是有价值的 但是更重要的价值在于它们是化学观念及某些基本观念的载体 重视化学基本观念的形成 所谓化学基本观念 不是具体的化学知识 也不是化学知识的简单组合 它是学生通过化学学习在头脑中留存的 在考察它周围的化学问题时所具有的基本的观念性的东西 也可以认为是学生获得的对化学的总观性的认识 化学基本观念的价值 化学基本观念具有包摄范围广 概括性程度高的特征 它决定着学生对化学知识的深入理解和灵活应用 对提高学生科学的素养具有重要价值 在中学化学教学中倡导基本观念的教学 就是要引导教师在教学中要关注整体 把握本质 不要过分注重细节 要超越具体事实 引领学生从本质上认识和理解所学知识 化学基本观念的形成 化学基本观念的形成需要学生在积极主动的探究活动中 深刻理解和掌握有关的化学知识和核心概念 在对知识的理解 应用中不断概括提炼而成 即化学基本观念的形成需要两方面的有机结合 一方面 从形成基本观念所需要的素材来看 必须有合适的 能有效形成化学基本观念的核心概念以及能形成这些核心概念的具体化学知识 另一方面 从基本观念形成的过程来看 必须充分调动学生思维的积极性 使学生在积极主动的探究活动中 深刻理解有关的化学知识和核心概念 并通过在新情境中的应用 不断提高头脑中知识的系统性和概括性水平 逐步形成对化学的总括性的认识 化学基本观念的特点 化学基本观念作为高度概括的 上位的认识观念 受到下位具体知识的制约 学生所要求掌握的具体知识不同 概括提炼出的基本观念就不同 因此 基本观念的形成具有阶段性 层次性和渐进性的特点 元素观 所有的物质都是由最基本的成分 化学元素 组成的 通常我们见到的物质千变万化 只是化学元素的重新组合 在化学反应中元素不变 一种元素对应于一种 一类 原子 元素在元素周期