中化参重庆思维课堂会议肖中荣核心素养视阈下的化学思维课堂的构建和实践(共70张)课件

1、引子1科学价值潘建伟100多亿年前，量子涨落，奇点爆炸，炸出时间、空间和基本粒子：H、He（恒星）C、O、Fe行星和生命 地球 人类。16世纪前，人类物质文明发展缓慢；1687年，牛顿定律（统一自然哲学的数学原理），蒸汽机引发工业革命，英国崛起。1864年，麦克斯韦方程（统一光电磁现象）引发电力技术革命， 美国德国崛起。20世纪中叶量子力学引发现代技术第三次革命，日本崛起。第1页，共70页。科学的价值:于个人，科学价值是赖于达到内心宁静的最可靠途径。于社会，科学价值在于观念变革。【观点】科学的进步和思维发展和观念变革始终相伴第2页，共70页。引子2荒野求生大真探 “荒野求生”片段：雪山、森林、

2、-5、抛锚汽车、无火机。如何取暖？如何饮水？【点评】基于化学思维应对“复杂生活”【观点】科学构成：世界图景+科学思维方式+科学价值规范（王军翔,中化参，7期）第3页，共70页。核心素养视阈下化学思维课堂系统的建构和实践杭州学军中学肖中荣化学科学思维的要义1化学核心素养的内核23化学思维课堂系统的构建4核心素养视阈下化学思维课堂的教学实践第4页，共70页。化学科学思维要义1思维含义思维特点水平化学科学思维要义科学思维原则第5页，共70页。（1）什么是思维？思维：人脑借助于语言对客观事物的概括和间接的反 应过程，是人类特有的一种认识活动和精神活动，是认 知心理的高级阶段(在表象概念基础进行分析综合

3、判断 推理)。恩格斯说， 思维是地球上最美丽的花朵 柏拉图说， 思维是灵魂的自我谈话管仲说，思之思之，鬼神通之第6页，共70页。认知心理学认为，思维是认知心理的高级阶段认知：指人类认识客观事物、获得知识的活动，包括知觉、记忆、学习、言语、思维和问题解决等过程。认知思维发展阶段： 动作感知（前婴儿期）：靠感觉和动作探索周围世界，逐渐形成 物体永存性观念。 前运算（婴儿期）：频繁地用表象符号来代替或重现外界事物， 出现了表象思维。具体运算（小学阶段）： 具有逻辑和真正运算的能力 形式运算（青春前期 ）：对抽象的和表征的材料进行逻辑运算。第7页，共70页。哲学认为思维是主体意识的具体行为，是对客体（

4、事物、现象、环境）作用的结果。信息论认为，思维是对新输入信息与脑内储存知识经验进行一系列复杂的心智操作过程。【总结】思维是一切认知心智活动的核心！第8页，共70页。（2）思维有哪些特点？感性思维理性思维归纳思维演绎思维辩证思维直觉思维系统思维求异思维分析和综合比较和分类抽象和概括过程类别思维科学思维日常思维准确性批判性开放性创造性灵敏性深刻性动作思维形象思维抽象思维品质形态低阶思维高阶思维第9页，共70页。（3）学习思维能力如何划分？布鲁纳的教学目标分类理论：记忆、理解、应用、分析、综合、评价。 王磊33模型：学习理解、运用实践、迁移创新第10页，共70页。（4）科学思维有哪些原则？体系上要求

5、完整性，实现现实与历史的一致，达到理论与实践的统一。R-3R-2方法上要求辩证性，达到分析和综合的统一R-1层次上要求逻辑性，达到归纳和演绎的统一。第11页，共70页。（5）化学科学思维要义是什么？宏观辨识与微观探析变化观念与平衡思想 证据推理与模型认知 科学探究与创新意识【肖中荣观点】 体现化学科学的特性 遵循自然科学的共性王磊观点思维核心第12页，共70页。寻“家”第三周期元素性质递变规律【任务1，预测镓】门捷列夫如何预测镓？【任务2，初寻家】物理性质探究（色、态、导电性）【任务3，找到家】化学性质探究（水、酸、碱、单向导电性仪器分析法（ XRD ）【任务4，快定家】【化学科学思维原则】现

6、实和历史统一理论和实践统一（教育重构模型）演绎和归纳统一宏观辨识与微观探析证据推理与模型认知科学探究与创新意识第13页，共70页。学科核心素养含义解读2化学核心素养内核化学核心素养结构认识化学核心素养育人功能第14页，共70页。（1）“学科核心素养”解读之“学科”学科本质问题知识学科教育价值读史使人明智，读诗使人灵秀， 数学使人周密，科学使人深刻， 伦理学使人庄重，逻辑修辞使 人善变，凡有所学，皆成性格。一个领域的知识，提供视角、路 径、方法、策略，运算符号和逻 辑，体验、欣赏和表达。方法思想价值 精神第15页，共70页。（1）“学科核心素养”解读之“核心”地位的基础性（培养基）动态的生长性（

7、受精卵）群体的共同性（公约数）作用的关键性（精华液）（知识基础）（精神DNA）（广泛普适）（成长关键）第16页，共70页。（1）“学科核心素养”解读之“素养”素养是素质的显性化表述，是后天习得部分；素养是将一切学过的东西遗忘后留剩下的东西，是超越知识的能力、品格和价值取向的综合体。第17页，共70页。【广告背后的事儿】2015年11月，某化妆品品牌因为一则广告被舆论讨伐。这段广告不断重复着“我们恨化学”这句话，甚至直接用这五个大字占满屏幕，广告本意或许是想强调自家品牌的“天然”，但播出后一直风波不断。【评价】缺乏化学科学必备品格梁静茹第18页，共70页。【视频背后的事儿】网传视频在重度污染天气

8、，某人把 空气检测仪伸入汽车 尾气出口，检测到pM2.5从500降到48，据此得出汽车尾气比雾霾天气干净10倍！【评价】缺乏化学科学关键能力第19页，共70页。【投毒背后的事儿】2013年4月上海复旦大学上海医学院研究生黄洋因琐事遭室友林森浩投毒导致死亡的案件。(CH3)2NNO N-二甲基亚 硝胺【评价】缺乏正确化学价值观第20页，共70页。（2）化学核心素养结构认识 structure组成整体的各部分的搭配和安排 化学核心素养结构:组成化学核心素养的内容的搭配和安排。第21页，共70页。水平进阶学科观点学科思维学科实践 学科价值宏观辨识与微观探析价值追求变化观念与平衡思想证据推理与模型认知

9、科学探究与创新意识科学态度与社会责任【新课标观点】提请参考专家观念：吴俊明、吴星等第22页，共70页。陈进前观点(杭州市教研员、浙江省有突出贡献专家）第23页，共70页。主观意识物质运动【沈旭东模型】第24页，共70页。模型认知科学世界生活世界证据推理【肖中荣观点】宏观微观变化平衡创新探究科学精神社会责任认识能力发展+实际问题解决第25页，共70页。钠案例评述素养层面基于风险认知和决策能力的教学认识层面基于“类-价” 认识角度的教学知识层面基于知识本体的教学第26页，共70页。 化学科学本质特征清华大学、华大基因完成了4条真核生物酿酒酵母菌染色 体的设计，打破非生命物质和生命的界限；美国科学家

10、 合成最小人工生命体（含473个基因）。【评价】彰显化学科学本质（在原子、分子层面研究物质组成、结构、性质、转化、运用,在不同层面创造物质，揭示元素到生命奥秘的核心力量）。第27页，共70页。 化学学科育人功能育人：对受教育者进行德智体美等多方面教育安全教育STS教育环保教育素质教育国际主义教育爱国主义教育历史主义教育政治思想教育品德教育智育教育体育教育美育教育素养教育第28页，共70页。 化学学科育人功能党的十九大提出，要全面贯彻党的教育方针，落实立德树人根本任务，发展素质教育，推进教育公平，培齐德智体美全面发展的社会主义建设者和接班人。国家意志，文化自信、红色基因新课标指出，普通高中化学课

11、程是与义务教育化学或科学课程相衔接的基础教育课程，是落实立德树人根本任务、发展素质教育、弘扬科学精神、提升学生核心素养的重要载体；化学学科核心素养是学生必备的科学素养，是学生终身学习和发展的重要基础；化学课程对于科学文化的传承和高素质人才的培养具有不可替代的作用。基础教育，化学地位，素养载体第29页，共70页。知识技能方法过程化学教学思想观念态度价值观 化学教学多种育人功能第30页，共70页。“氨、铵盐”“氮肥的生产和使用”的教学思考？01氨的性质铵盐使用02第31页，共70页。课堂教学系统的要素3化学思维课堂系统构建化学思维课堂系统构建化学思维课堂模式分类第32页，共70页。系统：诸多事物互

12、相联系形成的统一体。环境系统论要点：深入系统看问题抓住内部关键问题向上看到更大系统跳出系统看问题系统1系统n因素n因素2因素1第33页，共70页。（1）课堂教学系统的要素主体学生【PCK知识】学科知识课程知识学生知识教法知识主导教师方法教学手段系统媒体内容素材资源第34页，共70页。例 Na的“PCK”知识钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠性质必修课程为什么选择Na？为什么在高一学习？ 初中知道什么？从什么角度学习？具备学习心理是什么？思维特点是什么？实验探究、知识迁移、结构决定性质学科知识课程知识 学生知识 教法知识第35页，共70页。（2）化学思维课堂系统构建学生教师方法化学思维课堂媒体内容创

13、造思维第36页，共70页。（3）化学思维课堂模式分类课时教学课堂模式项目型单元(社会性科学议 题)阶梯型单元(同模块、跨模块、综合主题)第37页，共70页。【化学课时教学模式】核心素养培育知识解决评价获取活动引发引发提取情境问题第38页，共70页。“奶茶=牛奶+茶”吗？必修课程主题1.2“科学探究过程”课时案例杭州学军中学肖中荣【课时案例设计亮点】“五要素”：情境-问题-任务（活动）-知识-素养“三统一”：教学评（目标、过程、试题）一致性【点评】重点培养科学探究思维第39页，共70页。单元学习主题：从微观视角认识溶液电离、离子反应认识能力核心目标：建立从微观角度认识溶液中反应的思路和方法胡久华

14、课时认识能力目标驱动问题与任务第1从微观的角度认识物质在问题1：物质进入水中会发生什么课时水溶液中的存在电离问题2：不同物质在水中存在形态？微粒的种类和数量 问题3：如何从微观角度认识酸碱盐溶液 问题4：如何从电离角度对化合物分类第2从微观角度认识溶液中反问题1：两种电解质溶液混合会发什么变化？课时应的思路离子反应问题2：怎样才能使溶液中的离子数量减少？问题3：如何从微观角度认识电解质在溶液中的反应第3应用建立的新认识和新思任务1：较复杂离子方程式的书写课时路，解决离子检验和除杂问题离子反应的应用任务2：离子检验问题解决任务3：离子除杂问题解决【点评】重点培养与微观探析学科思维第40页，共70

15、页。化学反应和能量转化之原电池单元教学设计杭州学军中学 肖中荣【跨模块单元案例设计亮点】 知识进阶认识进阶-思维进阶真实大情境引导学业质量试题水平设计【点评】重点培养逻辑推理和模型认知思维第41页，共70页。【元素检测模型】预处理样品转化分离提纯定性检验定量测定（常规、新技术）如何定量测定为什么加铁氧化物？铁元素含量？墨粉中Fe墨粉质量标准？加入哪种氧化物？52如何检验存在铁氧化物？铁的氧化物性质如何？第42页，共70页。【关于综合主题教学】主题：认识的对象和领域，打通知识到素养的通道主题学习的要求:反映学科本质具有真实情境和挑战性任务促进知识结构化功能化素养化认知图式稳定，具有迁移性形成认知

16、模型，改变认识方式【点评】重点培养远迁移能力和科学探究思维第43页，共70页。【化学思维课堂之项目模式】什么是项目？ 项目有明确界定的目标一个期望的结果报告或实作的设计和发展过程)。(产品、一份项目的执行要通过完成一系列相互关联的任务，也就是许多不重复的任务以一定的顺序完成，一遍达到项目目标项目须用各种资源来执行任务，资源可能包括不同的人力、组织、设备、原材料和工具项目有具体的时间或周期项目可能是独一无二的一次性努力项目包含一定的不确定性第44页，共70页。什么项目式学习？学习过程围绕某个具体的学习项目，充分选择和利 用最优化的学习资源，在实践体验、内化吸收、探索创新中获得较为完整和具体的知识

17、，形成专门的技能和得到充分发展的学习 。 对复杂、真实问题的探究过程精心设计项目作品、规划和实施项目任务的过程过程中学生掌握所需要的知识与技能项目学习教师指南21世纪的中学教学法；巴克教育研究所著第45页，共70页。【化学思维课堂之项目模式】项目拆解项目规划确立项目明确目标项目Title式in he教re学的设计环节产品展示评价交流自主学习合作探究第46页，共70页。【点评】重点培养动作思维和创造思维山东科技出版社第47页，共70页。【产品展示】（1）膨松剂分类：膨松剂可分为生物膨松剂(酵母)和化学膨松剂两大类。 化学膨松剂可分为碱性膨松剂、酸性膨松剂、复合膨松剂。（2）膨松剂配制秘方： 产气

18、速度控制 中和值控制第48页，共70页。例二氧化硫催化氧化实验模拟【催化剂】质量配比15V2O5、75硅藻土和10K2SO4，研磨、烘干、混合均匀形成。第49页，共70页。第50页，共70页。“化学实验小帮手”的设计目的是解决化学课教师既要讲课又要演示，老师两只手不够用，设计了这款主要功能是协助教师进行课堂演示实验的机器人：它有两条多自由度机械臂与教师协同操作，为实验带来便利；利用LED增强现实显示技术展示实验过程并分步讲解；同时后台实时记录、处理视频和实验数据并传输到用户的终端显示。项目的创新点有：机械臂协同操作、数据实时记录、实验视频直播、LED增强现实、实验分步讲解。第51页，共70页。

19、第52页，共70页。【高中化学项目式学习素材】酒精测试仪制作（乙醇性质） 抗氧化剂探秘（Vc、酚类性质） 从铜矿石到铜导线（铜冶炼） 制作个人专辑的CD（银镜反应、电镀） 化学实验小助手（二氧化硫催化氧化计算机技术）热敷袋和冷敷袋（热效应）第53页，共70页。4核心素养视阈下化学思维课堂的教学实践第54页，共70页。加德纳（多元智能创建者）谈学科理解：学科理解是教育唯一直接目标，如果一个人能把任何背景下所获得知识、概念和技能运用到与这些知识确实相关的新事件和新领域中，那么他就实现了理解，如果他不会运用所学知识或者选择不恰当的知识来解释变化的新形式，他就没有实现真正的理解。郑长龙认为，化学学科理

20、解是指教师知识结构对化学学科知识及其方式方法的本源性、结构化的认识。本质：指事物本身所固有根本属性 本源：一般指事物的根源，起源。符号表征逻辑形式意义系统第55页，共70页。追溯化学学科知识本源的角度2341化学知识最初产生需求是什 么？化学知识最初如何被科学社 群评价？化学知识最初产生理论有哪 些？化学知识最初产生技术条件有哪些？第56页，共70页。概念理论课的教学实践1“物质的量”案例“电离概念”案例【观点】重视化学概念理论本源理解，培养学科思维和学科文化。第57页，共70页。1概念理论课的教学实践amountofsubstance；oxidationreaction 、reduction

21、reaction；flametest；spontaneous（自愿的）；netionicequation（净离子方程式）【观点】HPS和STS融合模式值得关注第58页，共70页。元素化合物课基于社会中心的教学实践2“苯酚” 教学案例 “铁化合物”案例【观点】重视元素化合物“运用型” 角度和学科观念。理解，形成学科认识无机物性质认识角度：类别、价态、表律有机物性质认识角度：分子结构、官能团第59页，共70页。元素化合物课基于社会中心的教学实践2氯、硫、氮及其化合物如何教学？乙烯、乙醇、乙酸如何设计教学？【观点】社会性科学议题的教学新样态值得关注。第60页，共70页。【SSI课程的教学新样态】社会

22、性科学议题（Socioscientific Issues，SSI）指由当代 科学技术研究开发所引起的一系列与社会伦理道德观念和经济 发展紧密相关的社会性问题。通过对社会性科学议题的教学，发展学生思维与决策能力，已被国际科学教育界认为是科学教育的重要目标之一。普通高中 化学课程标准（2017年版）能说明常见元素及其化合物的应用（金属冶炼、合成氨等） 对社会发展的价值、对环境的影响。 能有意识运用所学的知识或寻求相关证据参与社会性议题的讨论（如酸雨和雾霾防治、水体保护、食品安全等）。第61页，共70页。现代化学科学特征(清华大学张希院士)功能创造现代化学科学结构实验理论计算化学实验是化学科学6大支柱之一，具有不可代替的学科价值和育人功