教师培训课件：化学新课程的教学设计与实施

1、化学新课程的教学设计与实施化学新课程的教学设计与实施发言提纲一、教学设计的含义二、教学设计的逻辑发展三、化学教学本质的思考四、新课程背景下教学设计的几种类型发言提纲一、教学设计的含义教学设计是运用现代学习与教学心理学、传播学、教学媒体论、系统方法等相关的理论和技术，来分析研究教学中的问题和需求，确立解决它们呢的途径和方法，试行解决方法，评价试行结果，并在评价基础上改进设计的一个系统的计划过程。它具有智力性、创造性和可重复性等特点，对教学工作具有明确的指向性和自觉性，从而减少盲目、避免失误的作用，其根本目的是为了提高教学的质量和效率。新课程背景下的化学优质课堂教学设计要求化学教师运用系统科学方法

2、，根据正确的教育思想和化学教学原理，分析教学问题，确立教学目标，针对具体的教学对象和教学内容，对化学教学的总体结构、整个程序及其具体环节所作的预期的行之有效的教学策划。 我们不妨说：教学设计是运用系统方法对各种课程资源进行有机整合、对教学过程中相互联系的各个部分做出整体安排的一种构想，即为达到教学目标对教什么、怎么教以及达到什么结果所进行的策划。一、什么是教学设计教学设计是运用现代学习与教学心理学、传播学、教学媒体论、系统教学设计（课前）教学设计的实施（上课）教学设计与实施后的评价（课后） 反馈、修订现在的教学设计就是原来的教案，只不过是换了个名字而已 教学设计与教案：首先是有联系的，但无论是

3、内容与外在形式都有差别。教学设计教学设计的实施教学设计与实施后的评价（课后） 教案与教学设计的区别在概念范畴上在设计的出发点上在内容上在目标陈述上目标维度、主体等不同教案课时计划，是以课时为单位的具体教学方案教学设计宏观设计和微观设计：一个学科、一门课程、一堂课、一个问题教案从教材或教师设想的问题出发 ：课堂教师教材，较少从学生会出现哪些问题考虑 教学设计既重视教师的教，更重视学生的学，怎样使学生学得更好，达到更好的教学效果 ，要体现理论的指导教案一般包括教学目的、教学方法、重难点分析、教学进程、教具的使用、课型、教法的具体运用，时间分配等 教的方案教学设计有教学目标分析、教材内容分析、学习重

4、点目标阐明、学情分析、教学策略的制定、媒体的分析使用及教学评价等 学的方案教案与教学设计的区别在概念范畴上教案课时计划，是以课时为（2）教学设计的内容 A、教学目标设计 B、教学内容设计（任务、资源） C、教学过程设计（教师、学生状况） D、教学策略、方法设计（教学条件） E、教学组织设计（综合） F、教学评价设计（自评、过程）（2）教学设计的内容 A、教学目标设计（3）教学设计的基本层次课程教学设计学段教学设计单元教学设计课时教学设计（3）教学设计的基本层次课学单课教师培训课件：化学新课程的教学设计与实施（4）化学教学设计流程（4）化学教学设计流程学习需要的分析是一个系统的调查研究过程，其主

5、要目的是：(1)发现学习者学习中存在的问题；(2)分析产生问题的主要原因，以确定在教学设计时解决该问题的方法和途径；(3)分析现有的教学资源及约束条件，以便解决该问题的可能性；(4)分析问题的重要性，以确定优先解决的教学设计课题。学习需要的分析是一个系统的调查研究过程，其主要目的是：(1二、学习对象的分析学习对象的分析即分析学生，是解决教学的起点问题，包括学生的起点能力、已有知识以及认知方式三个方面的分析。(1)学生的起点能力分析学生的起点能力就是指学生学习新知识必须具备的原有知识、技能的准备水平。研究表明，起点能力与智力相比对新知识的学习起着的作用更大。学生的学习过程是一个新、旧知识与技能相

6、互作用的过程，是学生运用已有的知识与技能不断获取新知识、获得新能力的过程。但由于遗忘等多方原因的影响，致使学生对已有的相关知识不清晰、不准确，相关技能不熟练、不到位，给新知识与能力的学习带来了一定的困难。上述这些能力构成了学生习得“学会配制一定物质的量浓度的溶液”的技能所必须的起点能力。起点能力是学生学习新知识技能的必备条件，是决定新知识技能学习成效的关键。因此，教师应通过各种有效的手段和措施，了解和确保学生具备学习新知识能所必备的起点能力。 二、学习对象的分析学习对象的分析即分析学生，是解决教学的起(2)学生已有知识的分析 科学研究和教学实践表明，学生已有的知识或生活概念会直接影响到学生对科

7、学知识的学习，科学概念的理解及科学习惯的养成，特别是那些错误的概念在学生头脑中往往是根深蒂固的，它会对学生理解科学概念起到阻碍的作用，比如影响对实验及现象的观察和解释，影响对教师及教材提供重要信息的阅读和理解等。(2)学生已有知识的分析 科学研究和教学实(3)学生认知风格的分析在教学实践中不难发现，学生对科学知识进行思考或反映时有着不同的认知风格。认知风格是指学生个体偏爱的加工、处理信息的方式，表现在个体对外界信息的感知、注意、思维、记忆和解决问题的方式上。(3)学生认知风格的分析在教学实践中不难发现，学生对科学知三、学习内容的分析 教科书是实现课程目标的一种教学资源，它以一定的教学内容和编排

8、形式来具体体现课程标准中课程目标的要求。通常教学中，它是教师教和学生学的直接依据。新课程倡导“用教材教”，而非“教教材”。因此，在化学新课程课堂教学设计前要进行教学分析。所选择的教学内容要适应学生的学习能力，以学生现有的知识和能力为起点，以他们的生活经验为桥梁，能循序渐进地引导学生进入新的学习情景中，能提高学生的科学素养。化学教科书内容的分析着重解决四个方面的问题，即分析教科书内容的知识类型、学习内容之间的相互联系、教学内容的重点和难点，教科书知识的价值等。三、学习内容的分析 教科书是实现课程目标的一1.教科书内容和知识类型的分析 教材内容的分析首先要确定教材所呈现内容的知识类型。化学的学习内

9、容知识类型主要有基本概念和原理、元素化合物知识、化学计算和化学实验等四大类型。(或者说化学教学内容包括化学基础实验、基本技能、科学态度和科学方法四个方面)。分析学习内容的知识类型就是确定教材内容属于何种类型，并根据各自的特点设计不同的教学策略和教学方法。例如，化学概念的教学设计要尽可能通过生动的化学实验或事实来形成概念，突出概念的关键特征和概念之间的相互联系与区别，重视概念的应用，加强概念与元素化合物知识的密切联系，而不是让学生死记硬背概念，要把握住概念的深广度，不要过分强调定义的严密性，注意概念形成的阶段性、发展性和可接受性等。1.教科书内容和知识类型的分析 教材内容的2.教科书内容相互联系

10、的分析(1)分析教科书内容在教科书前后内容中的相互联系，明确学习内容在整个教材体系中的地位作用，准确把握教学内容的深广度。(2)分析教科书内容与学生已学习过的内容有哪些联系，在以后的学习中又有哪些发展，使新知识的学习实现意义建构，逐步形成完整系统的知识结构。(3)分析教科书内容与学科内容间的相互联系，体现课程间的综合；重视分析化学知识与社会实际以及工农业生产的联系，体现科学技术与社会的密切联系，引导学生从多个角度分析和解决实际问题，获得尽可能全面的知识。2.教科书内容相互联系的分析(1)分析教科书内容在教科书前化学世界中的自发过程化学能与电能案例展示化学世界中的自发过程化学能与电能案例展示学前

11、知识从氧化还原反应中了解电子转移;从化学能与热能转化中了解能量转化原因。一、教学内容分析是电化学学习的基础;是氧化还原反应本质的应用与拓展;是能量转化的补充与完善.本课位于人教版化学必修2第二章第二节，是电化学的重要知识。 学中知识以氧化还原反应为基础研究化学能与电能的转化;原电池工作原理原电池构成条件。学后知识选修模块“化学反应原理”继续从定量角度研究化学反应与能量。学前知识一、教学内容分析是电化学学习的基础;是氧化还原反应本 内容标准是“举例说明化学能与电能的转化关系及其应用” 活动与探究建议“实验：用生活中的材料制作简易电池”课标要求分析 改：题目由“原电池原理及其应用” 改为“化学能与

12、电能”。增：增加了火力发电的原理。删：删去了金属的腐蚀。新: 内容呈现新颖多样，设置多种栏目。新旧教材对比分析 内容标准是“举例说明化学能与电能的转化关系及重点：(1)认识化学能转化为电能对现代化的重大意义。(2)初步认识原电池概念、反应原理、构成条件。二、教学重点确定与分析新课标在内容标准上要求”举例说明化学能与电能转化关系及其应用”；在活动与探索建议中要求：实验：用生活中材料制作简易电池。以上种种迹象表明：本节课研究重心发生转移，更加重视了化学能与电能的转化，对原电池原理及其应用在本课要求不高。本课主旨就是让学生通过讨论认识到化学能可以直接转化为电能；并且通过实验探究的方式证明电能又可以以

13、化学能的形式储存起来形成电池。二、教学重点确定与分析新课标在内容标准上要求”举例说明化学能三、教学对象分析 从学生知识储备上看,学生只有氧化还原反应知识为基础，对电仅存在一定的感性认识,还未形成理性思维。 从学生的心理特点来看,高一的学生对新鲜事物有强烈的好奇心和探索欲望。 从思维发展的层次上看, 学生的抽象思维和探索能力尚不成熟,这就决定了他们还不能成为完全独立的探索主体,探索活动需要在教师的组织引导下,有目的、有计划地进行。三、教学对象分析 从学生知识储备上看,学生只有氧 教学难点确定 难点：通过对原电池实验的探究，引导学生从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质。 教学难点确定 难点：通

14、过对原电池实验的探究，引导学四、教学目标制定(2)过程与方法了解科学探究的一般过程。认真实验、仔细观察现象、合理分析数据, 不断提高科学探究能力。(1)知识与技能认识化学能可以直接转化为电能。初步认识原电池的反应原理及构成条件。 (3)情感态度与价值观体验科学探究的艰辛与喜悦。赞赏化学学科对社会发展所做的贡献，关注能源 问题。 四、教学目标制定(2)过程与方法了解科学探究的一般过程。教学设计的成败教学目标的制定教学设计的成败教学目标的制定教学目标设计需要考虑：教学目标的设计教学目标的定位教学目标的表述教学目标设计需要考虑：教教学目标的定位教学目标的表述教学目标设计定位化学教学目标知识与技能过程

15、与方法情感、态度价值观科学素养教学目标设计定位化知识与技能过程与方法情感、态度价值观科教学目标的功能定位指导化学教学内容与化学教学方法的选择 为化学教学过程提供依据 为化学教学评价提供依据 指引学生化学学习 教指导化学教学内容与化学教学方法的选择 为化学教学过程提供依对教学目标的理解教学目标出发点落脚点教学内容学生实际教学情景教学活动教学评价对教学目标的理解教学目标出发点落脚点教学内容教学情景教学评价教学目标的表述 认知性学习目标教学目标 技能性学习目标 体验性学习目标教学目标的表述 认知性教学目标 技能性体验性 认知性学习目标的水平用词理解 解释 说明 区分 判断认识 了解 看懂 识别 能表

16、示说出 列举 知道 记住 找到 认知性学习目标的水平用词理解 技能性学习目标的水平 用词初步学会初步学习 技能性学习目标的水平 用词初步 体验性学习目标的水平用词 初步形成 树立 保持 发展 增强意识 体会 认识 关注 遵守体验 感受 体验性学习目标的水平用词 初步形(2)过程与方法了解科学探究的一般过程。认真实验、仔细观察现象、合理分析数据, 不断提高科学探究能力。(1)知识与技能认识化学能可以直接转化为电能。初步认识原电池的反应原理及构成条件。 (3)情感态度与价值观体验科学探究的艰辛与喜悦。赞赏化学学科对社会发展所做的贡献，关注 能源问题。 案例化学能与电能教学目标(2)过程与方法了解科

17、学探究的一般过程。(1)知识与技能五、教学方法与学习方法选择 为了有效完成教学目标，凸显重点，突破难点，采用建构主义理论下“任务驱动法”, 任务驱动法不仅是一种教学方法,同时也是一种学习方法。其模式如下:展示材料 发现问题 提出任务 学生分组活动 教师一旁引导 学生主动探索 获取信息 内化概括抽象形成概念理论任务驱动信息处理五、教学方法与学习方法选择 为了有效完成教学目确立依据。 “任务驱动法”从学习者的角度说,可以帮助学习 者明确学习目标,排除盲目学习；从教师的角度说，“任务驱动法”是建构知识板块的一种手段，一个任务即是一个知识板块。通过任务确定、完成、对完成任务情况的评估实现知识的建构。确

18、立依据。 “任务驱动法”从学习者的角度说,可以帮助学思维建立 思维突破 学生思维主线 原电池设计与研究 火力发电原理分析 化学能 电能 原电池组成部分任务驱动主线实验一：原电池原理 探究 讨论一：火力发电利弊讨论二：如何实现化学能 电能实验二：组装原电池 学生活动主线思维应用 思维细化 化学能与电能明线暗线思维建立 思维突破 学生思维主线 原电池设计与研究 实验探究 获取新知问题引导 搭建平台创设情境 引入新课总结归纳 形成认识应用反馈 拓展提升第一环节第五环节第四环节第三环节第二环节六、教学过程五环节实验探究 获取新知问题引导 搭建平台创设情境 引入新课总结归教师培训课件：化学新课程的教学设

19、计与实施任务三:通过实验探究方法研究化学能如何直接转化为电能。驱 动 分组实验记录现象提出质疑组内交流投影学生所画的探究装置图 实验探究,获取新知第三环节教师引导加深理解任务三:通过实验探究方法研究化学能如何直接转化为电能。驱 动实验1ZnZnCu实验4A实验3ZnZn投影内容：展示学生设计的探究装置实验2ZnCuAH2SO4H2SO4H2SO4H2SO4实验1ZnZnCu实验4A实验3ZnZn投影内容：展示学生设第一组实验内容实验序号实验1实验2实验步骤锌片插入稀硫酸锌片和铜片不连接插入稀硫酸实验现象思考问题寻找答案问题:怎样实现实验2中锌片上气泡向铜片上转移组内交流列出想法实验1Zn实验2

20、ZnCu第一组实验内容实验1实验2实验步骤锌片插入稀硫酸锌片和铜实验序号实验3实验4实验步骤将锌片和锌片用导线连接，插入盛有稀硫酸的烧杯中，在导线之间接入灵敏电流计，观察现象。将锌片和铜片用导线连接，插入盛有稀硫酸的烧杯中，在导线之间接入灵敏电流计，观察现象。实验现象思考问题寻找答案问题1：反应中哪种物质失去电子？哪种物质得到电子？ 问题2：电子从Zn到溶液中H经历了哪种途径？问题3：导线在这个过程中起到什么作用？组内交流列出想法ZnCu实验4A第二组实验内容ZnZn实验3A实验序号实验3实验4实验步骤将锌片和锌片用导线连接，插入盛有原电池的电极：负极：电子流出的一极（如上述原电池中的锌片）正

21、极：电子流入的一极（如上述原电池中的铜片）(3)动画模拟原电池的电极：(3)动画模拟 总结归纳,形成认识第四环节收集信息 整理材料 形成认识 概念理论 总结归纳，内化抽象电极反应式：负极：Zn片： Zn 2e- = Zn2+（氧化反应）正极：Cu片： 2H+ 2e- = H2 （还原反应）原电池：将化学能直接转变为电能的装置。总反应式: Zn+2H+=Zn2+H2任务四：学生讨论总结 总结归纳,形成认识第四环节形成认识 总结归纳，内化 引导学生对所设置的问题进行讨论，分析不能直接转化的原因。然后引导学生对三、四实验进行探究，通过实验探究发现三、四实验中化学能可以直接转化为电能，这就使学生在潜意

22、识中完成了对原电池概念知识的第一次建构；当学生观察到“铜片上有气泡”这一反常现象时，又会产生认知“冲突”，此时，及时对学生进行了问题式引导，学生产生三个问题：1.反应物中哪种物质失电子，哪种物质的电子？2.电子从Zn到溶液中H+经历了哪种途径？3.导线起了什么作用？通过这三个问题的解决，学生就可以清楚Zn失去电子以导线为桥梁传给了Cu， H+在Cu片获得电子变为氢气形成气泡，从而又实现认知的“顺应”，这就使学生完成对原电池概念知识的第二次建构；此时，教师抓住最佳教育时机，演示原电池工作原理的动画模拟课件，实现微观世界宏观化，抽象问题具体化，进一步加深对原电池概念、原理的理解。这就使学生完成对原

23、电池概念知识的第三次建构。此时，教师回过头来，引导学生将获得结论数据以表格化的形式整理出来，形成概念术语，从而完成了对原电池概念知识的最终建构！ 设计意图：1.通过四次知识建构，突出了教学重点,突破了教学难点。2. 通过学生自主实验，培养了学生的观察能力、动手操作能力，数据处理表格化能力，概念形成术语化能力！ 引导学生对所设置的问题进行讨论，分 应用反馈,拓展提升第五环节有下列材料：镁条、铜片、铁片、导线、金属夹、手电筒用小灯泡（或发光二极管）、果汁（橙汁、苹果汁、柠檬汁等）、500mL烧杯，请设计一个能使电流表指针发生偏转的原电池。方式：最好先独立设计，动手试验，边做边改进，也可与邻座同学相

24、互讨论和观摩，或请老师指导。实验用品及操作实验现象结论任务五：利用下列材料设计一套电池装置，试说明它由哪几步组成？ 应用反馈,拓展提升第五环节有下列材料：镁条、铜片、铁片七、学习评价设计1.对原电池概念、组成、工作原理等知识掌握程度。 知识评价 评价方式自我评价、同学互评、师生互评等1.在实验探究过程中学会那些方法，各种技能有没有提高。2.在执行学习任务过程中所采取的态度以及与其他同学老师合作情况。 过程性评价七、学习评价设计1.对原电池概念、组成、工作原理等知识掌握程新课程背景下的教学设计是怎样的呢？让我们看一下教学设计的逻辑发展。新课程背景下的教学设计是怎样的呢？让我们看一下教学设计的逻辑

25、二、教学设计的逻辑发展1、直觉设计：任课教师凭主观愿望和直观感觉进行的讲课准备。教师先把教学内容弄懂，再准备一些问题和练习，写出教案（讲稿），在课堂上照本宣科，依靠读、讲、背、练，加上简单的教学组织，就可以完成教学任务。原始的、初级的，理论指导作用不强，缺乏经验，规范性、实践效果不能保证 二、教学设计的逻辑发展1、直觉设计：任课教师凭主观愿望和直观教学设计的逻辑发展2、经验教学设计：以教学实践中积累的经验为依据，以过去的教学经历为模板进行设计，也可是以老带新、集体讨论备课，教相同课程的教师，要统一教学要求、统一教学进度、统一教学范例、统一练习、统一试题，用经验来规范统一教学设计的教学管理模式，

26、把经验设计正统化、规范化。 经验本身的局限性和科学性的不足，设计的质量难以得到保证，无法使教学设计符合不同程度、不同学习水平学生的需要。不利教师的创造性和个性发挥。优点：随教学经验的积累，教学设计的目的性、自觉性和水平都有所提高教学设计的逻辑发展2、经验教学设计：以教学实践中积累的经验为教学设计的逻辑发展3、试验设计：先根据某些理论或假说进行验证性教学实验，然后在总结教学试验情况、形成实践规范的基础上进行教学设计。教学经验被总结成规律（假说）乃至逐步发展成相应理论后，人们开始进行各种局部试验乃至大规模试验，总结教学实践的规范，把它作为教学设计的基础。 优点：比较深刻地概括了教学实践经验，使设计

27、依据的可靠性增强，设计质量有所保证，加快了经验的累积过程，也对理性认识起到了检验、修正、完善、发展作用，促进了教学水平的提高和成熟 缺点：设计质量受到理性认识的正确性、完备性以及试验有效性和可靠性水平的影响。教学设计的逻辑发展3、试验设计：先根据某些理论或假说进行验证教学设计的逻辑发展4、系统设计：依据比较完备的教育理论，以先进的教学理念和现代教育理论为指导，在特定的教学环境中运用系统工程方法所进行的教学活动的总体规划和课时教学活动的构思和设计 教学理论准确地转化成实践，教学效果具有较强的可预见性。教学设计提升到新的层次，代表了当今教学设计的最高水平，是教学设计的质的飞跃。 突出以学生为中心，

28、重视对学生学习心理的分析和研究，依据学生化学学习的规律设计教学活动 教学设计的逻辑发展4、系统设计：依据比较完备的教育理论，以先教师教学设计的三重境界悟其渔识授人以渔授人以鱼第一境界第二境界第三境界教师教学设计的三重境界悟其渔识授人以渔授人以鱼第一境界第二境具备良好的知识结构形成的上位的认识方法积累丰富的默会知识完备的学科教学知识灵活的课堂设计能力教师怎么教？ 具备良好的知识结构形成的上位的认识方法教师怎么教？ 教学中最有价值的知识重要的科学基本概念及科学概念之间的联系；科学探究的技能和方法。 重要的科学基本概念及科学概念之间的联系（李晶)教师知识：从上到下课堂教学：从下到上哲学观点跨学科的主

29、题学科视角、核心概念和方法基础知识、基本技能教学中最有价值的知识重要的科学基本概念及科学概念之间的联系；教师的认识教学过程中学生的认识PCK教师的认识教学过程中学生的认识PCK积累丰富的默会知识“默会知识”或“缄默知识”或“隐性知识”“默会知识”一词首先由匈牙利裔英国哲学家波兰尼（M.Polanyi)1958年在其个人知识一书中提出来的，用来表达哪些不可言明，不可解释的但却在一定的情景中才能更好地发挥作用的知识，在日常生活中，默会知识要远远多于明确知识，默会知识是镶嵌在实践活动中的；是情境性的、个别化的；只可意会不可言传的，不能加以批判性反思的。积累丰富的默会知识“默会知识”或“缄默知识”或“

30、隐性知识知识的冰山模型显形知识（是什么、为什么）主要是事实和原理的知识存于书本，可编码（逻辑性）、可传递（共享性）、可反思（批判性）缄默知识（怎么想、怎么做） 本质上是理 解力和领悟 存于个人经验（个体性）、嵌入实践活动（情境性）知识的冰山模型显形知识存于书本，可编码（逻辑性）、可传递（共三、化学教学本质的思考关于课堂教学：课堂上让学生获得什么，教给学生怎样的知识？这实际是明确目标定位问题和学科知识的本质问题。课堂上让学生怎样获得知识，即教师怎样教的问题，也是我们常说的关于课堂上教学方法问题。这些属于化学教学的本质问题。课堂上让学生多长时间获得知识，每节课让每位学生都有收获，这属于课堂教学效率

31、和有效性问题。三、化学教学本质的思考关于课堂教学：在中学有限教学时间内教师要把学科最本质的东西传授给学生，教师就要深入认识自己所教学科发展、价值、知识层次以及学科教学知识等。化学教学过程是学生在教师的有目的有计划的指导下，积极主动进行科学探究活动，掌握基础知识、基本技能、学科思想，发展能力，学会科学探究方法，建构化学基本观念，形成科学世界观及其个性全面发展的过程。在中学有限教学时间内教师要把学科最本质的东西传授给学生，教师（一）与时俱进的认识化学学科1、化学学科的发展 2、化学科学的基本特点3、化学学科价值 4、化学学习的基本领域 5、化学学习的表征 6、现代化学特点 7、化学要解决的6个基本

32、问题8、21世纪化学的4大难题 （一）与时俱进的认识化学学科1、化学学科的发展 1、化学学科的发展 化学科学和化学的定义是与时俱进的，古代文明中的化学首先开始于火的使用，后来发展起来的烧制陶瓷，冶炼铜器、冶炼铁器、炼丹术、炼金术都是古代化学。直到大约300年前，化学还不是科学，只是一种技艺。19世纪恩格斯定义化学为研究原子的科学，因为化学变化是原子改变其几何位置而本身不变的变化。进入20世纪，1900年已知的分子数55万种，到了1999年12月31日，美国化学文摘登记的分子、化合物的数目已超过2340万种。在20世纪的100年中，没有任何其他学科创造或发现了如此众多的新分子、新材料、新药物来满

33、足人类生活、健康和信息航天等高新技术的需要。这是化学对人类的极大贡献，因此人们把20世纪的化学定义为研究分子的科学。 1、化学学科的发展 化学科学和化学的定义是与时俱进的，古代文1、化学学科的发展21世纪化学的研究对象从分子扩充到“化学物种”2009年3月24日chem.reg.no.登录的化学物种已达10573万个，其中合成4493万个，识别的生物分子序列（例如DNA、蛋白质）6080万个。化学物种可以分为多个层次：（1）原子层次（2）分子片层次（3）结构单元层次（4）分子层次（5）高分子层次（6）生物分子层次（7）超分子层次（8）活分子层次（9）纳米分子和纳米聚集体层次（10）原子和分子的

34、宏观聚集体层次（11）复杂分析体系及其组装体的层次（12）分子钱、分子开关、分子马达等分子器件（13）分子计算机等分子机器。上述各种化学物种可以总称为“泛分子”或广义分子，因此可以说21世纪的化学是研究泛分子的科学。（摘自对徐光宪院士的访谈） 1、化学学科的发展21世纪化学的研究对象从分子扩充到“化学物（1）多尺度计算化学2013年诺贝尔化学奖因给复杂化学体系设计了多尺度模型的三位美国科学家马丁卡普拉斯、迈克尔莱维特及亚利耶瓦谢尔而共享了奖项。他们的研究的开创性在于他们让经典物理学与迥然不同的量子物理学在化学研究中并肩作战，以前化学家必须二选其一，依靠用塑料球和棒创建模型的经典物理方法的优势在

35、于计算简单且能为大分子建模，但其无法模拟化学反应。而如果化学家选择使用量子物理学计算化学反应过程，巨大的计算量使得其只能应付小分子，为此在20世纪70年代，这三位科学家设计出这种多尺度模型，让传统的化学实验走上了信息化的快车道。（1）多尺度计算化学2013年诺贝尔化学奖因给复杂化学体系设诺贝尔化学奖评选委员会当天发表声明中说，现在，对化学家来说，计算机是同试管一样重要的工具，计算机对真实生命的模拟已为化学领域大部分研究成果的取得立下了汗马功劳，通过模拟，化学家能更快获得比传统实验更精确的预测成果。诺贝尔化学奖评选委员会当天发表声明中说，现在，对化学家来说，（2）组合化学（选修6实验教材中有介绍

36、）组合化学是一门将化学合成、组合理论、计算机辅助设计及机械手结合一体，并在短时间内将不同构建模块用巧妙构思，根据组合原理，系统反复连接，从而产生大批的分子多样性群体，形成化合物库然后，运用组合原理，以巧妙的手段对库成分进行筛选优化，得到可能的有目标性能的化合物结构的科学。（2）组合化学（选修6实验教材中有介绍）组合化学是一门将化教师培训课件：化学新课程的教学设计与实施组合化学的出现大大加速了化合物的合成与筛选速度，有人作过这样的统计：1个化学家用组合化学方法26周的工作量，就需要10个化学家用传统化学方法花费一年的时间来完成。组合化学的出现是药物合成化学上的一次革新，是近年来药物领域的最显著的

37、进步之一。组合化学出现以前，新材料的开发一直沿用试凑法，效率很低。进入20世纪90年代以来，组合化学在材料合成领域取得了突破性进展。现在，组合化学实验装置已经高度自动化，可以同时得到102103量级的反应产物。组合化学的出现大大加速了化合物的合成与筛选速度，有人作过这样2、化学科学的基本特点（1）化学哲学基础描述；化学科学是实验性较强的科学之一；化学学科使用特定的概念和原理；化学科学有自己的一套科学语言；化学科学具有较强的经验性；化学科学与工业联系比较密切。 化学实验、化学思维方法、和化学语言是高中化学学科的三大特色。 2、化学科学的基本特点（1）化学哲学基础描述；2、化学科学的基本特点（2）

38、吴国庆：化学家不仅从宏观上对物质的性质和变化进行进行观察和描述，更重要的是从微观结构上对其进行解释，以深刻把握物质变化的本质规律。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。2、化学科学的基本特点（2）吴国庆：3、化学学科价值 化学是在分子水平上研究物质的结构、组成、性质和变化规律的自然科学。化学是一门中心的、实用的和创造性的科学。（美布里斯罗 化学的今天和明天）化学人类进步的关键。（美西博格，1979年在美国化学会成立100周年大会上的讲话）3、化学学科价值 化学是在分子水平上研究物质的结构、组成、性4、化学学习的基本领域 美国国家教育标准：可观察现象的宏

39、观世界原子 、分子、离子等构成的微观世界化学式、方程式、元素符号构成的符号世界和数学世界4、化学学习的基本领域 美国国家教育标准：1982年苏格兰格拉斯哥大学科学教育中心的约翰斯顿教授首先提出化学学习的三重表征。教师应联系三重表征进行教学，帮助学生完成三重表征的意义建构。5、化学学习的三重表征 知识符号表征宏观表征微观表征1982年苏格兰格拉斯哥大学科学教育中心的约翰斯顿教授首先提5、化学学习的三重表征 从宏观、微观和符号三种水平上认识化学知识，并建立三者之间的内部联系，从而形成化学学科特有的思维方式。（ 山东师范大学毕华林）5、化学学习的三重表征 从宏观、微观和符号三种水平上认识化学化学学习

40、的四重表征钱扬义等人首次提出曲线表征，由此将三重表征发展为四重表征宏观表征、微观表征、符号表征和曲线表征。曲线表征：平面内所有符合某个条件的点的集合，整个条件是点的坐标为某个方程的解。是指将化学变化中的数据变化以定量的曲线的形式在坐标轴中记录下来，其中曲线的起点、拐点和终点反应化学反应中的变化趋势，是将宏观表征和微观表征联系起来的桥梁。四重表征相互联系，组成一个有机体，有助于学生全面、透彻的认识和理解化学物质及其变化，同时也能培养学生对定量、图像、信息处理的能力。化学学习的四重表征钱扬义等人首次提出曲线表征，由此将三重表征应用四重表征解决盐酸和碳酸钠和碳酸氢钠的PH变化宏观表征描述过程中的实验

41、现象，微观表征和符号表征分析曲线中各个点、线中的离子浓度变化并书写所发生反应的方程式。曲线表征：让学生预测盐酸滴定碳酸氢钠和碳酸钠的PH变化曲线。应用四重表征解决盐酸和碳酸钠和碳酸氢钠的PH变化宏观表征描6、现代化学特点 21世纪化学科学的挑战委员会著超越分子前沿（美）提到：21世纪化学和化工的研究对象已不限于分子，要超越分子以上的各个层次，直到有组织的化学体系，包括材料、器件、活的细胞，甚至整个器官。21世纪的化学和化工超越化学科学的传统界面，渗透到化学能起重要作用的生命科学、材料科学、能源科学、信息科学、国防和安全科学等重要领域中。6、现代化学特点 21世纪化学科学的挑战委员会著超越分子前

42、7、化学要解决的6个基本问题 合成与生产制造最重要（发现新方式、方法以创造新分子并生产它们）物质的化学变化和物理变化（不仅从原子、分子和化学键的角度解释化学转化，而且设法观察单个分子在反应中的细节。）分析、分离和控制（分析领域的问题，包括分离、识别、成像和测量化学物质并确定其分子结构。）计算与理论（21世纪正经历由假说驱动的科学与技术向信息驱动的科学与技术转变，应用计算机预测未知物质的性能、预测化学和物理过程的途径，以及设计生产制造有用物质的最优过程）化学与生物学、医学的界面材料的设计和制作7、化学要解决的6个基本问题 合成与生产制造最重要（发现8、21世纪化学的4大难题 化学反应理论（化学的

43、第一根本规律），建立精确有效而又普遍适用的化学反应的含时多体量子理论和统计理论。结构和性能的定量关系（化学的第二根本规律）这里的结构和性能是广义的，前者包括构型、构象、手性、粒度、形状和形貌等，后者包括物理、化学和功能性质以及生物和生理活性等。生命现象的化学机理，即生命化学难题，充分认识和彻底了解人类和生物的生命运动的化学机理纳米尺度难题，纳米分子和材料的结构与性能关系的基本规律。8、21世纪化学的4大难题 化学反应理论（化学的第一根本规律（二）化学教育的价值是什么？化学教育的价值要解决学了化学和没学化学有什么本质的区别？学生将来从事律师、演员、汽车维修等与化学没有直接联系的职业，中学化学学习

44、经历将给他们留下什么？学生通过学习化学一方面可以满足他们认识物质世界和生命世界的需要，从而促进自身发展，另一方面化学课程作为理科课程的一部分，应反映和满足社会需求。为每位学生奠定科学素养基础；给每位学生提供独特的认识世界的视角；帮每位学生完善理性思维结构；让每位学生形成基本的化学观念。（二）化学教育的价值是什么？化学教育的价值要解决学了化学和没1、普通高中化学课程标准中对“三维”目标的描述 （1）知识与技能 了解化学科学发展的主要线索，理解基本的化学概念和原理，认识化学现象的本质，理解化学变化的基本规律，形成有关化学科学的基本观念。获得有关化学实验的基础知识和基本技能，学习实验研究的方法，能设

45、计并完成一些化学实验。重视化学与其他学科之间的联系，能综合运用有关的知识、技能与方法分析和解决一些化学问题。 1、普通高中化学课程标准中对“三维”目标的描述 （1）知识与（2）过程与方法经历对化学物质及其变化进行探究的过程，进一步理解科学探究的意义，学习科学探究的基本方法，提高科学探究能力。具有较强的问题意识，能够发现和提出有探究价值的化学问题，敢于质疑，勤于思索，逐步形成独立思考的能力，善于与人合作，具有团队精神。 在化学学习中，学会运用观察、实验、查阅资料等多种手段获取信息，并运用比较、分类、归纳、概括等方法对信息进行加工。能对自己的化学学习过程进行计划、反思、评价和调控，提高自主学习化学

46、的能力。 （2）过程与方法（3）情感态度与价值观 发展学习化学的兴趣，乐于探究物质变化的奥秘，体验科学探究的艰辛和喜悦，感受化学世界的奇妙与和谐。有参与化学科技活动的热情，有将化学知识应用于生产、生活实践的意识，能够对与化学有关的社会和生活问题做出合理的判断。赞赏化学科学对个人生活和社会发展的贡献，关注与化学有关的社会热点问题，逐步形成可持续发展的思想。 树立辩证唯物主义的世界观，养成务实求真、勇于创新、积极实践的科学态度，崇尚科学，反对迷信。热爱家乡，热爱祖国，树立为中华民族复兴、为人类文明和社会进步而努力学习化学的责任感和使命感。（3）情感态度与价值观 发展学习化学的兴趣，乐于探究物质变化

47、高中课程标准从三方面规定了对学生科学素养的培养，这意味着化学教学不仅要提供给学生基本的化学知识、技能和方法，更重要的是从化学的视角认识科学、技术、社会、生活方面的有关问题，在面临与化学有关的社会问题挑战时，能做出更理智、更科学的决策。 高中课程标准从三方面规定了对学生科学素养的培养，这意味着化学2、化学课程要教给学生什么教育所给予人们的无非是当一切已学过的东西都忘记后所剩下来的东西。（劳厄 M.Vonlaue）是学生通过化学课程的学习，所形成的从化学的视角认识事物、解决问题的思想、观点和方法，即植根于学生头脑中的化学基本观念。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

48、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。（宋心琦） “剩下来的东西”是什么呢？我认为是思想意识、思维方法、看问题角度、形成的化学基本观念和对待世界的态度。2、化学课程要教给学生什么教育所给予人们的无非是当一切已学过3、化学教学的层次化学基本观念学科方法学科思想科学探究的过程基础知识基本技能3、化学教学的层次化学基本观念学科方法学科思想科学探究的过程金字塔型的知识结构：哲学科学主题学科观念和方法事实知识上位迁移下位迁移认识途径与方法 归纳演绎教师知识：从上到下课堂教学：从下到上金字塔型的知识结构：哲学科学主

49、题学科观念和方法事实知识上位迁现在的教学内容主要是已被前人证实的知识系统，是基础，但在这个系统中探求认识发展的规律则易于造成知识的“堆栈”现象，好的知识结构应该是金字塔结构，在这个结构中最有效的发展就是在“事实”的基础上不断地向上做方法的提升，也就是从事实提升为学科观念和方法，再由此提升到科学主题层面，进而提升到哲学层面。在提升中所获得的认识才是最有价值的知识。站在这个结构上看教学，思路才能开阔简洁，游刃有余，如果站在事实层面进行知识和教学经验的堆垒，实际上是一种“把种子磨成面粉的教学”而不是在学生的心灵里种下化学的种子。这个发展是有限的，也是低效的。现在的教学内容主要是已被前人证实的知识系统

50、，是基础，但在这个原理：非自发的氧化还原反应装置：组成条件应用：氯碱工业、电镀、电冶金装置：组成条件原理：自发氧化还原反应应用：化学电源、金属的腐蚀和防护化学能电 能电解池原电池电化学基础知识结构图原理：非自发的氧化还原反应装置：组成条件应用：氯碱工业、电镀核心概念基本概念事实知识能量可以由一种形式转化为另一种形式，但能量转化是守恒的利用氧化还原反应，通过一定的工艺设计，可实现化学能和电能的相互转化对于自发的氧化还原反应，可以通过一定的工艺设计实现由化学能到电能的转化。对于非自发的氧化还原反应，可以通过外加电源装置实现由电能到化学能的转化。原电池的概念原电池的组成电极反应离子放电顺序电极反应电

51、解池的概念电解池的组成水果电池铜锌原电池电解氯化铜溶液电解氯化钠溶液电镀铜电解精练电冶金金属的腐蚀与防护双液原电池各种电池电化学单元的核心概念核心概念基本概念事实知识能量可以由一种形式转化为另一种形式，【季平教什么知识】 知识本身又可以大致分为事实性知识（现象性知识）：就是关于“是什么”和“怎么样”的知识（是基础）概念性知识：是关于概念与原理性知识。如质量守恒定律，阿伏伽德罗定律等。（规律性知识）方法性知识：是关于程序和方法性的知识。解题步骤、比较的方法等（科学方法）价值性知识：就是关于功能和意义的知识。阿伏伽德罗定律的的意义等。（哲学思考）【季平教什么知识】知识达到每一层面都具有不同的知识水

52、平，所以可将知识分为四个水平。如同样是事实性知识，人们对他的理解分为四个水平，即现象性知识、概念性知识、方法性知识和价值性知识，对所学四个层面的知识，人们都会有四个不同的理解水平。知识的四个层面决定着知识点的完整性，而知识的四个水平可以揭示或者可以评价一个人对知识的理解程度。知识达到每一层面都具有不同的知识水平，所以可将知识分为四个水最低水平的教学，最糟糕的、最能引起学生厌学的是将概念性知识、方法性知识和价值性知识统统当符号讲。研究发现教师在本学科知识上的主要差距不是在知识面上而是在知识的深度上。教师要教一个知识点发展一个知识点。最后会有一种贯通的感觉，这时候教师的专业知识迈上一个新台阶。最低

53、水平的教学，最糟糕的、最能引起学生厌学的是将概念性知识、特殊说明的是方法性知识必须深挖学科本质，才能总结方法，训练和提升能力，特别是高级思维能力的训练。高级思维能力是指在信息获得、加工、监控中，思维超越了一般层次所表现的能力。批判质疑、发散联想、科学推理等是人类的一种高级科学思维形式。特殊说明的是方法性知识必须深挖学科本质，才能总结方法，训练和钟志贤在综述前人研究的基础上指出，所谓高级思维就是问题解决，就是决策，就是批判性思维，就是创造性思维。高级思维是在高级学习活动中逐渐发展的，高级思维活动不是让学生局限于对事实性知识的回忆当中，而是要进行一些比较、分析、评价、调查研究、实验设计、创造等系列

54、活动，因为问题解决能力、决策能力、批判性思维、创造性思维等高级思维的发展，仅仅通过简单的重复性的回忆性的活动是无法培养的，必须让学生投入到更高一级的学习活动中去。钟志贤在综述前人研究的基础上指出，所谓高级思维就是问题解决，如电化学的教学构建认识模型电化学认识模型 针对的认识对象可以包括原电池和电解池，其共性在于2大核心要素：电势差和闭合回路；其差异在于能量的转化方向不同，由此构成认识电化学的2大认识维度，原理维度和装置维度。原理是电能与化学能相互转化得以实现的基础，自发的氧化还原反应为化学能向电能的转化提供了电势差，外加电场则为电能向化学能的转化提供了电势差。原电池或电解池装置是能量转化的充分

55、条件，其核心是由电子导体和离子导体共同构成闭合回路。原理维度以氧化还原反应为基础，包括电极反应物、电极产物、过程，同时包含可观测量、即反应现象；装置维度包括原电池和电解池里面所有装置要素，即失电子场所（负极材料或阳极材料）、电子导体（导线）、离子导体（电解质溶液或盐桥、膜）、得电子场所（正极材料或阴极材料）。如电化学的教学构建认识模型电化学认识模型 针对的认识对象横向知识（多角度认识化学知识）案例：化学教学中多角度理解化学反应从物质用途的角度理解化学反应从分类角度理解化学反应从产物的角度理解反应从实验的角度理解反应从工业生产的角度理解反应从物质结构的角度理解反应从定量角度理解反应从物质转化的角

56、度理解反应从学科联系的角度理解反应从历史的角度理解反应横向知识（多角度认识化学知识）案例：化学教学中多角度理解化（三）化学基本观念 观念是自身知觉、意识、思想、理智的对象。简单地讲就是“客观事物在人脑里留下的概括性的认识”。观念具有三个本质的特点：一是来源于客观的物质世界，二是人的主观性，三是观念的能动性。因此，我们认为观念是来源于主体所接触的客观物质世界，在主体的头脑中形成的，能动的反映客观世界和支配主体改造客观世界的意识。观念是思维活动的结果但又不是一般性的看法，而是能够影响人的思想和行动的一些一般性的看法，因而具有较强的概括性和广泛影响性。（三）化学基本观念 观念是自身知觉、意识、思想、

57、理智的对象。化学基本观念，是指学生通过化学课程的学习，在深入理解化学学科特征的基础上所获得的对化学的总观性的认识。是指人们对化学科学的根本看法。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，它具体表现为个体主动运用所学的化学思想、方法和知识考察周围事物和处理问题的自觉意识或思维习惯。它具有普遍而强有力的适用性，对个体的发展具有规范和导向作用。化学基本观念，是指学生通过化学课程的学习，在深入理解化学学科化学基本观念的形成既不可能是空中楼阁，也不可能通过大量记忆化学知识自发形成，它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

58、炼而形成。是学习者深入思考和内心体验的结果。它是学习者对不同层次化学知识的总结提升，是对化学具体知识的超越，学习者概括、提取了化学科学领域最具有广泛迁移作用和持久价值的化学思想和化学方法，并转化为自己的知识素养和情感素养，体现了学习者思维的深刻性与综合性。它既是对化学学科知识的认识，也是对化学学科本身的认识。当然化学基本观念会影响着学生分析和解决实际问题的价值取向和行为方式。化学基本观念的形成既不可能是空中楼阁，也不可能通过大量记忆化（1）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的化学知识。（2）另一方面，从基本观念形成的

59、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，深刻理解有关的知识，并通过具体应用，不断提高头脑中知识的概括性水平。（1）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2、高中化学课程标准解读中提到：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、科学实践能力2、高中化学课程标准解读中提到：科学素养有4个层面的6个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进化（化学

60、与可持续发展）科学观念与化学核心观念科学观念化学核心观念化学基本观念是一个与“化学核心知识”密切联系的概念，是对化学科学的本质、特征、价值的基本认识，是化学知识的核心和精髓。化学基本观念化学核心概念1化学核心概念2化学核心概念n概括提炼迁移应用化学知识1(1)化学知识1(2)化学知识1(n)化学知识2(1)化学知识2(2)化学知识2(n)化学知识n(1)化学知识n(2)化学知识n(n)化学基本观念、核心概念、具体知识间的关系化学基本观念化学核心概念1化学核心概念2化学核心概念n概括提炼迁移应用化学知识1(1)化学知识1(2)化学知识1(n)化学知识2(1)化学知识2(2)化学知识2(n)化学知