王磊长郡中学报告化学概念原理教学新论

化学概念原理教学新论

—发挥知识功能价值，促进学生认识发展

王磊

wangleibnu@126.com

北京师范大学化学教育研究所

2011.11.化学概念原理的分类物质组成与分类物质的微观构成物质的性质与应用化学反应的本质化学反应的类型化学反应的能量变化(含电化学)化学反应的规律(方向\限度\速率；规律等)电解质溶液(含离子反应)物质及其变化的定量认识化学用语其他必修模块概念内容旧课程概念原理内容物质的量物质的量（高一）离子反应离子反应（高一）氧化还原反应氧化还原反应（高一、二）原子结构原子结构（高一）元素周期律、表元素周期律、表（高一）化学键化学键（高一）化学反应速率化学反应速率（高二）化学平衡化学平衡（高二）原电池原电池（高二）物质分类新课程必修模块概念原理内容在旧课程中所处的学段如下物质能量方向、速率、限度类型化学反应原子的重新组合感受到反应有快慢感受到反应中有吸热、放热现象基本反应类型初中反应历程基元反应

理性分析化学反应的方向、快慢和限度化学能热能（定量计算）电能（理性分析）更加本质的认识氧化还原反应、离子反应选修必修旧键的断裂新键的生成感性认识化学反应的快慢和限度氧化还原反应的实质感性认识离子反应化学能热能（定性认识）电能（感性认识）对于概念原理内容深广度把握的建议（1）要有从整体课程认识概念原理发展顺序的意识，概念的发展具有层级设置的原因是学生的差异，必修课程面向的是全体的学生，并非全体学生以后都会从事化学相关专业的学习。这样的课程定位实质上是牺牲了大多数同学的利益，也不顾他们的认识水平和接受能力，这不是一个全面对素质教育的要求。（2）在学时有限的情况下，不可能将每一个概念的教学都拔高到高考水平上。这样会造成学生学习的困难，挫伤了学生选学选修化学的积极性。（3）必修和选修应该处理成不同的水平，必修为后续认识提供一个视角，深入发展和系统发展的任务放到选修中去讨论。一是要控制深广度，二是要预设发展渠道，拉开层次。（4）可以根据学校的情况变通灵活处理，对于好的学生和宽裕的学时下可以适当拓宽一下，但一定要注意练习和考试的难度控制。对于必修中具体概念原理内容深广度把握的建议电离：只介绍强电解质的电离，弱电解质的电离不作基本要求。离子反应：弱电解质参加的离子反应、复杂的氧化还原离子反应不作为基本要求。氧化还原：主要要求从化和价的变化判断是否氧化还原反应，并从电子的得失和转移来理解氧化还原反应，知道氧化剂和还原剂，氧化反应和还原反应，把这两对概念对立统一的认识就可以了。氧化产物、还原产物的判断、氧还性强弱的比较、电子守恒法计算、配平不作为基本要求。物质的量：阿伏加德罗定律及其推论不作为基本要求。化学反应限度和快慢：知道可逆反应存在一定限度、达到平衡状态的特点就可以了，不要求平衡移动规律。知道反应的快慢可以用速率定量描述，不做过高的要求。原电池：明白氧化还原反应和电池反应本质地一致性，电能和化学能可以相互转化。不要求构成条件及电极反应式。化学教学设计如何走向高水平发展观、结构观、建构观、整合观从去情景的知识教学到将“裸露”的知识“包装”起来从具体性知识传授到观念建构为本的教学从定义中心到基于认识发展的概念教学

从内容讲解－－问题驱动－－活动展开从低水平的探究式教学到高水平的探究式教学

从线性处理\加法减法到整合设计(乘法)从课时教学设计到单元整体教学设计用最合理的时间以最有意义的方式学习最有价值的内容开放性与实效性相统一化学概念教学的核心问题

为什么教？——概念的功能价值（理解与创造）教什么？——内容本体、思想方法、功能化怎么教？——学生缺什么？问题、证据、思维教得怎么样？——学生概念发展内涵及水平

我们需要：理解教学的基本结构加强对知识本质和学科思想的认识深刻体会知识的功能和价值深化对学生认识发展的了解了解不同的知识教学理念系统设计\结构呈现课堂教学我们提出：知识是有不同类型的，而且还是有不同层级的，具体性知识与观念性知识是不同的，知识不仅是静态的结论，还是生动的过程，更是思维的工具和方法。任何核心的学科概念其实都具有重要的认识方法论的教育价值和功能。我们提出观念建构为本的教学理论与方法，并认为学科核心观念的建构不仅仅是观点的获得与陈述，而更重要的应在于促进观念的认识功能实现。我们提出：知识解析为本的教学与认识发展为本的教学是两种不同的学科教学范式，二者之间有系统性的差异，即便是采用探究式教学、学生合作学习亦或是基于STS背景的教学也有可能是知识解析为本的教学，反之认识发展为本教学的重要教学方式和有效途径可以包括探究式教学、学生合作学习和基于STS背景的教学等。基于促进学生认识方式转变及认识发展的教学设计与实践是提高课堂教学实效性的根本所在。知识逻辑问题线索认识脉络情境素材\证据活动\任务过程学科思考学生思考教学思考课程思考具体类别概念的构成分析关键特征——概念内涵认识范畴——上属概念具体例证——下属概念相关属性——相关概念例如：化学变化、电解质、氧化物、离子反应概念外延过程性概念的构成分析

对象条件过程结果或状态电离、原电池、电解、水解、化学平衡移动关系性概念的构成分析

认识范畴关系变量变量关系化学反应速率、物质的量浓度、溶解度、溶质质量分数等化学规律、原理和理论的构成分析揭示的是事物之间的复杂关系——事实归纳、假说模型例如质量守恒定律化学平衡移动规律化学反应速率影响因素化学反应方向盖斯定律

水解原理电解工作原理过渡态理论、碰撞理论原子结构中的粒子数量关系核外电子运动规律电子排布构造原理

现象、问题、假说、模型、理论概念发展水平结构模型一级维度二级维度认知水平能力表现概念发展水平对概念本体的认识水平（输入编码过程——记忆与理解）要素化的认识记住复述、辨认具体化举例说明联系的认识组织用其它概念解释之纳入网络整合与其他概念的关系将概念作为认识工具和方法（输出——归类与转换）直接应用上位归类在新情境下的判断、选择、分析间接应用认识转换（作为认识方式）用于新问题的分析、设计、变换概念原理的教学从概念记忆到概念理解从概念解析到认识转变从概念获得到观念建构从概念学习到能力形成从单课时孤立设计到单元整体设计发展观、结构观、建构观、整合观从概念记忆到概念理解概念理解的内涵：认识对象本身的联系与真实世界的关系与已有知识的关系概念本质的抽象与概括概念外延的具体与变式概念关系的组织与整合正反例证实验模型关键特征分析抽象综合概括类比模拟概念辨析从概念解析到认识转变设置情境诱发学生的原有认识制造认知冲突促使学生怀疑原有认识提供新的认识模型运用新的概念模型解释冲突性事件比较新旧概念接受新的概念问题情境-结果预测-事实证据-反思建构现象事实-假设解释-自洽检验-反思建构从具体性知识获得到核心观念建构中学学科中的观念是指学生通过对学科中某一领域的学习所获得的对该领域的总观性的认识和理解。化学学科思想观念、科学思想观念、科学技术与社会关系的思想观念

第一类是居于化学学科中心的，具有持久迁移价值的，构成化学学科基础的概念原理和化学学科特有的认识论、方法论。例如：元素观、微粒观、能量观、结构与性质关系、物质转化的思想、反应限度的思想。第二类是普遍的科学思想观念、科学认识论和方法论，例如，平衡观、守恒观、分类法等。第三类是化学与技术、社会、生活的关系，例如，可持续发展、善待环境的思想、科学生活的态度等。中学化学中的三类基本观念从概念知识学习到认识能力形成核心概念具有重要的认识功能和价值基于核心概念的认识能力发展价值包括学生原有认识的转变认识角度的丰富和转换认识深度和层次的提升认识思路和程序的形成从单课时孤立教学设计

到单元整体教学设计支持多元化教学目标的实现支持多样化教学方式的使用支持多角度多层次的理解和应用教学目标核心化——不同课时之间共同围绕核心目标教学内容层级化——“能力—方法—观念—概念—实例”教学过程思路化——认识角度—认识程序—认识策略教学活动任务化------围绕概念所代表的关键问题设置学习任务，促使学生在解决问题任务的过程中经历概念所代表的认识角度、认识程序和认识策略的学习。基于探究的概念建立与基于问题解决的概念应用旨在建立或理解概念的探究活动的问题和任务主要指向概念的内涵，可以分为下面几类：寻找共同的关键特征；建构对现象和过程的本质原因的解释；研究事物变量之间的关系。旨在概念应用的问题解决活动的任务主要指向概念的功能价值和能力目标，如：运用有关概念原理预测物质性质、设计物质转化路径、完成物质分离或成分检验、解释分析实际现象产生的原因等。案例必修1“电解质和电离”教学设计课例1人们是如何利用导电性将物质分为电解质和非电解质的？哪些物质是电解质？实验学生自己概括电解质和非电解质特点教师明确定义并分析概念关键字词为什么不同的化合物会不同？氯化钠为什么会在水溶液或熔融状态下导电？这些自由移动的离子到低如何产生？从电离角度重新认识酸碱盐从导电性实验中还能发现什么？电解质与生命活动的关系课例2电器不能用手摸，为什么？本节课来研究电解质的电离。什么是电解质？要将下列物质分成两类，应该怎么分？能导电的物质一定是电解质吗？为什么？电解质一定能导电吗？电解质为什么能够导电？(为什么氯化钠固体不能导电而其水溶液可以导电？）哪些物质是电解质？哪些是非电解质？有人说，判断电解质与非电解质关键是看它在水溶液或熔融状态下是否可以导电，也有人说关键是看它本身能否电离，你同意哪种观点？重新认识酸碱盐的本质课例3我们要研究单一电解质在水中的行为氯化钠白色固体，溶解到水中后，你分别能“看到”什么？你的猜想？请设计实验证明。为什么在水溶液中氯化钠可以导电？水可以提供外力使钠离子和氯离子成为自由移动的离子，还有什么可以提供外力？电离的条件是什么？电离的结果是什么？是否其他物质也具有与氯化钠相似的行为？导电现象—电离行为——微粒种类和数量之间的关系？哪些物质在一定条件下可以电离？从这个角度怎样对化合物进行分类？如何用化学用语表示电解质这种行为？请分析盐酸、硫酸、氢氧化钠、氢氧化钡、硫酸钙、氯化铵的电离行为。重新认识酸碱盐的本质现给你一份100mL1mol/L的Al2(SO4)3溶液，你能想到什么？

电解质

反应

电离

离子导电（率）pH水溶液或熔融其他现象化合物物质基于现象、基于分类基于过程行为、基于微粒建立概念定义为本解析概念关键字词为本发挥概念功能价值为本基于概念定义讲解基于关键特征探究基于实际问题解决实验例证模型情境变化分类、解释预测、设计单向孤立思考和分析双向系统思考和分析微粒来源微粒种类微粒作用微粒数量“氧化还原反应”单元整体教学设计北京市第八十中学于乃佳必修1一、对氧化还原反应理论本体的认识①氧化还原反应社会价值微观实质宏观性质物质转化能量转化得失升降辨证统一还原剂氧化剂氧化性还原性环境、信息、生命活动能源、材料、食品电子定向移动分子热运动热能电能电解原电池④②③氧化还原反应二、氧化还原反应教学的核心价值和功能社会价值学科价值燃烧金属的腐蚀金属的冶炼制造各种电池生命体中的能量转化学科素养学科能力使学生建立起氧化还原观实现氧化还原知识的功能化从新的视角认识反应（建立起新的分类思想）从新的视角认识反应中的物质（从氧化性还原性角度认识物质）氧化还原观学会用氧化还原理论去研究物质性质及物质的转化指导后续元素化合物的学习理解氧化还原反应的本质指导电化学的学习金属、非金属单质氧化性还原性强弱的比较指导元素周期律的学习氧化还原知识功能化加深原子结构与性质关系的理解三、化学新课程标准和北京市模块学习指导意见对于氧化还原反应的学习要求

课程标准学习要求5．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5.1根据实验事实了解氧化还原反应的本质是电子的转移5.2能够利用化合价升降，判断反应是否为氧化还原反应。5.3对于简单的氧化还原反应，能够找出氧化剂和还原剂；能列举中学阶段常见的氧化剂和还原剂。5.4举例说明生产、生活中常见的氧化还原反应。初步学会从氧化还原反应的视角研究物质的化学性质。四、采用单元整体设计展开必修阶段氧化还原教学认识反应引领学生从化合价改变角度建立化学反应新的分类思想初步建立氧化还原观了解氧化还原反应的社会功能第一课时认识物质引导学生从氧化还原反应到看反应中的物质了解常见氧化剂、还原剂会预测物质具有氧化性或还原性第二课时研究物质引导学生利用氧化还原观去认识铁及其化合物实验探究物质的氧化性、还原性建立起以氧化还原为核心的科学思维模型，实现氧化还原概念功能化第三课时5.1、5.2、5.45.3、5.45.4教学过程的设计第一阶段第二阶段第三阶段第四阶段氧化还原与其他概念关系建构氧化还原概念历史和发展氧化还原概念的功能价值

概念间关系图的绘制氧化还原化学史介绍生产生活中氧化还原反应的举例谜语引入氧化还原概念的建构教学过程的设计第一阶段第二阶段第三阶段第四阶段从新的角度认识反应物的性质会预测物质的氧化性或还原性氧化剂还原剂概念功能体现

氧化剂还原剂概念的建构核心元素的判断实验探究物质的氧化性或还原性复习引入从新的角度认识反应教学过程的设计第一阶段第二阶段第三阶段第四阶段试剂分类不同价态铁的化合物分类预测物质的氧化性和还原性，并设计实验验证

归纳出研究物质氧化性还原性的程序实验探究前期准备学生交流本节课的收获创设情境生活中的补铁剂及说明书，引入本节课研究主题实验探究不同价态铁元素的氧化性还原性多角度多层面理解层级发展学科本质认识方式知识方法STS表层（知识）角度深度案例1：原电池（中关村中学）案例2：化学反应限度（北航附中）案例3：氯及其化合物（中关村中学）案例4：复习教学（陈经纶中学）增进学生对化学平衡状态和化学反应限度的理解增进学生对化学平衡移动的理解（判断、设计水平）提高学生分析、解决实际问题的能力成为研究其他平衡体系的理论工具案例：平衡常数——15中张绪姝、徐敏平衡常数、K-Q判据的功能和价值是什么？活动的目的是什么？想要促进、发展学生的何种认识？采用什么教学策略帮助学生形成认识？1.定量描述化学反应的限度2.K——对应多个平衡态3.K只随温度而变1.定量描述化学反应的限度2.K——对应多个平衡态3.K只随温度而变1.定量描述物质的溶解性2.S——对应多个质、剂关系3.S只随温度而变类比一定温度下，反应2A(g)B(g)的平衡