宋心琦化学科学发展与教学改革的几点思考PPT课件
中学化学教育改革
课程结构的改变意味着什么
• 选修模块和必修模块的关系与前者的相对 独立性 • 选修模块并不要求面向全体学生 • 各门课程的选修与必修模块的总和构成一 个个有针对性的符合学生个体特点的教学 计划 • 为学生的自主学习和发展提供了必需的时 间与空间 • 不要忘记对有发展潜力的学生的培养
情感态度价值观教育问题
化学教育改革研究的重点
• • • 新课标提出和强调的新理念 教材在教学活动中的作用 教学中如何全面落实三维教 育目标 • 探究性学习仍然是教学改革 的突破口
教材设计和编写时的考虑
• 如何领会并体现新课标提出的 基础性、 基础性、时代性和选择性原则 • 如何实现新课标规定的三维教 育目标：知识技能、 育目标：知识技能、过程方法 和情感态度价值观 • 确定知识和技能目标时应该区 分职业要求和素质要求
“基础性和时代性”的关系 基础性和时代性” 基础性和时代性
⊗学科基础的陈述方式和教育价值 学科基础的陈述方式和教育价值 是可变的。 是可变的。如对原子的认识
20－50年后化 ⊗关注学科的发展。 由 20－ 50年后化 学学科的面貌来审视某些知识技能的 价值 ⊗ 基础的教育价值并不是等同 的 。 如四类化学反应主要起着认识阶梯和 体验分类法的作用
关于过程方法教育的思考
• 教学过程是一个漫长、艰苦而又充满着激 教学过程是一个漫长、 情的过程 • 方法不仅依靠教师和教材的传授，教学过 方法不仅依靠教师和教材的传授， 程本身所涉及的、通过潜移默化、 程本身所涉及的、通过潜移默化、思考争 发现谬误和解题捷径的过程， 论、发现谬误和解题捷径的过程，都应当 纳入方法教育的范畴。 纳入方法教育的范畴。其中以学生对适合 自己的方法的发现和构建最有价值 • 对方法的领会与把握存在着因人因学科而 异和循序渐进的心理学特点
化学教学改革与.ppt
七 探究性学习仍然是教改的突破口
1. Pimental教授的科学素养观与方案 （8—12岁）简介
科学探究活动中最重要的阶段是什么？ • 观察（观察是一种习惯，也是一种能力） • 测量 记录 • 提出理论或假设（归纳法）
化学教学改革与 科学素质培养之我见
清华大学化学系 宋心琦 （100084） e-mail xqsong@
应试教育必不可取
• 割裂了学科知识体系的内在系统性， 对可持续发展极为有害
• 使学生能力结构严重失调 • 对学生品德（诚信）有可能造成损
害 • 有违“十年树木，百年树人”的教
• 验证并找出理论或假设中的不确定性
2. 介绍一个培养方案 3. 一套值得推荐的书
4。不仅限于实验探究，思考、求 证；再思考、再求证也是一种探 究性学习活动
5。应当注意的问题
● 着重于科学方法和科学精神的培 养
●尊重学生的兴趣，符合学生的认 知水平
● 教师的作用
*帮助学生把握探究问题的难度和范 围
考
由一堂关于盐酸的公开课 所想到的问题
• 为什么要探究盐酸的这些性质，它 在解决化学或生产实际问题时起什 么作用？
• 酸的化学中最重要的概念和事实是 什么？一般现象是什么，和什么因 素有关？
• 为什么家用清洗剂中多选用盐酸？
• 酸的腐蚀性都表现在哪些方面？
九 向法拉第学习些什么
• 拉法第在《圣诞科学讲座》 中以蜡烛的故事为题，成功 地进行了6次连续讲座。
*引导学生按照科学探究的步骤有序 地前进
*关心初学者在探究时容易出现的普 遍问题，如安全、数据和信息的质 量、综合和分析中的遗漏、无序的 工作方式、合理的评价等
对中学化学的主要任务专论和教材改革的看法_宋心琦
对中学化学的主要任务 专 论 和教材改革的看法 宋心琦 (清华大学化学系 北京 100084) 胡美玲 (人民教育出版社 北京 100009) 摘要 本文介绍了作者对中学化学教学和教材改革的一些看法。
涉及到中学化学教学的主要目标、任务,以及编写教材时应当突出的基本理念、化学基本概念和观念等问题。
本文对于中学化学教学各学段的主要着重点提出了看法。
对于分类法的意义、元素论、物质的静态和动态、化学计量关系和浓度概念等在中学化学教学和教材中的地位和作用,也简要地进行了讨论。
关键词 教材改革 分类法意义 元素论 物质的静态和动态 化学组成 化学计量关系在我们这个地球上,有着成千上万形形色色的物质,而且随着科学技术的发展,物质的数量仍在飞速地增长着。
如何来认识这个物质世界?化学的任务是什么?什么是一般人所应具有的最基本的化学观点或观念?这应当是科学教育的重要任务之一。
物理学家是从物质(物体)的物理性质,如晶形、密度、硬度、导电性、导热性、比热容等等来认识物质世界的,为此发展了许多测量的方法,并且依据测量的结果,对物质进行整理和分类。
于是便有了金属和非金属,导体、半导体和绝缘体等的区别。
这也是化学工作者和人们通常用来区分物质的常用方法。
简单分类法的优缺点分类是一种简单易行的、行之有效的科学方法。
在科学工作、经济工作和日常生活中都已得到了广泛的应用,如超级市场中的商品、药房的药架、图书馆的藏书等,莫不采用分类的方法。
生物学所采用的界、门、纲、目、科、属、种的7个分类单位(阶元),则更为严密。
尽管如此,人们在实践中,还是会经常遇到某些介于二者之间、归属不易确定的情况。
当分类时所依据的指标较多或不易量化时,这种情况就越普遍。
只有像开与关、现行习题和考题答案的对与错这样一些非此即彼的体系,才是截然可分的。
在化学中也经常会遇到类似的问题,例如介于典型金属和典型非金属之间的元素、介于强酸和弱酸(或强碱和弱碱)之间的酸(或碱)、介于典型离子键和典型共价键之间的化学键等等。
关于化学新课程教学的一些思考PPT共59页
了解化学反应类型的多样性、反应机理的复杂性、反应对条件的敏感性， 了解条件对反应方向、速率、限度的影响，认识实现化学反应的关键是使 用催化剂提高反应速率。认识反应伴随能量与混乱度的变化，了解化学反 应中化学能与热能、电能等形式能量的转化。了解人们如何创造新物质--设计与实现物质的转化与合成。
理科教学帮助学生学会学习。 理科综合考试注重测试考生将所学知识和技能应用于新情 景中的能力，预测考生的学习能力、进一步发展和深造的可能 性。自学能力强的人，可以依靠自己不断地从各种途径获取知 识或信息，与时俱进，适应社会的发展与进步。化学科考试说 明指出的，高考主要测试的是考生已有和潜在的学习能力。 从某种角度看，自学能力要以一定的知识积累为前提，要 在其他能力的基础上逐步形成。诸如观察能力、实验能力、理 解能力、信息获取和处理能力、数学工具的运用能力、思维能 力等等，都是自学能力所需要的。自学能力的形成有赖于其他 能力的支持。反过来，自学能力的提高又会促进其他能力的发 展。 善于观察的人能从自然现象、生产生活现象与事物、模型、 图表中敏锐、全面地感知和获取信息。在此基础上通过自己的 思考，分析、归纳、推理、想象、抽象，提取事物所隐含的特 征、变化的规律或发现新的问题，并利用文字或图表描述获得 的信息和发现的问题，与他人共同研究和使用。
关注实验与探究能力的考查 理科学习离不开实验。实验能力的强弱，是决定理科学习 潜力的关键。随着新课程的推进，理综考试还要求考生能通过 实验或分析、推理、归纳对一些简单问题进行初步探究，并用 适当的方式表达和交流。 实验能力包括：按实验方案用正确实验操作程序完成实验 的能力、通过感官和仪器观察实验现象的能力；记录、分析实 验现象、对实验结果或实验数据进行处理得出结论的能力；为 说明、验证或解决某个问题设计特定的实验方案（包括绘制实 验装置图）的能力。 实验能力的形成离不开平时学习中的实验操作实践。有些 人认为，高考用纸笔考实验，只是纸上谈兵，用“黑板实验”、 “口头实验”、“笔头实验”足以应付高考，这是片面的。考 试说明指出，“高考实验试题力求对真正做过实验的考生有利， 而有意使在平时学习中只看不做、只动口不动手的考生不易得 分”，考纲和考试说明中提供的实例证实了这一点。
中学化学课程、教材及教学 的改革与研究PPT文档共81页
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
中学化学课程、教材及教学 的改革与研究
26、机遇对于有准备的头脑有特别的 亲和力 。 27、自信是人格的核心。
28、目标的坚定是性格中最必要的力 量泉源 之一， 也是成 功的利 器之一 。没有 它，天 才也会 在矛盾 无定的 迷径中 ，徒劳 无功。- -查士 德斐尔 爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿．丘吉 尔。 30、我奋斗，所以我快乐。--格林斯 潘。
高中新课程化学实验教学的实践与几点思考PPT文档共54页
56、死去何所道，托体同山阿。 57、春秋多佳日，登高赋新诗。 58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴 理荒秽 ，带月 荷锄归 。道狭 草木长 ，夕露 沾我衣 。衣沾 不足惜 ，但使 愿无违 。 59、相见无杂言，但道桑麻长。 60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
பைடு நூலகம்
谢谢！
高中化学课程标准指导下的理论教学问题
高中化学课程标准指导下的理论教学问题宋心琦【专题名称】中学化学教与学【专题号】G37【复印期号】2010年10期【原文出处】《化学教学》(沪)2010年6期第1～5页【作者简介】宋心琦，清华大学化学系（北京100084）。
【关键词】EEUU系统地讲述元素化学，并辅以相关的大量化学实验，是上个世纪40年代前后高中化学教材普遍采用的呈现方式，也是化学教学采用的主要形式。
其后，随着物质结构实验研究成果的积累和相应理论的发展，对化学物质的研究，逐渐由“见著而知微”的传统认知方式，转而成为兼有“见著而知微”和“见微而知著”相结合的方式，也就是现在常说的由宏观和微观两个层面来探究物质世界的认知方式，从而促进了20世纪中后期高中化学（包括大学基础化学）教材和教学要求的变革。
显著的标志之一，是以物质结构为中心的有关理论和以化学热力学为基础的有关理论的引入，并被认为是化学课程的两根主线。
量子化学和理论化学成为化学中新生领域之后，借助于计算机技术的发展和应用软件的不断问世，促使化学学科的面貌产生了很大的变化。
关于化学已经理论化和化学已经从定性科学转化为定量科学一类见解，影响甚广，对中学化学的学科面貌和相应的教学理论有着深刻的影响。
一、什么是初等化学的核心理论和化学专业教育不同，中学化学教学学时较少，教学目标也较侧重于全面科学素质的培育。
为了能够反映出化学学科的发展现状，特别是相关理论的发展现状，只能在少而精原则的指导下，对内容极其丰富的元素化学进行精简（现行课程中只保留了一些代表性比较突出的典型元素和它们的主要性质），从而使得物质结构理论知识和粗浅的化学热力学理论得以引进初等化学的教材和教学之中。
从科学教育的基本任务来看，这种改变应当认为是一种进步，因为有利于扩展和深化人们对物质世界的认识水平，也可以视为对基础性和时代性原则的一种体现。
随着科学技术和化学学科本身的不断发展，尽管初等化学的教学目标不会有太大的变化，但是教学内容的改变却是不可避免的，特别是现代化学实验技术的引入，更是迫在眉睫。
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• 镓铝合金也有类似作用
单质 Ga: 熔点：29.78oC ; 沸点：2403oC
有可能构成实时供氢的燃料电池.
周期表还能提供什么启示和信息？
Chemical Newsletter 2007/14（Purdu U）
正确认识基础性和时代性的关系
• 有学科发展轨迹中永远起作用的基础；也有为 构建学科基础服务的“基础”。后者如4类基本 反应；“化学元素”不变的概念；基本的化学 键类型；“惰性气体”等等。
• 基本概念或理论是不断发展的。例如原子、分 子；化合物-物种；物质导电机制；酸和碱等等
• 应当重视那些对学科和新技术发展持续起作用 的基础知识和基本概念；它们的建构、发展过 程和视角的变化。更应当从新的科技发展中吸 取养分。这是进行情感态度价值观教育的着力 点
基础不仅限于化学
• 第一个稀有气体化合物的发现，源于物理 概念的运用 O2+[PtF6]- 和 Xe+[PtF6]-的对比：O2和Xe 的第一电离能相近，两种盐的晶格能相近
• 无机富勒烯（WS2,MoS2等）的发现，源于 几何学的考虑：正六边形网格的变化
• 石墨烯制备的最简便方案：源于对物质表 面黏附力差别的应用
• 学科教育落后于学科的现状，从而使 学生学习兴趣下降，生源水准下滑。 表现为理论滞后、实验技术滞后、教 学改革滞后
• 学科面目模糊方向不明—过分重视能 够做什么，而不是能够知道什么
• 什么是化学的大问题
参考文献：Philip Ball: What chemists want to know.
Nature 442, 3 August 2006, 500-502
值得进一步思考的问题
• 选择这类实验体系来探究类似于空气组成问题时， 共同的前提假设：同名分子间的不可区分性
• 用气体分压或分体积的改变来提供有关气态化学 物质变化的信息时，理论依据是什么－气体摩尔 体积；理想气体ＰＶＴ之间的关系
• 某些单质或化合物和氧发生反应的条件和氧化物 的组成与性质（在水中的溶解度，是否和氮也能 反应等）－化学物质体系的物理性质和化学性质
化学学科的大问题
• 如何设计具有特殊功能和动态特性的分子 • 细胞的化学基础 • 如何制造未来的能源、空间和医药所需的
材料 • 思维和记忆的化学基础 • 生命在地球上是如何开始的。在其他世界
中，何地和如何才会出现生命 • 如何发现全部元素的可能组合，据估算数
量级将大于1014；合成产率能否达到100%
磁场诱导下的变色体系
丁铎尔效应的应用
Yadong Yin et al: A simple magnet can control the color of a liquid, making new technologies possible.. 全文见Angew.Chem.,July 3,2007
氢动力能源新设想
牛顿名言的启示
• 如何理解牛顿关于“巨人肩膀”的 名言所包含的治学之道
• 巨人在哪里？－所有学科教育共有 的任务
• 如何才能爬上巨人的肩膀？－具备 台阶的基础才是有效的基础
• 不仅要看得远，方向还要对
化学实验体系三要素
⊗符合探究目标而且不确定因
素最少的化学反应体系
合理的实验装置，包括安全 措施等
除汞新技术
• C&ENs July 7, 2008 Latest News 报道：
• 破损废旧袖珍荧光灯泡（CFLS）中残 汞处理一直受到关注。R.Hurt 发现由 亚硒酸钠和谷胱甘肽（C10H17O6N3S） 反应制成无定形粉状纳米硒和汞能够 生成无生物活性的HgSe，24小时内可 除去近99.9%的汞。单个灯泡的用量 仅10mg,而常规除汞剂如硫、锌、活 性炭等用量为数克至数千克。
打印出来的计算机芯片
• MIT的年轻科学家 Jacobson继电 子纸,电子油墨之后,提出了在塑料 片上直接打印出计算机芯片的设想
• 电子纸 • 电子油墨 • 可以用打印方法制造的芯片
摩擦化学和高速硬盘
• 摩擦化学是力化学的一个分支， 要求体系内至少有一相为固相。
• 一艘新油轮失火的原因 • 与机械、筑、飞行器、润滑系发现绿色水母蛋白为什么得奖
• 荧光标记法是一种常用于研究某些动态过程的示 踪技术。如研究菲啶溴红和小牛胸腺DNA中不同 碱基对的络合稳定性和DNA的热变性
• 研究活性生物分子如DNA的变性过程，需要对原 初过程干扰微弱的荧光探针，绿色水母蛋白可能 能够解决这个问题。因而获奖
• 更为根本的问题：是否所有化学体系都应当能够 发射荧光？根据光化学原理（分子调控概念） A＋hν A*A+ΔH（非辐射弛豫） A+ hν′(荧光或磷光），etc
合理而且有序的实验步骤和 合乎规范的操作技术
实验与探究性学习
• 案例1: 拉瓦西测定空气组成的实验
步骤1 2Hg ＋O2 2HgO 步骤2 2HgO 2Hg ＋ O2 步骤3 步骤2得到的O2和步骤1剩余的N2混合， 得到“原来”的空气
• 学习要点： 1。为什么选择 Hg ？(Hg的沸点:356.6oC;HgO的分解温 度:约500oC;HgO不溶于Hg) 2。为什么3个步骤都有必要性？ 3。还能想到些什么？(物理和化学变化的差别和共同点)
实验与探究式学习
• 案例2：空气组成测定体系的选择
4 P ＋ 5O2 2P2O5
1。已知S、C、Mg、Na、蜡烛等都可以满 足什和么P空是气最中佳的选O择2发？生燃烧反应的条件，为 2。对这个探究性实验来说，为什么以Hg方 案最为理想？（通过与Hg方案的对比） 3。 实施“磷”方案时，最重要的前提假设 是什么？（磷可以把空气中的O2用尽） 4。采用“磷”方案时，除去经典的体积测 定法外，还能想到哪些方法？
统等领域的关系 • 硬盘转速与摩擦化学的关系
法拉第的名言
•潜移默化地进行情感态度价值观的教 育。“蜡烛的火焰能把暗处照亮，而 金刚石的璀璨在没有火焰照亮时却什 么都没有”
•在讲到华丽的色彩和像长笛一样的蜡 烛时，“不要做美丽的奴隶”;“所有 这些知识才是有意义的，而美丽并没 有什么用处”
化学学科的现状和问题