化学教学论答辩答辩PPT
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对国外一个研究 案例的分析
使用来自TIMSS1的10个题目
学生回答中使用的概念和连接 的数目作为得分依据
学习物理的学生知识整合层次 高于学习生物和地理的学生
对国内相关内容 的整理
分析课程标准 研究教科书
1 TIMSS：The Third International Mathematics and Science Study，第三次国际数学和科学研究
3.1 研究的准备工作
ΔH<0 放热 ΣE反>ΣE生
旧键断裂，新键生成
微观过程
导致
化学反应原理
从能量角度
电子转移
定向 移动
本质
电流
导致 氧化还原
原电池
反应 原理
自发进行的负极发生氧化反应，正极发生还原反应， 从而在外电路中产生电流的过程
应用
本质
化学电池
ΔH>0
吸热 ΣE反>ΣE生
反应物、生成物的总能量不同 宏观原因
“化学反应通常伴随能量变化”
“吸热反应和放热反应跟反应条 件没有直接的关系”
对△H与Q 不能区分
“焓变就是体系从外界吸收或放出 的热量Q”
3.4 结果的讨论与分析
题目序号：2
对键能和反应热的 定量认识
表3.2 被试第2题的正答率
正答率
年级 高一 高二 高三
对应人数/百分率% 25/51.0 38/95.0 17/94.4
“物质的状态对化学反应中能量的 变化影响较大”
3.4 结果的讨论与分析
题目序号：4
化学能与热能之间 的转化
表3.4 被试第4题的正答率
低水平
水平……
水平4
中
水平3
间 水
平
水平2
起点
水平1
2.2 学习进程的本质
序列
“地图”
位置
下一步去哪儿？
2.3 学习进程的构成
构成 要素
目标表现 过程变量
成就层次 学习表现 评价
2.4 学习进程的特征
基于对理科教育和认 知心理学等的研究
关注有生成性的 学科知识和实践
描述的是上下限之间 的不同层次的成就
发展长廊
Carpenter,Lehrer（1999） 认知导向教学
1.2 学习进程的研究现状
2001年： NRC1报告 “知道学生所 知道”：”教 育评价要整合 学习进程的研 究”
2005年： NRC报告2： 课程、教学 与评价要相 互联系，学 习进程是实 现这种效果 的潜在工具
Smith等：原子 分子理论
ΔU(内能)
ΔG(吉布斯自由能) 本质 向环境做的最大有用功
ΔG<0
计算
ΔG=ΔHTΔS
ΔG=0
反应自发
反应平衡
应用
燃烧热
ΔG>0 反应不自发
定义
101 KPa，1 mol可燃物完全燃烧生成稳定的化合物时所放 出的热量
化学反应与能量概念图
中和热
定义 在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成1 mol水时的反应热
南京师范大学硕士毕业论文答辩
中学生“化学反应与能量” 学习进程的研究
答 辩 人： 苗 宁 专 业： 课程与教学论（化学） 指导老师： 李广洲 教授
2012.05.14
1
问题的提出
本 论
2
文
主
要
内
容4
相关理论梳理 实践研究过程 结论与反思
1.问题的提出
具备基本科学素养 的仅占3.27%
22.5%
理科教育
解 决
2010年，我国第八次公民科学素养调查结果
学习进程
1.1 学习进程的提出背景
Aristotle
教育要适应儿 童年龄阶段
古 代
学习进程的 萌芽
Comenius （17世纪） 要建立适应儿童 年龄特征的学校 教育制度
Bruner（1960） 螺旋式课程
近
Brown,Campione（1994）
代
访谈摘录：
“化学键断裂会放出能量，因为生 活中爆炸是产生能量的”
物质结构的 知识有欠缺
“水中的化学键为H-OH”
3.4 结果的讨论与分析
题目序号：3
对化学反应机理的 理解
表3.3 被试第3题的正答率
正答率
年级 高一
高二
高三
对应人数/百分率% 15/30.6 33/82.5 18/100
访谈摘录：
“化学反应放出的能量是由物质的 性质决定的，与状态无关”
依赖于教学 需要实践验证 有多种可能的途径
2.5 学习进程的验证
外推法
逻辑推 理法
构
建
有
效
横向代表
性
抽样法
结
果
课堂干 预法
有 效 性
纵向代表 抽样法
2.6 学习进程的教育价值
教学
课程标准
学习进程 促进
教师专业化发展
评价
3. 实践研究过程
4、结果分析 3、访谈实施 2、问卷测试 1、准备工作
3.1 研究的准备工作
问卷编制
试题 选择
研究课程 标准
征求一线 教师意见
宏观 定性 理论
微观 定量 实践
高考题或高 考模拟题
3.2 问卷的编制与实施
被试选择与问卷测试的实施
年级
被试
总人数 测试时 /人 间/min
金陵中学 扬子中学
高一
49
40
37
12
高二
金陵中学 40
40
40
中华中学 扬子中学
高三
18
40
Βιβλιοθήκη Baidu
9
9
3.3 访谈的设计与实施
电流通过电解质溶液或熔融的电解质, 在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程
Φ=ΦΘ+(RT/nF)ln(氧化态/还原 态)
比较氧化剂、还原剂的相对强弱 判断原电池的正负极 计算原电池的电动势
判断氧化还原反应进行的方向和次序 判断氧化还原反应的限度
应用
氯碱工业、电镀、电解精 炼、金属防护
3.2 问卷的编制与实施
Catley等：进化
Kennedy等：浮 力
Mohan等：碳循 环
注： 1 NRC：National Research Council美国国家研究理事会
2 K-12年级理科学业成绩测试的设计
2. 相关理论梳理
本质
概念
构成
学习 进程
特征
验证
教育价值
2.1 学习进程的概念
终点
•学习进程（Learning 高水平 Progressions）是学生 学习和调查研究一个 重要知识或实践领域 时，其思维随着时间 推移逐渐变得更加复 杂的一种假定描述。
热能变化
H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g)；△H = －183 kJ/mol 举例 热化学方程式 表现
表示
化学能与电能 分类 转化
电解池
反应 原理
计算
电极电势的计算
ΔG=-nEF
计算
能斯特方程 表达式
ΔS(熵变) 与T之商 热效应
等T等P
ΔS=ΔH/T 等压
ΔH(焓变)
等容
分类
ΔH=ΔU+Δ（PV）
研究课程标准 征求中学化学教师意见
设计题目
访谈实施
参考国外访谈问题
分层抽样
各年级人数：9人 包含年级：初三——高三
3.4 结果的讨论与分析
题目序号：1
对化学反应吸热放热 的宏观认识
表3.1 被试第1题的正答率
正答率
年级
高一 高二
对应人数/百分率%
37/75.5 31/77.5
高三 16/88.8
访谈摘录：
使用来自TIMSS1的10个题目
学生回答中使用的概念和连接 的数目作为得分依据
学习物理的学生知识整合层次 高于学习生物和地理的学生
对国内相关内容 的整理
分析课程标准 研究教科书
1 TIMSS：The Third International Mathematics and Science Study，第三次国际数学和科学研究
3.1 研究的准备工作
ΔH<0 放热 ΣE反>ΣE生
旧键断裂，新键生成
微观过程
导致
化学反应原理
从能量角度
电子转移
定向 移动
本质
电流
导致 氧化还原
原电池
反应 原理
自发进行的负极发生氧化反应，正极发生还原反应， 从而在外电路中产生电流的过程
应用
本质
化学电池
ΔH>0
吸热 ΣE反>ΣE生
反应物、生成物的总能量不同 宏观原因
“化学反应通常伴随能量变化”
“吸热反应和放热反应跟反应条 件没有直接的关系”
对△H与Q 不能区分
“焓变就是体系从外界吸收或放出 的热量Q”
3.4 结果的讨论与分析
题目序号：2
对键能和反应热的 定量认识
表3.2 被试第2题的正答率
正答率
年级 高一 高二 高三
对应人数/百分率% 25/51.0 38/95.0 17/94.4
“物质的状态对化学反应中能量的 变化影响较大”
3.4 结果的讨论与分析
题目序号：4
化学能与热能之间 的转化
表3.4 被试第4题的正答率
低水平
水平……
水平4
中
水平3
间 水
平
水平2
起点
水平1
2.2 学习进程的本质
序列
“地图”
位置
下一步去哪儿？
2.3 学习进程的构成
构成 要素
目标表现 过程变量
成就层次 学习表现 评价
2.4 学习进程的特征
基于对理科教育和认 知心理学等的研究
关注有生成性的 学科知识和实践
描述的是上下限之间 的不同层次的成就
发展长廊
Carpenter,Lehrer（1999） 认知导向教学
1.2 学习进程的研究现状
2001年： NRC1报告 “知道学生所 知道”：”教 育评价要整合 学习进程的研 究”
2005年： NRC报告2： 课程、教学 与评价要相 互联系，学 习进程是实 现这种效果 的潜在工具
Smith等：原子 分子理论
ΔU(内能)
ΔG(吉布斯自由能) 本质 向环境做的最大有用功
ΔG<0
计算
ΔG=ΔHTΔS
ΔG=0
反应自发
反应平衡
应用
燃烧热
ΔG>0 反应不自发
定义
101 KPa，1 mol可燃物完全燃烧生成稳定的化合物时所放 出的热量
化学反应与能量概念图
中和热
定义 在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成1 mol水时的反应热
南京师范大学硕士毕业论文答辩
中学生“化学反应与能量” 学习进程的研究
答 辩 人： 苗 宁 专 业： 课程与教学论（化学） 指导老师： 李广洲 教授
2012.05.14
1
问题的提出
本 论
2
文
主
要
内
容4
相关理论梳理 实践研究过程 结论与反思
1.问题的提出
具备基本科学素养 的仅占3.27%
22.5%
理科教育
解 决
2010年，我国第八次公民科学素养调查结果
学习进程
1.1 学习进程的提出背景
Aristotle
教育要适应儿 童年龄阶段
古 代
学习进程的 萌芽
Comenius （17世纪） 要建立适应儿童 年龄特征的学校 教育制度
Bruner（1960） 螺旋式课程
近
Brown,Campione（1994）
代
访谈摘录：
“化学键断裂会放出能量，因为生 活中爆炸是产生能量的”
物质结构的 知识有欠缺
“水中的化学键为H-OH”
3.4 结果的讨论与分析
题目序号：3
对化学反应机理的 理解
表3.3 被试第3题的正答率
正答率
年级 高一
高二
高三
对应人数/百分率% 15/30.6 33/82.5 18/100
访谈摘录：
“化学反应放出的能量是由物质的 性质决定的，与状态无关”
依赖于教学 需要实践验证 有多种可能的途径
2.5 学习进程的验证
外推法
逻辑推 理法
构
建
有
效
横向代表
性
抽样法
结
果
课堂干 预法
有 效 性
纵向代表 抽样法
2.6 学习进程的教育价值
教学
课程标准
学习进程 促进
教师专业化发展
评价
3. 实践研究过程
4、结果分析 3、访谈实施 2、问卷测试 1、准备工作
3.1 研究的准备工作
问卷编制
试题 选择
研究课程 标准
征求一线 教师意见
宏观 定性 理论
微观 定量 实践
高考题或高 考模拟题
3.2 问卷的编制与实施
被试选择与问卷测试的实施
年级
被试
总人数 测试时 /人 间/min
金陵中学 扬子中学
高一
49
40
37
12
高二
金陵中学 40
40
40
中华中学 扬子中学
高三
18
40
Βιβλιοθήκη Baidu
9
9
3.3 访谈的设计与实施
电流通过电解质溶液或熔融的电解质, 在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程
Φ=ΦΘ+(RT/nF)ln(氧化态/还原 态)
比较氧化剂、还原剂的相对强弱 判断原电池的正负极 计算原电池的电动势
判断氧化还原反应进行的方向和次序 判断氧化还原反应的限度
应用
氯碱工业、电镀、电解精 炼、金属防护
3.2 问卷的编制与实施
Catley等：进化
Kennedy等：浮 力
Mohan等：碳循 环
注： 1 NRC：National Research Council美国国家研究理事会
2 K-12年级理科学业成绩测试的设计
2. 相关理论梳理
本质
概念
构成
学习 进程
特征
验证
教育价值
2.1 学习进程的概念
终点
•学习进程（Learning 高水平 Progressions）是学生 学习和调查研究一个 重要知识或实践领域 时，其思维随着时间 推移逐渐变得更加复 杂的一种假定描述。
热能变化
H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g)；△H = －183 kJ/mol 举例 热化学方程式 表现
表示
化学能与电能 分类 转化
电解池
反应 原理
计算
电极电势的计算
ΔG=-nEF
计算
能斯特方程 表达式
ΔS(熵变) 与T之商 热效应
等T等P
ΔS=ΔH/T 等压
ΔH(焓变)
等容
分类
ΔH=ΔU+Δ（PV）
研究课程标准 征求中学化学教师意见
设计题目
访谈实施
参考国外访谈问题
分层抽样
各年级人数：9人 包含年级：初三——高三
3.4 结果的讨论与分析
题目序号：1
对化学反应吸热放热 的宏观认识
表3.1 被试第1题的正答率
正答率
年级
高一 高二
对应人数/百分率%
37/75.5 31/77.5
高三 16/88.8
访谈摘录：