《中学化学教育改革问题(安徽年会)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《中学化学教育改革问题(安徽年会)（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、有关中学化学教育改 革的认识与建议宋心琦 清华大学化学系2007年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 、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、过程方法和情感态度价 值观 确定知识和技能教学目标时应该区分 职业要求和素质要求 必修和选修教材的定位、功能和联系“基础性和时代性”的关系例如： 对原子的认识 外语教学重点的改变 投影几何课程的消失 计算技术功能的变化 建筑物基础的改变学科基础的陈述方式和教育价值
2、是可变的情感态度价值观教育问题学科教育的价值观是教学质 量评价的基础 学科教育应当服务于素质教 育 如何全面评价国民科学素质关于过程方法教育的思考 化学是一门既重视过程有时又容易忽 略过程的学科 化学是一门实验性科学，重现性和反 复验证的要求，往往使得过程的终态 结果成为评价的主要依据。而对过 程的描述或解释学科理论至今尚不 够完善。如何处理好这对矛盾是改进 化学教学和推动教学改革中的一个值 得认真研究的问题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 情的过程 方法不仅依靠教师和教材的传授，教学过 程本身所涉及的、通过潜移默化、思考争 论、发现谬误和解题捷径的过程，都应当 纳
3、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教材框架设计思路简介 过程方法的教育，主要通过对科学方法的 文字叙述和学生的实践活动过程（包括解 题、扩展到其他事物的处理尝试及交流研 讨等方面）来进行。运用科学方法于工作 和生活应当成为公民基本素质组成之一。 过程方法的教育要有针对性的指导，但是 学生对过程的体验，包括因未知而产生的 困惑、挫折或失败时的懊丧和反思、以及 获得成功时的喜悦与经验，则更为重要。 新教材中配有相关的栏目和活动内容。教材框架设计思路简介 情感态度价值观的教育，不仅在于提 高学生对化学知识
4、对于技术发展和经 济生活的重要性的认识，以及对个人 提高科学素质的意义，应该升华为对 人类必须和自然界以及社会之间建立 和谐关系的认识。即形成高素质的新 世纪人才所必需的情感态度和价值观 。须对于科学技术、生活质量和环境 等有较全面的认识。教材中所建议的 许多阅读和探究活动均与此有关。中学化学教学实验改革问题化学实验体系的三要素 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 合理的实验步骤和合乎规范的操作技术实验与探究式学习 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
5、 混合，得到“原来”的空气 学习要点：1。为什么选择Hg？2。为什么3个步骤都有必要性？3。还能想到些什么？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 2P2O51。已知S、C、Mg、Na、蜡烛等都可以满 足和空气中的O2发生燃烧反应的条件，为 什么P是最佳选择？2。对这个探究性实验来说，为什么以Hg方 案最为理想？3。 实施“磷”方案时，最重要的前提假设 是什么？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？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 ，共同的前提假设是什么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
6、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；气态物质的之间的关系 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 氧能否全部耗尽化学反应进行程度 如果希望提高实验所得数据的精确程度，除去改 进装置外，还应当考虑哪些问题更多的化学教育内容 进一步认识和区分物质的化学变化和 物理变化 进一步认识和区分纯净物和混合物 对物质性质的了解，在思考与构成最 佳实验探究方案时极其重要 加深对化学学科定义和思维特点的了 解 科学精神和科学方法是化学课程的精 髓化学基础的价值 化学学科定义是学科的灵魂 化学学科定义
7、是组织教材和教学设计的基 点。应体现循序渐进、虚实结合的原则 化学基本概念的教与学应当贴近学科，帮 助学生了解化学，形成化学观点，并成为 基本素质的组成部分 分类法、模型法、归纳法、演绎法的学习 要通过教学和学习过程从不同角度、通过 练习、思辨和研讨来完成。要引导学生结 合实际扩展认识。案例3 Na和O2的反应通常包含以下两个实验：常温放置于空气中 2Na + O2 2Na2O钠点燃后在空气中 2Na + O2 Na2O2应当观察和思考的问题：1。试剂或物质的存放，稳定性和活性2。Na和Mg在空气中燃烧时现象的比较3。Na2O和Na2O2相比，能想到些什么？对了 解Na2O2性质有什么启示4。
8、Na在空气中燃烧只有Na2O2一种产物吗一个可以作为探究性实验的案例影响碳酸钙和盐酸反应速率的表面积因素1。应当如何确定CaCO3和盐酸的用量（化 学计量关系的应用）2。如何大致地估算出试样的表面积之比（ 较难，但有挑战性）3。 实验数据的可重现性（结论不确定性 的原因之一）4。 实验得出的反应速率和试样表面积的 比例关系（非常有趣）5。 实验中可能忽略了的其他方面科学素养问题 两种学习理论 “蚂蚁的智慧” 非智力因素不可忽视 并非寓言的寓言 关于蜘蛛网和可降解塑料的讨论 科学史教育中的问题 科学家的特征化学反应速率（1） 速率方程： v = x/t 。 对于化学 反应，x取反应物或产物的分子
9、数变 化最为方便，所以物质的量（及物质 的量浓度）成为常用的计量单位之一 分子发生反应的必要条件是相遇（碰 撞），充分条件是分子相遇时，其能 量高于平均能量（活化能）。亦即活 化分子的碰撞才可能有效简单而且 直观的初级理论模型化学反应速率（2） 所有能够影响反应速率的因素，都可以用 活化分子有效碰撞模型来理解 建立这个模型的基本假设和理论基础（同 名分子的全同性，气体分子运动论，理想气体定 律，MaxwellBoltzmann分布定律） 化学反应速率观念的建立，将有助于理解 化学平衡的动平衡性质。而平衡状态及其 移动的理解与应用，在化工流程设计、化 学合成与分析中都很重要化学反应速率（3） 化
10、学反应速率的测定 了解物质的稳定性 或活性；测定给定反应的活化能；提供反 应进行机制的信息（如确定该反应的瓶颈 ，了解物质变化的主要过程等）；了解外 界因素的影响力度 慢反应 自然界的极慢反应（如化石燃料 的形成，地质变化，元素在地壳中的迁移 等）；一般的慢反应（如金属在一般环境 中的腐蚀，酸雨对岩石或建筑物的损坏， 环境中某些污染物的自降解过程等）化学反应速率（4） 超快速及快速反应（如爆炸，分子间 或分子内的质子、电子传递过程，分 子吸收光子或其他能量后的能量弛豫 过程，同位素混杂、简单分子的异构 化、激发态分子的非辐射弛豫和荧光 发射过程等) 测量方法 由可测量的性质或变化而定 。特殊情
11、况下会用到同位素纪年、过 程强化模型、时间分辨光谱等方法化学反应的限度（1） 区分可逆反应与不可逆反应不可逆反应是存在的，如金属腐蚀、塑料老化、 淀粉发酵、复杂分子裂解等都属于不可逆反应（ 过程）。最典型的如葡萄糖的氧化C6H12O6 + 6O2 6CO2 +6H2O 区分在外力作用下的可逆（如光合作用可以使 上述反应反向进行等）和由化学反应本质决定的 可逆性（如SO2+O2变为SO3;C+H2O在高温下生 成CO+H2；FeO+CO在高炉中转变为Fe+CO2等 反应），后者才存在反应限度问题化学反应的限度（2） 可逆反应的终点是这个化学体系在给定条件下的 化学平衡态。也就是所说的“反应的限度
12、” 大量粒子组成的物质体系的平衡态具有能量相对 最低和粒子在体系中的分布均匀程度（混乱度） 最大的特点。在热力学上用G0（也可以近似 地用H0）和S0来表示。 处于热力学平衡态的化学体系既不吸收也不释放 能量（体系内的所有物质的物质的量均保持不变 ），体系内的任何同种粒子的相互交换，对于粒 子的分布方式均不会产生影响。从外界观察不到 体系具有任何的宏观变化，似乎是一种寂静态。 实际上是一种动平衡状态化学反应的限度（3） G0 和 S0，可以用来判断在无外力 作用时，（热力学）可逆体系的自发过程 的方向。 假如体系中粒子的均匀度基本保 持不变时（即 S0）， HG0也可 以用于判断。在中学化学中
13、，通常是先给 定平衡常数，然后应用勒夏特里原理来推 断平衡移动的方向。 自发过程将趋向于平衡态。平衡态受到外 力扰动后，有可能移向新的平衡态，由新 状态下的G0 作为新的自发过程方向 判据化学反应的限度（4） 自发性过程指不需要外力推动就可 能发生的过程，过程的方向为趋向 于与体系状态最邻近的平衡态 化学平衡原理在化学中不仅可用于 可逆的化学反应，对于溶解、电离 、相平衡等过程，都可以作为严格 的理论工具加以应用。但已不属于 中学化学所要求的了化学反应的限度（5） 当体系的变化过程包括多个平衡态时 ，每个平衡态的判据只适用于和它相 邻近的非平衡态。此时，反应的限度 将因体系所处的状态而变（如复
14、杂化 学过程，包括某些生命过程） 初等化学中出现的许多与可逆过程相 关的化学术语，如电离度、溶解度中 的“度”字，已体现出相关过程是有限 度的化学反应的限度（6） G0 的关系式，可以推衍出许多有用的公式， 如计算平衡常数、电极电势等，以及体系温度、 参加反应的物质的物质的量浓度等对平衡状态的 影响 对于像溶解、扩散这样的过程，S可以作为独立 判据。因为 混合熵纯组分熵Smix = RT(ASAlnA+BSBlnB) 0从而说明为什么溶解、扩散和掺杂后的均匀化过 程，都具有自发性的特征。也可以回答纯净物难 以得到，在放置过程中纯度会不断下降的原因热力学判据的再审视 从GHTS的关系式，可以得知
15、当体系到达 平衡时，G0，HTS。纯物质发生相变时 ，因为H和S是状态函数，H 和S在给定始态和 终态时为一定，相应地，T是一个固定值。 同一纯物质的S固0有关 污染物属于化学物质，污染过程则归因 于某些自然过程的自发性。防止污染的 关键在于阻止这类自发过程的实现化学和素质教育 化学以单个纯净的化学物质为研究对象，在于准 确地识别、有效地分离、有目的地仿制、修饰和 创新。为此，必须尽可能地获得目标物性质的全 部信息，选择关键信息的思路与方法。 化学对于物质的认识，以原子分子为基础，具有 统计平均的特点。精确度必定与时俱进，信息遗 漏将不可避免。因此化学对培育求精求新意识和 细致缜密的思维与工作习惯极为有利。 化学有助于公民了解现代生活、卫生保健、环境 安全方面的相关知识、政策、法规与化学相关的素质 以定义为纲化学研究物质的组成、结构 、性质和变化，以及变化过程中伴随着的 能量变化。这个定义体现了化学的特点、 思维、探究方式由表及里、由宏观到微 观、再回到宏观；由已知到未知、由已有 到创新；着重于分类法、模型法、归纳法 ；实验验证重于理论证明。 较易入手并取得成果、理论成果的难度越 来越大。最适宜于兴趣各异的广大人群、 更适合于善于和乐于迎接挑战的人群素质教育任重道远
