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1、中学化学教育问题中学化学教育问题 清华大学化学系清华大学化学系 宋心琦宋心琦 （100084100084） 应试教育不可取应试能力不是最重要的教育目标应试能力不是最重要的教育目标应试教育有违应试教育有违“十年树木，百年树人十年树木，百年树人”的教育原则的教育原则有害于知识的系统化过程有害于知识的系统化过程无益于创新思维和能力的培养无益于创新思维和能力的培养对学生的思想品德有潜在的危害对学生的思想品德有潜在的危害有碍于学习兴趣的培育，不利于学生有碍于学习兴趣的培育，不利于学生的自我完善和持续发展的自我完善和持续发展中学化学教学改革问题中学化学教学改革问题 如何落实新的教育理念如何落实新的教育理念
2、 以人（学生）为本以人（学生）为本 基础性，时代性和选择性原则基础性，时代性和选择性原则 兼顾兼顾3 3个维度的教育目标知识个维度的教育目标知识 技能；过程方法；情感态度价技能；过程方法；情感态度价 值观值观 如何体会与实现以探究性学习如何体会与实现以探究性学习 为突破口为突破口 “基础性和时代性”的关系 例如：例如：对原子的认识，元素的具体知识对原子的认识，元素的具体知识外语教学重点的改变外语教学重点的改变投影几何课程的消失投影几何课程的消失计算技术功能的变化计算技术功能的变化 学科基础的陈述方式和教育价值 是可变的化学学科和化学教育化学学科和化学教育化学学科研究的主要任务在于发化学学科研究
3、的主要任务在于发现物质的现物质的个性个性分析、分离、识分析、分离、识别、鉴定的基础；合成化学的目别、鉴定的基础；合成化学的目标（标（更重视新物质、新结构、新更重视新物质、新结构、新反应、新性质及应用、新技术的反应、新性质及应用、新技术的发现或发明发现或发明）化学学科和化学教育化学学科和化学教育化学教育、教学和教材编写的基础化学教育、教学和教材编写的基础为物质的为物质的共性共性注重物质某些性质注重物质某些性质的相似性，变化的规律性；陈述的的相似性，变化的规律性；陈述的系统性（系统性（更着重于知识的可迁移性更着重于知识的可迁移性）共性和个性的关系共性和个性的关系探究性学习和研究科学活动的灵探究性学
4、习和研究科学活动的灵魂魂 科学素养科学素养（Scientific Literacy)对于科学知识达到基本了解的对于科学知识达到基本了解的程度程度对科学的研究过程和方法达到对科学的研究过程和方法达到基本了解的程度基本了解的程度对于科学和技术对社会和个人对于科学和技术对社会和个人所产生的影响（包括正面和负所产生的影响（包括正面和负面）达到基本了解的程度面）达到基本了解的程度 科学素养问题科学素养问题两种学习理论两种学习理论“蚂蚁的智慧蚂蚁的智慧”非智力因素不可忽视非智力因素不可忽视并非寓言的寓言并非寓言的寓言关于蜘蛛网的讨论关于蜘蛛网的讨论关于生物降解塑料的讨论关于生物降解塑料的讨论科学史教育中的
5、问题科学史教育中的问题 探究式学习教改的突破口探究式学习教改的突破口 科科学学探探究究活活动动中中最最重重要要的的阶阶段段是是什什么？么？Pimental教授的科学素养观教授的科学素养观 观观察察（观观察察是是一一种种习习惯惯，也也是是一一种种能力）能力）测量测量 记录记录提出理论或假设（归纳法）提出理论或假设（归纳法）验验证证并并找找出出理理论论或或假假设设中中的的不不确确定定性性 值得认真研究的问题值得认真研究的问题关于空气组成的实验关于空气组成的实验质量守恒定律的证明质量守恒定律的证明丁铎尔效应丁铎尔效应胶体带电性胶体带电性碳花与钢花碳花与钢花铸铁比钢更容易腐蚀吗铸铁比钢更容易腐蚀吗化学
6、和环境教育的关系化学和环境教育的关系值得认真研究的问题值得认真研究的问题化学的定义化学的定义原来的定义：化学是研究物质的原来的定义：化学是研究物质的组成、结构、性质、反应和应用组成、结构、性质、反应和应用的一门自然科学的一门自然科学新定义：化学是研究物质的组成、新定义：化学是研究物质的组成、结构、性质、变化以及变化过程结构、性质、变化以及变化过程中相伴随的能量变化的科学中相伴随的能量变化的科学值得认真研究的问题值得认真研究的问题自由能判据在化学中的应用问题自由能判据在化学中的应用问题是否存在不能发生化学反应的物是否存在不能发生化学反应的物质体系质体系质量守恒定律和质能联系定律质量守恒定律和质能
7、联系定律(E E=mc=mc2 2) )的关系的关系化学平衡状态的本质化学平衡状态的本质实验改革中应注意的问题实验改革中应注意的问题1 1。教学实验和专业实验的差别。教学实验和专业实验的差别 确立素质要求和职业要求的概念确立素质要求和职业要求的概念培养创新意识和能力的重点不同、培养创新意识和能力的重点不同、思维习惯不同思维习惯不同 信息处理及交流能力要求不同信息处理及交流能力要求不同2 2。必须重视探究的全过程。必须重视探究的全过程中学化学教学实验改革问题中学化学教学实验改革问题1 1。化学实验体系的。化学实验体系的3 3要素要素 化学反应体系化学反应体系 合理的实验装置，包括安全措施合理的实
8、验装置，包括安全措施等等 合理的实验步骤和正确的操作技合理的实验步骤和正确的操作技术术2。空气组成实验的教育价值空气组成实验的教育价值化学教育怎样和环境教育结合化学教育怎样和环境教育结合1 1。过程自发性概念很重要。过程自发性概念很重要 : :气体的气体的互相扩散，溶质溶解于溶剂形成溶互相扩散，溶质溶解于溶剂形成溶液和溶液中溶质浓度的均匀化过程，液和溶液中溶质浓度的均匀化过程，杂质向固体物质内部的扩散或掺杂杂质向固体物质内部的扩散或掺杂工艺工艺2 2。原理：混合熵。原理：混合熵纯组分熵纯组分熵 mixS = RT( Aln A+ Bln B) 00化学应当怎样和环境教育结合化学应当怎样和环境教
9、育结合3 3。环境污染问题中的化学因素。环境污染问题中的化学因素 化学物质的活性（包括活泼性、毒性、化学物质的活性（包括活泼性、毒性、侵蚀性、分散度带来的有害性等）侵蚀性、分散度带来的有害性等） 浓度浓度 扩散机制及过程中发生的化学或物理扩散机制及过程中发生的化学或物理变化（形态、组成、毒性等）变化（形态、组成、毒性等） 消除污染的化学及物理化学方案消除污染的化学及物理化学方案4 4。为什么真正的纯净物质是不存在。为什么真正的纯净物质是不存在的或难以保持的的或难以保持的 素质教育任重而道远素质教育任重而道远1. 一堂小学英语课引发的思考一堂小学英语课引发的思考2. 科学教材引发的思考科学教材引
10、发的思考3. 一堂初中化学示范课引发的一堂初中化学示范课引发的 思考思考4. 学科综合问题学科综合问题由一堂关于盐酸的公开课由一堂关于盐酸的公开课所想到的问题所想到的问题为什么要探究盐酸的这些性质，它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在解决化学或生产实际问题时起什么作用？么作用？酸的化学中最重要的概念和事实是酸的化学中最重要的概念和事实是什么？一般现象是什么，和什么因什么？一般现象是什么，和什么因素有关？素有关？为什么家用清洗剂中多选用盐酸？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？酸的腐蚀性都表现在哪些方面？基本素质的内涵基本素质的内涵身体和心理健康
11、，逐步发展的安全身体和心理健康，逐步发展的安全意识意识良好的思想、品德和习惯，逐步提良好的思想、品德和习惯，逐步提高的环境和法律意识高的环境和法律意识必需的科学、人文和社会知识，可必需的科学、人文和社会知识，可持续发展的意识和终身学习的要求持续发展的意识和终身学习的要求实用的技术和技能实用的技术和技能向法拉第学习些什么向法拉第学习些什么 法拉第在法拉第在圣诞科学讲座圣诞科学讲座中以中以“蜡烛的故事蜡烛的故事”为题，成功地进为题，成功地进行了行了6 6次连续讲座。次连续讲座。 用最常见的自然现象与事物来用最常见的自然现象与事物来引导公众进入自然哲学之门引导公众进入自然哲学之门 尽量避免使用生僻科
12、学术语尽量避免使用生僻科学术语向法拉第学习些什么向法拉第学习些什么潜移默化地进行热爱科学的教育。潜移默化地进行热爱科学的教育。“蜡烛的火焰能把暗处照亮，而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金刚石的璀璨在没有火焰照亮时却什么都没有却什么都没有”在讲到华丽的色彩和像长笛一样在讲到华丽的色彩和像长笛一样的蜡烛时，的蜡烛时，“不要做美丽的奴隶不要做美丽的奴隶”; ;“所有这些知识才是有意义的，所有这些知识才是有意义的，而美丽并没有什么用处而美丽并没有什么用处”向法拉第学习些什么向法拉第学习些什么“在任何环境下，绝不要在任何环境下，绝不要落后于你的时间，这对我落后于你的时间，这对我来
13、说是一个教训。应当更来说是一个教训。应当更加牢固地去把握事物的哲加牢固地去把握事物的哲学，而不是把过多的时间学，而不是把过多的时间用于这些解释用于这些解释”21 21 世纪化学的发展前景世纪化学的发展前景清华大学化学系清华大学化学系 宋心琦宋心琦 （100084100084） 2005年年4月月 北京北京20世纪化学留下的悬念世纪化学留下的悬念稀有气体化合物的合成稀有气体化合物的合成 化合价理论和惰气结构理论？化合价理论和惰气结构理论？高温超导陶瓷的合成高温超导陶瓷的合成 固态物质导电机制？固态物质导电机制？C60与无机富勒烯的合成与无机富勒烯的合成 弯曲键理论和晶体缺陷理论？弯曲键理论和晶体
14、缺陷理论？20世纪化学留下的悬念世纪化学留下的悬念组合化学方法的成功应用组合化学方法的成功应用 经典的反应通道理论受到质疑经典的反应通道理论受到质疑超分子化合物的普遍存在超分子化合物的普遍存在 分子间作用力与决定分子识别过分子间作用力与决定分子识别过程的信息是什么？程的信息是什么？组合化学方法示例组合化学方法示例AB1C1C4C3C2AB1C4D1AB1C4D3AB1C4D2AB1C1D1AB1C1D3AB1C1D2AB1C3D1AB1C3D3AB1C3D2AB1C2D1AB1C2D3AB!C2D2B4B3B220世纪化学留下的悬念世纪化学留下的悬念“一锅煮一锅煮”(one pot proce
15、ss)工艺的工艺的实现实现 有机反应机理遭遇挑战有机反应机理遭遇挑战有机大环分子的光化学合成有机大环分子的光化学合成 有效碰撞模型的普适性有效碰撞模型的普适性纳米科学和技术纳米科学和技术 摩尔量级和摩尔量级和“纳米纳米”量级间的量级间的“空白区空白区”铑催化串联反应铑催化串联反应一锅法之一例一锅法之一例2020世纪化学提供的机会和挑战世纪化学提供的机会和挑战 外场效应推动的化学反应外场效应推动的化学反应电化学（电池、传感器、电化学合成技术电化学（电池、传感器、电化学合成技术等）等）光化学（光合作用、太阳能利用、防伪技光化学（光合作用、太阳能利用、防伪技术、污染物光解、光诱导或光催化合成、术、污
16、染物光解、光诱导或光催化合成、感光化学等）感光化学等）声化学（化学合成、表面处理等）声化学（化学合成、表面处理等）磁化学（磁场对反应机制和速率的影响、磁化学（磁场对反应机制和速率的影响、生物化学效应）生物化学效应）力化学（固相反应、摩擦化学等）力化学（固相反应、摩擦化学等）2020世纪化学提供的机会和挑战世纪化学提供的机会和挑战时间分辨技术和激光技术推动了时间分辨技术和激光技术推动了化学动力学和分析化学的发展化学动力学和分析化学的发展 激光光谱（拉曼光谱、光声光谱等）激光光谱（拉曼光谱、光声光谱等） s(10s(10-6 -6s) s)、nsns、psps、fs(10fs(10-15-15s)
17、 s)时间分时间分辨光谱技术辨光谱技术 激光化学（同位素分离、态态化学、激光化学（同位素分离、态态化学、选键化学等）选键化学等）2020世纪化学提供的机会和挑战世纪化学提供的机会和挑战 平衡态热力学平衡态热力学非平衡态热力学非平衡态热力学 理想体系理想体系非理想体系（包括固体和非理想体系（包括固体和弹性体）弹性体） 分子的自组织、自组装、以及分子分子的自组织、自组装、以及分子识别的机制及调控识别的机制及调控 纳米技术纳米技术 单一平衡态体系单一平衡态体系多平衡态体系多平衡态体系 分子的自我复制问题分子的自我复制问题值得认真研究的问题值得认真研究的问题自由能判据在化学中的应用问题自由能判据在化学
18、中的应用问题是否存在不能发生化学反应的物是否存在不能发生化学反应的物质体系质体系质量守恒定律和质能联系定律质量守恒定律和质能联系定律(E E=mc=mc2 2) )的关系的关系化学平衡状态的本质化学平衡状态的本质结束语结束语化学是一门极具挑战性的学化学是一门极具挑战性的学科科化学的研究重点不仅限于合化学的研究重点不仅限于合成和分析成和分析化学的研究对象包括了从单化学的研究对象包括了从单个原子分子到摩尔量级的各个原子分子到摩尔量级的各类体系类体系结束语结束语化学的研究方法和手段包化学的研究方法和手段包括了实验和理论研究两个括了实验和理论研究两个方面方面化学的发展迫切需要高水化学的发展迫切需要高水平的青年化学家，化学教平的青年化学家，化学教育传统必须改革育传统必须改革谢谢大家！
