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1、关于高考一轮复习的主题单元教学能量、化学反应速率、化学平衡的思考 国国务院院办公公厅关于新关于新时代推代推进普通高中育人方式改普通高中育人方式改革的指革的指导意意见(十)按照教学(十)按照教学计划循序划循序渐进开展教学,提高开展教学,提高课堂教学堂教学效率,培养学生学效率,培养学生学习能力,促能力,促进学生系学生系统掌握各学科基掌握各学科基础知知识、基本技能、基本方法,培养适、基本技能、基本方法,培养适应终身身发展和社展和社会会发展需要的正确价展需要的正确价值观念、必念、必备品格和关品格和关键能力。能力。积极探索基于情境、极探索基于情境、问题导向的互向的互动式、启式、启发式、探究式、式、探究式
2、、体体验式等式等课堂教学,注重加堂教学,注重加强课题研究、研究、项目目设计、研、研究性学究性学习等跨学科等跨学科综合性教学,合性教学,认真开展真开展验证性性实验和和探究性探究性实验教学。提高作教学。提高作业设计质量,精心量,精心设计基基础性性作作业,适当增加探究性、,适当增加探究性、实践性、践性、综合性作合性作业。积极推极推广广应用用优秀教学成果,推秀教学成果,推进信息技信息技术与教育教学深度融与教育教学深度融合,加合,加强教学研究和指教学研究和指导。事事实上,在学校,学生学上,在学校,学生学习的的时间是有限的,学是有限的,学习的内的内容也是有限的。如果学生学到的只是零碎的知容也是有限的。如果
3、学生学到的只是零碎的知识,那么,那么这些知些知识往往就缺乏生往往就缺乏生长力,未来也力,未来也终究会随着究会随着时间的的流逝而被忘得一干二流逝而被忘得一干二净;即便就;即便就应付考付考试来来说,因,因为没没有有统整就整就难以达到深以达到深层理解,同理解,同样也无法也无法应对灵活多灵活多变的考的考试题。布。布鲁纳:“没能在一个更大的没能在一个更大的基基础性框架背性框架背景景下下认清清这些主些主题或技能所或技能所处的情境,的情境,这样的教学是不的教学是不经济的。的。普通高中普通高中课程方案程方案中中提出,提出,“重重视以学科以学科大概念大概念为核心,使核心,使课程内容程内容结构化构化,以,以主主题
4、为引引领,使,使课程内容程内容情境化情境化,促,促进学科核心素养的落学科核心素养的落实。”基于大概念的主基于大概念的主题单元学元学习是核心素养教育背景下提出的新理念、新策是核心素养教育背景下提出的新理念、新策略,它改略,它改变了了“知知识点的灌点的灌输式教学式教学”,逐步走向学生,逐步走向学生价价值观念、必念、必备品格和关品格和关键能力的培养能力的培养将将对核心概念的理解作核心概念的理解作为教学目教学目标,有助于学生理,有助于学生理解与其生活相关的事件和解与其生活相关的事件和现象象核心核心概念可以概念可以为新知新知识的的获取提供取提供组织结构,使学构,使学生在学生在学习期期间及及毕业之后都能运
5、用之后都能运用这些核心概念,些核心概念,迅速地迅速地获取新知取新知识;教教师要要选取典型性事取典型性事实来帮助学生理解核心概念,来帮助学生理解核心概念,让学生学学生学习融会融会贯通、通、举一反三的方法,从而减一反三的方法,从而减轻学生学生课业负担;担;各主题的核心概念化学反化学反应与能量与能量化学反化学反应的方向、限度的方向、限度和速率和速率体系与能量体系与能量化学反化学反应与与热能能化学反化学反应与与电能能化学反化学反应的方向与限度的方向与限度化学反化学反应速率速率化学反化学反应的的调控控大概念大概念反映学科本反映学科本质及其特殊性的、构成学科框架的概念。及其特殊性的、构成学科框架的概念。从
6、学科知从学科知识关系的角度来看,大概念是美国教育心理学关系的角度来看,大概念是美国教育心理学家奥家奥苏伯伯尔所所说的上位知的上位知识,它位于学科知,它位于学科知识金字塔的金字塔的顶端,其抽象性、概括性、包容性最高,解端,其抽象性、概括性、包容性最高,解释力最力最强。从学科从学科认识论的角度来看,大概念是一种学科思的角度来看,大概念是一种学科思维方式、方式、学科思想方法,是一种学科思想方法,是一种认识武器,是学生武器,是学生认识世界的一世界的一种种“眼光眼光”“”“心心态”“”“尺度尺度”。大概念大概念从从学生学学生学习的角度来看,大概念是一个的角度来看,大概念是一个“纲”,纲举目目张;是一个;
7、是一个组织者,整合所学的知者,整合所学的知识;是一根;是一根红线把知把知识串起来。串起来。从从课程知程知识的角度来看,正如布的角度来看,正如布鲁纳所所强调的:大概念的:大概念“可以把可以把现行的极其丰富的学科内容精行的极其丰富的学科内容精简为一一组简单的的命命题,成,成为更更经济、更富活力的、更富活力的东西西”。通。通过大概念构大概念构建建简洁、简约、精、精简的的课程知程知识内容框架,内容框架,实现少而精少而精的的课程目程目标。化学课程标准解读P97聚焦学科大概念,彰显知识的素养发展功能选取大概念有利于知识的结构化和功能化,是知识转化为素养的关键。例如,促进宏观辨识与微观探析的素养发展的核心知
8、识内容,包括价类二维元素观、基于电离和离子的微粒观、基于化学键的微粒作用观等。化学基本观念(毕华林)观念:客观事物在人脑里留下的概括性认识化学基本观念:元素观、微粒观、变化观、实验观、分类观、化学价值观具体表现为:个体主动运用化学思想方法认识身边事物和处理问题的自觉意识或思维习惯化学基本观念的形成:需要在积极主动的探究活动中,深刻理解和掌握有关的化学知识和核心概念,在对知识的理解、应用中不断反思概括提炼而成。化学课程标准解读P97首先,每个主题的学习内容标准(内容要求)的第一条是本主题的大概念,突出具有统摄性的核心观念。例1:体系与能量认识化学能可以与热能、电能等其他形式能量之间相互转化,能量
9、的转化遵循能量守恒定律。化学课程标准解读P97首先,每个主题的学习内容标准(内容要求)的第一条是本主题的大概念,突出具有统摄性的核心观念。例2:化学反应速率知道化学反应速率的表示方法,了解测定化学反应速率的简单方法。学科学科大概念大概念是指指向学科核心内容和教学核心任是指指向学科核心内容和教学核心任务、反映学科本反映学科本质、能将学科关、能将学科关键思想和相关内容思想和相关内容联系起来系起来的关的关键的、特殊的概念的、特殊的概念,它可用相关的概念、主它可用相关的概念、主题、有、有争争议的的结论或或观点等方式点等方式进行表述行表述,在教学在教学实务中具有中具有聚焦学科核心内容、明确教学核心任聚焦
10、学科核心内容、明确教学核心任务、引、引导架构学科架构学科知知识框架、促框架、促进理解型教学、助力理解型教学、助力实现学科核心素养等学科核心素养等实践意践意义。在教学在教学实践中践中,可以可以课程程标准作准作为基准、以基准、以基本基本问题为导引去挖掘引去挖掘,还可以学可以学习者所能达到的理解者所能达到的理解去架构学科去架构学科大概念大概念。科学教育的原则和大概念是2011年科学普及出版社出版的图书,作者是温哈伦,译者是韦钰。基础教育阶段应该学习的14个科学大概念科学概念科学概念1 1 宇宙中所有的物质都是由很小的微粒构成的。宇宙中所有的物质都是由很小的微粒构成的。原子是构成所有物质原子是构成所有
11、物质(有生命和无生命有生命和无生命)的基本单元。可的基本单元。可以用原子的行为来解释不同的物质的特性。化学反应使以用原子的行为来解释不同的物质的特性。化学反应使材料中的原子重新排列,以生成新的物质,每个原子都材料中的原子重新排列,以生成新的物质,每个原子都有一个原子核,原子核中包含了中子和质子,并由电子有一个原子核,原子核中包含了中子和质子,并由电子围绕。质子和电子携带着相反的电荷,相互吸引,以使围绕。质子和电子携带着相反的电荷,相互吸引,以使原子维系在一起和形成一些化合物原子维系在一起和形成一些化合物科学概念科学概念4 当事物当事物发生生变化或被改化或被改变时,会,会发生能量的生能量的转化,
12、但化,但是在宇宙中能量的是在宇宙中能量的总量量总是不是不变的。的。许多过程和事件总在变化,产生变化需要能量。能量可许多过程和事件总在变化,产生变化需要能量。能量可以通过多种方式从一个主体向另一个主体转移。在这个以通过多种方式从一个主体向另一个主体转移。在这个过程中,部分能量会转变为不易利用的形态。能量既不过程中,部分能量会转变为不易利用的形态。能量既不能产生,也不会消失。从化石燃料获取的能量不再容易能产生,也不会消失。从化石燃料获取的能量不再容易获得了。获得了。关于科学的概念关于科学的概念11 11 科学认为每一种现象都具有一个或多个原因。科学认为每一种现象都具有一个或多个原因。科学致力于寻求
13、对自然界现象产生原因的解释科学致力于寻求对自然界现象产生原因的解释和和 理解。所理解。所提出的解释应该基于来自观察和实验提出的解释应该基于来自观察和实验的的证据证据。产生。产生和检验科学上的解释不存在单一的和检验科学上的解释不存在单一的科科学学方法。方法。关于科学的概念关于科学的概念12 科学上科学上给出的解出的解释、理、理论和模型都是在特定的和模型都是在特定的时期期内与事内与事实最最为吻合的。吻合的。科学理论和模型代表了变量之间或某个系统中分量之间科学理论和模型代表了变量之间或某个系统中分量之间的关系。这些理论和模型必须与当时能获得的观察结果的关系。这些理论和模型必须与当时能获得的观察结果相
14、吻合,并能提说可以被检测的预期。任何理论和模型相吻合,并能提说可以被检测的预期。任何理论和模型都只在一定范围内有效,随着新的数据的获得,将会被都只在一定范围内有效,随着新的数据的获得,将会被修正,即使根据新的数据所得到的预期与根据过去获得修正,即使根据新的数据所得到的预期与根据过去获得的数据得出的预期一致。对观察到的现象的解释会各有的数据得出的预期一致。对观察到的现象的解释会各有所好,因此每一种模型都有其强处和局限性。所好,因此每一种模型都有其强处和局限性。我我们需要大概念的引需要大概念的引导下,下,结合本合本单元内容,形成本元内容,形成本单元的基本理解,然后在基本理解的暗示下,元的基本理解,
15、然后在基本理解的暗示下,寻找找隐含含的基本的基本问题,逆向思考,采用,逆向思考,采用“包裹包裹”的策略,将基本的策略,将基本问题置于真置于真实的生活情境中,确定表的生活情境中,确定表现性任性任务。创设真真实情境的表情境的表现性任性任务的目的是提高学生知的目的是提高学生知识、技能的可、技能的可迁移能力,在探究性学迁移能力,在探究性学习活活动中,它既是学生的学中,它既是学生的学习任任务,同,同时也是也是评价所要完成的任价所要完成的任务,这也就是所也就是所谓的逆的逆向思向思维。使用的是表。使用的是表现性性评价的方式。表价的方式。表现性的性的评价不价不是一个名是一个名词,而是一个系,而是一个系统,其,
16、其评价任价任务的确定,的确定,评价价标准的确定以及准的确定以及评分分标准,每一步都需要准,每一步都需要进行深入的研行深入的研究。究。低能物低能物(态)高能物高能物(态)活化能活化能 E S G=H-TS等温等等温等压,E=H能量能量E燃燃烧热中和中和热 0,非自,非自发反反应=0,平衡状,平衡状态反反应进程程本本质形式形式电能能热能能物物态变化化化学化学键变化化原原电池、池、电解池解池旧旧键断裂、新断裂、新键生成生成热化学方程式化学方程式概念与影响因素概念与影响因素A-B(物物态)+C(物物态)A-C(物物态)+B(物物态)高能物高能物(态)低能物低能物(态)释放能量放能量化学反化学反应速率及
17、其影响因素速率及其影响因素有效碰撞理有效碰撞理论、过渡状渡状态理理论电离平衡离平衡(电解解质在水溶液中的反在水溶液中的反应)二、注重知二、注重知识形成形成过程程问题解决策略解决策略第一章 化学反应中的能量变化【内容内容】1.放放热反反应和吸和吸热反反应(实验、定、定义)2.放放热反反应和吸和吸热反反应的的图形表达形表达3.内能和反内能和反应热的关系,体的关系,体积功功4.焓变等等压反反应热5.能量能量变化的本化的本质(键能)能)6.能量能量变化的化的测量(中和量(中和热测定)定)7.热化学方程式(概念、化学方程式(概念、书写)写)8.盖斯定律(能量守恒)盖斯定律(能量守恒)聚合聚合问题如何精确
18、如何精确(定量定量)表达化学反表达化学反应中能量中能量变化化?所学内容都获得了意义二、注重知二、注重知识形成形成过程程问题解决策略解决策略第一章 化学反应中的能量变化1.放放热反反应和吸和吸热反反应(实验、定、定义)2.放放热反反应和吸和吸热反反应的的图形表达形表达3.内能和反内能和反应热的关系,体的关系,体积功功4.焓变等等压反反应热5.能量能量变化的本化的本质(键能)能)6.能量能量变化的化的测量(中和量(中和热测定)定)7.热化学方程式(概念、化学方程式(概念、书写)写)8.盖斯定律(能量守恒)盖斯定律(能量守恒)如何精确如何精确(定量定量)表达化学反表达化学反应中能量中能量变化?化?问
19、题观察察问题序序列列评价二、注重知二、注重知识形成形成过程程问题解决策略解决策略第一章 化学反应中的能量变化【内容内容】1.放放热反反应和吸和吸热反反应(实验、定、定义)2.放放热反反应和吸和吸热反反应的的图形表达形表达3.内能内能变化和反化和反应热的关系,体的关系,体积功功4.焓变等等压反反应热5.能量能量变化的本化的本质(键能)能)6.能量能量变化的化的测量(中和量(中和热测定)定)7.热化学方程式(概念、化学方程式(概念、书写)写)8.盖斯定律(能量守恒)盖斯定律(能量守恒)第二章 化学反应速率【内容内容】1.快反快反应和慢反和慢反应(实验事事实)2.反反应速率的速率的图形表达形表达3.
20、物物质的的“量量”的的变化与化与时间4.反反应进程程5.速率大小的决定因素(活化能)速率大小的决定因素(活化能)6.化学反化学反应速率的速率的测量(量(实验)7.各物各物质速率与系数的关系速率与系数的关系8.速率速率计算算二、注重知二、注重知识形成形成过程程问题解决策略解决策略第一章 化学反应中的能量变化【内容内容】1.放放热反反应和吸和吸热反反应(实验、定、定义)2.放放热反反应和吸和吸热反反应的的图形表达形表达3.内能内能变化和反化和反应热的关系,体的关系,体积功功4.焓变等等压反反应热5.能量能量变化的本化的本质(键能)能)6.能量能量变化的化的测量(中和量(中和热测定)定)7.热化学方
21、程式(概念、化学方程式(概念、书写)写)8.盖斯定律(能量守恒)盖斯定律(能量守恒)第二章 化学反应速率【内容内容】1.快反快反应和慢反和慢反应(实验事事实)2.反反应速率的速率的图形表达形表达3.物物质的的“量量”的的变化与化与时间4.反反应进程程5.速率大小的决定因素(活化能)速率大小的决定因素(活化能)6.化学反化学反应速率的速率的测量(量(实验)7.各物各物质速率与系数的关系速率与系数的关系8.速率速率计算算如何精确如何精确(定量定量)表达化学反表达化学反应中能量中能量变化化?如何精确如何精确(定量定量)表达化学反表达化学反应速率?速率?化学平衡移动原理化学平衡移动原理平衡(化学平衡)
22、平衡(化学平衡)核心概念核心概念基础概基础概念念溶解平溶解平衡衡电离平电离平衡衡化学反应平衡化学反应平衡NaCl溶溶解解HAc电电离离CO和和H2O反反应应3.难溶溶电解解质溶解平衡溶解平衡 (符合平衡、(符合平衡、竞争)争)2.盐类水解水解 (水(水电离平衡移离平衡移动)1.水的离子水的离子积、pH (特殊物(特殊物质、定量化)、定量化)事实事实复杂问复杂问题题化学平衡核心概念结构及教学模型关于模型方法的关于模型方法的应用用猜想猜想实验验证结论问题评价价模型模型经验事事实逻辑想象力想象力证据据支持支持不支持不支持(证伪)理论型知识学习一般过程微微观解解释模型模型有效碰撞模型常温常压下,洁净容
23、器中,充入物质的量比2:1氢气和氧气,电火花点燃充分反应后恢复至常温常压。(微观示意图)证据常见吸放热反应现象证据钠与水反应碳酸钙受热分解碳与二氧化碳反应生成一氧化碳酸碱中和反应现象-结论?二氧化氮针筒实验二氧化氮压强数字传感器从化学的视角解决生活的问题南京金陵中学戴建良中学化学教学参考2016年第11期煤气1.10元/立方米天然气2.20元/立方米性价比(化学分析)试图通过估算比较燃烧热(CO、H2以及C、H2)查表比较燃烧热分析原因写出C和H2生成CH4的热化学方程式课标变化从“体系”的角度看待热力学函数,明确条件的影响弱化焓变、焓变作为反应方向的判据,焓变与反应热的关系的要求提高,增加内能的概念,引入体系和条件等看待热力学函数的视角降低对焓变、焓变作为反应方向判据的要求,加强平衡常数线索调整方向、限度、速率的关系,更好的划分热力学与动力学的界限课标变化增加对化学反应历程的认识,但不做学业要求化学反应是有历程的中学教学的认识误区“化学方程式等同于反应历程”在很多情况下,化学方程式表达的只是主反应的总反应。总反应的表观活化能“认识基元反应活化能对化学反应速率的影响”恳请批评指正