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化学反应原理模块解读和模块整体备课 从课标到教材到?高中化学远程研修化学反应原理模块专题一化学反应原理模块解读和整体备课-从课标到教材到教学专题简介：梳理化学反应原理模块教学中出现的问题，在此基础上明确教师在化学反应原理模块教学设计与实施中遇到的问题，主要涉及以下三个层面：化学反应模块教学内容、教学设计的取向及基本思路、同步配套资源的建设。现场嘉宾分别从不同的角度针对其中部分核心问题进行深入的剖析和建议。主持人：北京师范大学化学教育研究所在读博士北京市第三十五中学高级教师支瑶嘉宾：教育部高中化学课程标准研制组组长北京师范大学化学教育研究所所长王磊教授山东省淄博市教学研究室化学教研员董军北京教育学院丰台分院支梅上部一、在化学反应原理模块的教学实施过程中，老师们有哪些成功做法?遇到的主要困难、存在的主要问题是什么?应该如何应对?主持人：老师们，从化学反应原理模块开始实施至今已经经历了五年，在这五年中，老师们在反应原理模块的教学中有很多成功的经验。在我们开始反应原理模块的教学研讨的时候，先来总结、回顾、提炼一下这五年的成功经验。董军：反应原理模块的理论性非常强，要求学生有很好的逻辑思维能力和推理能力，原理性较强也就表现为灵活应用比较强，所以在学习过程中一定要注意在具体事例后概括出基本原理，不能就事论事、就题论题。比如学习完反应原理模块以后，有很多平衡，比如电离平衡、溶解平衡、水解平衡等等,岁月无痕官网，虽然是不同的平衡，但从原理上讲都是化学平衡，所以影响这些平衡的因素都是影响化学平衡的因素，移动变化规律也都是化学平衡移动的规律，这样就可以用一个原理去解决一类问题，这样学生学起来也更容易。淄博市在教学研究活动中非常注重学生对学科知识真理性的探讨，我们搞了一个教学模式，其中有一种学案，叫归理式学案，所谓归理式学案即当学完一些素材后，将其中的基本原理概括归类，不能让堆在学生头脑中的是一个一个的实例，而应该是一条一条简洁实用的原理，这样学生一方面学会了分析、概括、归类，另一方面真正理解了这些理论真谛，三方面学会了应用这些真谛去分析解决具体实际的问题，久而久之，学生一方面会养成一种良好的学习习惯，不是背书、不是做题，而是分析问题、概括问题、解决问题；二来是逐渐形成一种思维能力、思维意识和思维习惯,岁月无痕丰胸，最后学生的科学素养就在一个一个具体事例中、在一次一次的学习过程中逐渐养成。主持人：我想很多老师听了刚才董老师的话会深受启发，特别是董老师提到了归理式的学案，那么您说的这种学案归纳出来的是一些具体的原理还是解决问题的思路和方法?董军：我们概括出来的不仅有规律也有方案，我们的学案设计一般分为三个栏目：左边一栏是课题，中间这一栏是学习的基本内容和素材，最后一栏是学习的规律和方法。所以当学习内容的时候，首先要明确我们学习的是什么内容，学有方向；第二，分析素材，分析完素材后不光能解决问题，还要分析素材中蕴含的规律是什么?分析完规律后，在这个分析过程中使用的方法又是什么?比如说水溶液的问题，标题就是水溶液，素材可以有很多，最后概括出来的规律很简单，水的电离本身就好似化学平衡，分析水的电离的影响因素就是化学平衡的影响因素。化学平衡的原理放在水的电离平衡这里是放之四海而皆准的。我们不能让学生学习新内容后又给学生背上加一块砖，让学生越学越多、越学越沉。主持人：董老师刚才的话给我们很大的启示，特别是董老师提出来的规律和思想方法的双重提炼问题，为老师们解决反应原理模块具体知识解决和它所蕴含的核心思路和方法的提炼提供了比较好的、值得借鉴的经验。支梅：刚才董军老师已经介绍了让学生的思维从经验上升到理论和规律方法层次的一些经验，那么我想说的第二点是要在原理模块充分用好化学实验，体现化学是实验科学的特点。首先是要给学生提供动手实验的机会、动眼观察实验的机会，从手首脑并用中体现化学是实验科学的基本特点,岁月无痕效果。举例来讲，我们可以在教材实验的基础上进行一些补充。还以水的电离为例，我们在教学案例中补充了纯净水电离的实验，利用灵敏电流计和小灯泡，把水接入闭合回路中，学生可以很清楚的观察到灵敏电流计指针的摆动但是小灯泡不亮，通过这个简单的实验，学生能感受到水可以电离、但程度是很弱的。同时在水的电离平衡移动因素的探究上，老师可以做如下实验：将水加热，还是接到闭合回路中，会发现灵敏电流计偏转幅度增大，但小灯泡依然不亮。通过这两个简单的实验的加入，对于学生理解水的电离、建立水的电离程度这些概念是很有帮助的；其次是要强调实验对理论产生的重要作用。实验是我们研究和形成理论的重要基础，也是化学开展研究的基本手段，从这个意义上讲，我们不能把实验仅当做一个为抽象知识提供感性现象或者思维加工的素材，而是把它看成实证的手段：我们提出了一个推理、一个猜想，是不是正确的?需要用实验来说话，因此在原理模块两年的教学中，通过老师们大量的教学努力，学生的实证意识在不断增强，这也是学生科学素养的表现；第三注重实验研究方法的培养，这方面在反应原理模块非常凸显，最有代表性的是关于化学反应速率影响因素的这部分教材内容的呈现。从知识本身而言，学生基本上都能掌握，但在选修应该发展学生什么?就是实验研究的方法，在这里体现的就是控制变量的实验研究方法，因此实验对新课标中三维目标的落实提供非常好的依托，所以老师们一定要重视实验的功能和作用。董军：我非常同意支梅老师的意见。在这里我想补充一点，实验是化学的基石，怎么强调也不过分，但在应用实验时又要注意一些问题：如果你探究的问题对学生是陌生的、有难度的，我们往往可以先做一些实验，让学生在感受实验的过程中产生问题。例如盐类水解，这部分学生以前完全没有经验，那么通过做实验产生疑问，提供事实。如果学生对这方面有一些基础，就可以让学生设计实验，来验证自己的想法，比如水是弱电解质。不光为了做实验，也是为了培养学生的科学思想、科学方法，用实验验证自己的观点，将实验看成是我们探究化学的一种手段。王磊：刚才听了两位老师的话很受启发，化学反应原理模块实施以来老师们确实有了自己的丰富理解和认识，也创造了很多教学策略。比如说我们看到老师们还普遍使用的教学策略就是联系生产生活实际。虽然反应原理是一个理论性的模块，但我们的老师已经可以把必修课程当中从生活中来，到应用中去的教学理念迁移应用到这个模块中了。我们看到老师在讲能量转化、包括讲反应方向、反应速率、平衡移动、还有水溶液化学等，都会努力去挖掘这些原理它的真实的现象和事实以及这些现象在生产生活中的实际应用，从实际应用出发引导学生去思考其中的原理，以及能不能通过化学的手段和方法去研究其中的本质、规律、条件，形成我们对生产生活现象更合理的解释和更清楚的把握，及更自觉的控制和改进。另一点就是老师们开始应用多种方法和手段，除讲授法以外，还用到了探究、实验，这几年也看到一些老师在应用一些新的技术，如传感技术来支撑反应原理教学，以及使用模型来揭示反应变化过程中的微观本质，帮助学生从微粒观的角度去分析这些变化和过程，这也是一个积极的变化。另外我们也看到有些老师已经不满足于对规律和原理的结论的概括，开始关注这类问题应该建立什么样的思维模型。我们看到很多老师在努力地创立和构建对化学反应原理模块相关核心问题分析和思维的模型，这些都会把教学引向深入。最近也看到有老师提出这样的观点，即要深刻挖掘核心知识背后的功能和价值以及彰显这种功能和价值，这样就会使我们看起来很精彩的一节课可以更深刻，能够对学生的发展更有启示，他们自身也感觉到，因为他们在努力挖掘这个知识背后的深层的功能价值以后，他们觉得他们的教学换了境界、提高了档次，所以说在这些方面老师们都创造了很好的经验。支梅：接着王老师的话说我想再补充两点：第一点就是在原理模块中要注意定量化的问题，从化学的学科发展角度讲，是不断走向量化的过程，从必修到选修也要体现一个从定性到定量的逐步发展的过程，因此在教学中老师要提供一些定量的信息，可以设计一定数量的定量计算的内容，同时在实验的研究中也要逐步实现定量化。大家也感觉到在教材的实验中，几个学生实验都体现了定量化的要求，比如说中和反应反应热的测定、中和滴定等等，都是一些定量化的要求，因此在这个地方希望引起老师的关注，还有一点就是要注意知识发展的阶段性与连续性，原理模块的教学内容有的是必修已经学过的，在必修基础上怎么进行发展是老师们需要考虑的问题，第二个是新增的知识内容如何把握，这些都是我们在原理模块开始之前需要考虑的问题。主持人：通过刚才老师的介绍我们发现这五年从反应原理模块的教学来看确实发生了很大的变化，首先老师们关注的问题越来越深刻、越来越本质，不仅仅关注具体知识的教学，而且更加关注在这些知识背后所蕴含的基本思想方法；不仅仅关注知识的内容，还关注了这些知识的应用价值，另一个方面我们也发现教学手段、教学方式和教学策略的多样化，让我们看到反应原理这样由枯燥的内容聚集起来的模块的教学也可以非常生动。所以我们可以想见，学生在反应原理模块的学习中，同样能收获成功的喜悦、能够感受到快乐、能体会到化学的科学魅力。在视频拍摄之前，我们也采访了山东和海南的一线教师，请他们谈谈在五年实施反应原理模块教学中的感受，我们来看看他们是怎么说的。师1：我觉得化学反应原理模块还有一个比较突出的特点就是许多概念性的内容比较抽象，对于这些抽象的概念我们认为不应该只顾这些概念，也不能回避，比如说对于焓的教学，既不能引导学生从热力学的角度严格定义焓的概念，但也不能避而不谈。要让学生知道焓是科学家为了便于计算反应热的计算而定义的一个物理量。师2：我觉得除了乔老师提到的问题，对于反应原理的教学要重视利用直观手段，给学生创设比较好的学习情境，比如对化学反应的方向、限度、速率的专题，这部分内容比较抽象，在教学中我们要注意将理论具体化、形象化，既可以利用教材中的实验等直观手段，也可以利用教材中的数据、图像等。比如教材49页，关于Q、K比较。主持人：通过这一段视频采访我们发现,岁月无痕精油，老师们也积攒了很多的成功经验，但同时也反映出一些问题，表达出了他们的一些困惑，我也想问问在场的两位老师包括王磊教授，老师们在反应原理模块的教学实施中，遇到了哪些困难、存在哪些问题呢?支梅：我觉得老师们表现出的第一个困难和问题主要是对新增知识内容深广度的把握。例如对于化学反应方向的熵、反应热里的焓等这些新增概念在教学中如何处理，老师们还是把握不准。王磊：刚才支老师谈的这个问题我想也是很多老师在反应原理模块教学中会遇到的实实在在的问题，那么这个问题是源于课标跟教学大纲的变化，课标对化学反应原理模块的设定跟大纲相比有两个最大的变化，第一是出现的学段不一样，反应原理模块明确了必须是在必修2基础上的，这样跟大纲讲这些知识的时候出现的位置不一样。特别是对于那些看起来都很熟悉的，即在原来旧教材中也要讲的反应原理的相关内容跟新课程相比出现的位置不一样了，新课程中对于同一知识可能必修时候会出现一次，选修的时候还要出现一次，这些出现的位置、学习阶段的不同会给老师们带来新的问题和困扰。在现实中我们发现老师们出现两种混乱，第一种在必修时很多内容就已经讲到原来的深度了，第二种就是在反应原理模块的时候不知道该怎么和必修区别开来，不知道从必修的基础让学生往哪些方面发展。所以就明显地表现为老师对这些核心的原理知识在实际教学中没有层次；第二类就是课标与大纲相比新增了一些反应原理的内容。因为是新增的，原来不讲，所以老师肯定会高度重视，但是他确实不清楚为什么要新增这些内容，新增这些内容对原来的反应原理的问题是什么关系。比如说我们在反应原理部分新增了反应方向，但老师们并不清楚新增反应方向对反应规律的认识将产生什么不同的影响。他只关注反应方向这个内容本身怎么讲。比如我们在反应热这儿增加了焓和焓变的内容，老师们把这个内容当做新的定义去教，不去想增加焓和焓变之后对于反应热的认识将会有什么样的影响，起什么作用。比如增加了沉淀溶解平衡，老师们同样要想沉淀溶解平衡对于水溶液的认识、对物质在水溶液中行为的认识将起什么作用。跟它平行的这些知识比如，水解、弱电解质电离相比，新增的沉淀溶解平衡跟老知识之间是什么关系。我们觉得老师们可能没有想这件事、或者没有想得太清楚。所以他们就会从另一个层面决定他们到底要不要讲这些内容、怎么讲。他们会想这些知识有没有明确的定义、这些知识好不好讲以及我能否讲清楚，如果讲不清楚，我就不讲。老师的弱化处理、淡化处理或绕道走其实大部分是基于内容好不好讲去考虑，而不是这个内容该不该讲、为什么要讲。甚至说平衡常数，平衡常数是大家最接受的新增内容，也是在高考中体现得最重点的新增内容。但若问老师，新增平衡常数对学生必修阶段学习化学平衡的认识、可逆反应有什么发展，他说不清楚。增加了平衡常数之后对于可逆反应和化学反应平衡移动规律有什么关系，老师们会疑惑：平衡移动规律是由勒夏特列原理表征的，跟平衡常数有何关系?这就是老师们普遍的看法。最后平衡常数对水溶液问题的讨论有什么作用，老师也不去思考。这样平衡常数就变成非常孤立的知识点，所以最后学生们就觉得平衡常数就跟计算、以及跟转化率的转换有关，其它任何意义都没有。甚至我们的高考在某种程度上外显出来的也就是计算，这样就助推了老师对知识价值的偏狭认识。我们觉得反应原理模块实行这么多年以后，我们应该反思这个问题，不然我这个模块的教学很难向深度发展。董军：王磊老师的话对我启发很大。确实是这个情况。很多问题，老师们理解并不深刻。比如沉淀溶解平衡，老师们都把它当成新的知识点来讲，又开始Ksp等的计算，这就没有必要。我们只需要知道它是化学平衡的一个延续、是化学平衡的一种应用。从深度方面，我们只需要知道怎样实现沉淀的转化，这是化学平衡移动原理的应用就可以了。关于平衡常数的计算很多老师把它当做孤立的内容来讲，和化学反应方向性问题不挂钩,岁月无痕丰胸。支梅：我想说一下的就是关于教材栏目的处理,虎年运程，因为现在新课标教材给我们提供了丰富的栏目，但是像刚才王老师说的，比如我们站在新增内容、或者这个内容对于学生原有认识的发展的角度去看这个教材的话，很可能会看出一些不同的角度。我举个例子，人教版教材里第一节化学反应与能量的变化中，把体系与环境以资料卡片的形式放在一起。老师如果站在一个更高的角度看待这个问题的话，其实体系与环境是学生首先需要确立的一个基本的概念，只有把这个分清楚了，才能了解为什么用Q表示和用H表示的时候符号会相反。因为站的角度是不同的。另外对于反应热效应而言，它的研究对象是反应体系。但是体系与环境又是相互作用的，所以从这点来讲我们在进行教材处理的时候如果站位不同，那么处理的效果就会不一样。主持人：刚才支梅老师提出了老师们在反应原理模块实施过程中一个比较大的困惑或者问题，就是关于新增内容深广度的把握。这也是我们在对海南一线教师的采访中也是老师们反应比较多的问题。我们一定要把握几点：一个是根据什么定深广度；我们不能孤立地看知识点，更不能只看这个知识点好不好讲，要把它放在整个反应原理模块研讨的大背景下，抓住反应原理模块整体的特点，其实就是让学生更好地认识化学反应，可能是干态体系，也可能在水溶液体系。再结合对学生认识发展的分析，我们就能准确地定位新增内容的价值、从而确定我们要在这个知识上下多少功夫、讲到什么水平，跟不跟学生展开讨论。另外，就我个人的经验，我们可能在新授课的教学中要做得超然一些，不要把讲和考的关系做得那么一一对应。因为老师会说反应方向、焓、熵这些概念高考里肯定不会考的，那我就没有必要讲。但是我发现，如果能够给学生适当地讲授这些内容，让他更能够体会科学家看反应、用反应的本质的思路，让他从情感上感受化学的科学魅力所在。王磊：我觉得这非常重要。老师从对学科本体的认识、学科价值的认识到实际操作的时候会遇到的一个矛盾，换句话说他有他自己的行为的惯性，包括教学实施时的一种行为的范式，实际上他都是针对考点去讲课，如果还是停留在这个范式上，我们脑子里有再多的理解，一旦套到这个范式里就什么也不敢说。因为考试能考的内容是有限的。就平衡常数而言，它能考的可能就是计算；或者平衡移动的问题，它可能最终考的就是一个平衡移动的方向，但是如果就奔着考点进行教学的话，可能你就会采取非常短和快的方法。但是我们的学科理解、学生的认识发展根本无从体现。但若换一个角度想，就是为了这个考点，学生是基于深刻理解的和基于表层的简单的思考去回答这个考点，这二者有什么不同。所以我们觉得应该不增加内容但是增加它的境界、发挥这个内容的认识功能和价值，这才是我们把握深广度很重要的一个方面。不然就变成是往里加内容，或者进行非常复杂的习题训练。那个路我们肯定是反对的，但是这条路不走，不代表说咱就是非常浅薄的去控制这个内容，要挖掘这个知识背后更深层的意义、更丰富的功能价值,星座配对，这样打开讲之后不超标但提高档次。所以讲和考的关系确实值得老师们反思，是一一对应还是厚积薄发，是站在更高利益的角度去看具体考点、还是就事论事的、只对着考点平面地去处理这个内容，这是智慧的问题，这也是这次研修的目的，不是要给大家跟这个考点在同一水平面上处理考点，不是教给大家这样的方法，我们是要引导老师们在这个过程中站在更高的利益和广阔的视角上，让学生最后也能罩到这个考点上去。董军：刚才王老师说到一个境界的问题。我觉得要实现这个境界的问题，最重要的一条，是老师自身提高境界。不要把教材看成一个一个的考点，往上走一步要看到知识之间的联系，体现知识的应用价值。再往高地说是体现学科的价值，所以我觉得我们在反应原理模块施教的具体过程中，让学生逐渐感受到化学变化的现象，比如化学变化是质变、化学变化是定量的、化学变化伴随能量变化、化学变化是有限度的、化学变化是可控的，化学变化具有很好的应用价值，它应该造福于人类的。首先老师先认识到这个问题，再转化具体的教学素材应用到教学过程中，并且让学生在教学过程中感受到、吸取你的观念，这才是教学。王磊：董老师说的很好。其实我们在化学反应原理模块最重要的就是要发展学生对化学变化的认识。也可以说进一步发展它们的变化关系。那我们想，跟必修相比，反应原理模块对学生变化观的发展有哪些功能或者有哪些发展目标呢?我觉得一个是认识对象进一步明确，就是化学反应，我们这时就把必修和初中学过的所有的化学反应作为认识对象和研究对象，看对这样的研究对象该怎么认识，需要建立什么样科学的认识角度。具体来看，要学会它的方向、平衡、速率，知道里面的热效应，或电解、原电池，这是具体的。从概括上来看，我体会反应原理对学生对化学变化的认识主要要贡献三个特殊的层次和角度：第一，要建立系统的思想。必修认识化学反应基本是单因素、单变量的认识，比如说反应速率，反应速率是化学反应的一个问题，是一个很重要的核心变量，讨论这个核心变量也是单因素的，温度、浓度等对它的影响都是单独考虑的，学生能够建立这样的一种认识方法；到了选修，和必修相比，若还讲反应速率，好像从新知识上没有什么特别的，那么它发展了什么。我觉得它首先发展了一个系统的思想，认识反应速率，我们不是孤立的来看温度、浓度对反应速率的影响，例如提出质量作用方程，浓度对反应速率的影响已经不是单一浓度。而是整个反应体系当中各组分浓度对反应速率一种整合的影响，它是通过质量作用方程表达的。所以我们给的知识载体是增加质量作用方程的表达，比如以氯化氢、碘化氢为例，通过实验测定得出各组分浓度跟速率之间的关系-有一个幂次方的关系。这虽然不是通用的规律，不适用于所用的反应，但是每个反应都有这样的各组分浓度与速率的关系。通过这个例子可以看出，不是要教给学生具体知识，而是让学生体会到浓度对速率的影响不是孤立的，不同体系中对速率的影响是不同的，这就是一个很重要的发展。另外，多因素还体现在温度对速率的影响，给出阿累尼乌斯公式不是让学生去背，也不是要让教师去介绍阿累尼乌斯公式怎么来的，最主要的是借助阿累尼乌斯公式这个科学家已经得出的知识，从中发现对化学反应认识、对化学反应速率的认识、影响因素认识的发展点。学生一下就能明白必修阶段温度对速率的影响是单一的，但到选修，它跟活化能也有关。在这里我们发现对反应速率的影响，各因素之间是一个组合的影响，而且在这个系统中，每种因素对速率的影响是不同的，有的是线性的有的是数量级的。那这个时候再来考虑控制反应速率的时候就有了一个核心的控制思想，即基于系统的控制思想就可以发展起来。我们可以像学生提出这样的问题，你再次认识了影响了反应速率的因素，进行系统分析，那么我们要调控一个反应的速率的时候，你怎么处理?学生就应该建立如下认识：先抓谁是主因素，抓主因素的改变是对这个速率的影响是最大的。从阿累尼乌斯公式上就能体会到活化能是最重要的。所以就能体会为什么催化剂的技术发展这么重要，科学家是通过系统地分析之后找到了这样的一个关键的条件，这是非常有发展价值的，用定性也好定量也好都没有关系。这里就出现一个问题：老师很恐惧计算，一出现数值就很害怕，其实这是对数值的一个很大的错误的认识。我们出现像平衡常数、H、熵变包括教材中出现Ksp，大家要理解这不是指向Ksp本身的计算，甚至都不是指向平衡常数、H、S本身的计算，而是指向系统化的思想。因为定量都是有公式的，公式和定量数值间组合成一个系统，这就告诉你这个系统里主要的变量什么、变量之间的关系是什么，这其实是系统化思想的具体承载，所以完全可以定性地去用公式。定性的用公式是具有定量化的思想而不是计算，这点北大的严老师也反复地强调。我觉得我们应该去体会，这是最重要的一个发展。另外对化学变化的认识还有两个角度的建立，一个就是微粒观，将微粒观用于分析和讨论化学反应这个认识对象的问题。这个的贡献就在于对化学反应本质和对化学反应的理解和解释水平的贡献，它跟对化学反应系统化的认识严格说还不在一个档次上。我认为对化学反应系统化认识，比如原来只知道看速率，后来发现限度也是一个重要因素，再后来发现方向还是一个更重要的因素，这叫系统，从单一变成多种，发展它的认识角度、丰富它的系统的主要因素，并且能够发现这些因素谁起什么作用，是什么关系，这就叫对化学反应的系统化认识的发展，这是一级重要的发展目标。而微粒观用于对化学反应的认识是一个程度和深度的要求，就是要求不要求从本质上去理解的问题，必修也有，只不过这个时候是基于化学键，初中也有，是基于原子种类和数目的问题。必修是基于化学键初步认识化学本质，到了选修，基于微粒观能够对化学变化认识什么，大家觉得有形的内容可能是水溶液。水溶液这一章里贡献的更多的是应用前面第一章第二章建立的学科思想，同时发展微粒观的认识，从微粒的角度看反应，这是水溶液这一部分特有的。第一章是从宏观能量上或者从热力学的角度认识反应，一般不会去讨论具体微粒的问题，第二章是从变化规律、或者从平衡的角度去认识反应，到第三章才有一个空间和载体去发展学生基于微粒观角度的认识。所以在这章教学中主要是要发展如何用微粒的观点看水溶液的问题，它能帮我们干什么。对前一章而言，第三章水溶液问题是对第二章-平衡问题的具体应用和发展，不是新建知识。但是新建的内容是基于微粒观，我觉得这个很有意思。第三个在反应原理体现出来的就是定量、半定量的认识反应规律和本质。在这个方面，定量化具有一些特殊的要求，比如要有明确的变量、要有数值的含义，比如要挖掘平衡常数右边的含义，就是那个数本身带给我们什么信息，当我们知道数之后能让我们干什么。在这个方面我觉得我们现在反应原理的教学境界没有上去。第一章出现了H，而且也会算，但H告诉我们什么内容，我们从H的数值中能感悟到什么内容，能用于干什么，我们不跟同学讨论，就拘泥在H计算及如何表示。那么多关于H的数据不给学生分析，不告诉孩子面对这些数据可以怎么用，我们觉得很可惜。平衡常数也是，计算了半天最后那个平衡常数的数值代表什么意义呢，科学家已经获取那么多反应的平衡常数，能帮我们干什么呢?后面还有酸的电离常数、水的电离常数。包括Ksp等，这些常数不是要你去算，而是要你去用的。但我们确实没给孩子这样子的启示。我觉得这个定量化思想本身是跟系统化思想是捆绑在一起的，但是它也有自己独特的内容。这些可能都是我们在考虑反应原理模块时的独特的定位和独特的功能价值，在这方面我们的认识还远远不够。二、化学反应原理模块的定位及内容特点是什么?主持人：刚才老师们是从新增知识的深广度把握这个话题延伸到了一个更深层次的讨论，就是该如何看反应原理模块的定位即看它的内容特点。综合一下我们会发现，老师们在考虑这个问题的时候要有几个基本的角度，一个是学了这些内容之后学生能认识到什么、应该认识到什么，比如对化学反应应该丰富哪些认识；还有就是该如何认识，应该建立起什么样的基本观念、应该用一个什么样的角度、什么样的思想方法去看这些反应，看这些具体内容。其实这涉及到该怎样认识，从而才能确定认识的程度和深度的问题。刚才王老师给我们举了很多具体的例子，在这些具体例子中我们发现，我们对反应原理模块的定位实际上是由一个一个具体的内容的定位构成的。那么我们该如何分析具体知识定位?其实王老师在分析的过程中给我们展示了很好的思路和角度，一是要看学了这个知识对学生的已有认识发展了什么。比如学了反应方向、速率等使我们对反应的认识有了进一步的提高；第二就是学了这个知识让学生对认识新的认识对象有什么样的作用，即对认识新对象时会产生什么样的功能。比如学了平衡常数，那么去分析水溶液问题的时候，就找到了一个着力点，要发挥知识的这种作用。我们也采访了北师大化学学院的王明昭博士，她同时也是反应原理模块教材的编写专家，我们来看看她是怎么来看反应模块的特点的。王明昭：这两个模块(化学反应原理和物质结构与性质)的定位跟必修的定位不一样，必修的定位是公民教育，而这两个模块的定位是要培养高素质的专业人才，就是为将来直接从事化学研究，以及跟化学研究有关的专业研究的人才。所以这两个模块就是要把那些化学与教育的重要的思想方法里最最重要的体现出来。当然它们的分工不一样，物质结构主要体系那在微观层面上，而反应原理主要体现在宏观层面上，微观的不太明显。这两门课的定位跟其它模块是不一样的。这也是新课标跟模块式教学的创立的目的，即满足不同学生的需求。这两个模块就是高端的,岁月无痕丰胸精油，我们现在考虑的化学反应原理模块不是要面对所以的学生，而是培养专业人才，具体的说他们对化学有兴趣，他们要在大学学习理科，这里面很可能相当一部分学生直接就学习化学专业，这样的学生是我们这个模块的定位。我们在上这个模块的课或者编写教材的时候都要注意，既要注意基础性，即普适性，只要选这个课的学生在什么水平上应该有什么样的要求，又要注意提高性，即满足那些高端学生的需求，培养出代表中国教育水平的这样的高中毕业生。这是一个很大的挑战。这个模块的设置主要是想学生们通过这门课的学习能有效地提升对化学反应的认识，能够具有开拓的视野、或大视野，能够在对化学反应进行分析的时候，脑子里能有不同的角度物分析，而且可以有各种各样的高观点。这样学生的专业水平也就会越来越高。下部三、化学反应原理模块的教学特点是什么?主持人：通过刚才对王明昭博士的采访我们发现，她作为学科专家对化学反应原理模块的定位，与一线的教师教研员和王老师这样一些教育研究的专家在大方向上是不谋而合的。我们都关注到了反应原理模块的定位是有效提升学生对化学反应的认识、开阔学生对化学反应的认识视野。就像王明昭博士说的那样，要有大视野，要多角度、要高观点。虽然刚才支老师和董老师给我们介绍了一些在教学实施中教学策略选取、教学手段多样化等方面的成功经验，但很多老师在这方面感觉还是很困难，还是抓不住反应原理模块的教学特点，包括跟必修的概念原理教学的关系，跟其它模块的概念原理教学的关系。我们从一个具体案例入手围绕这个问题跟老师们做一个交流。教学案例：化学反应方向教师活动环节1：化学反应的方向、自发反应1.钛的用途与发现同学们知道二十一世纪金属是指哪种金属吗?你知道钛的用途吗?1791年人们在金红石的矿物中发现了钛元素，而第一次制得纯净的钛却是在1910年，中间经历了一百余年。科学家们遇到了怎样的困难呢?科学家设计以金红石为原料，用氯气与二氧化钛反应制备四氯化钛，再用金属镁将钛还原出来。然而就在第一步科学家们就被难住了，这个反应在任何温度下都不反应。也就是说，这个反应根本不能按照科学家欲设的方向进行。TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g)TiCl4+2Mg=2MgC12+Ti 2.化学反应方向、自发反应事实上，这样的情况不仅在科学研究中普遍存在，而且在我们学习化学的过程中也会遇到这样的情况：例如：CaCl2+Na2CO3=CaCO3+2NaCl Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu以上两个反应正向在常温常压下就能自动发生，而逆向反应在常温常压下却不能自动进行。2H2+O2=2H2O的反应在常温常压下虽然看不到现象，但是这个反应的正向具有发生反应的可能性，因为如果等上千年万年我们就能看到水的生成。而逆向水的分解在常温常压下却不能自动进行。除非进行电解，在电能的帮助下才能发生。这些例子告诉我们，化学反应具有方向性。在一定温度压强下，某一个方向的反应是自动进行的，或具有自动发生的可能性，而在相同的条件下，另一个方向的反应是不能自动进行的，必须借助光电这样的外部力量才能发生。人们就把在一定温度、压强下，不借助(光、电能)外部力量就能进行，或具有发生的可能性的反应称为自发反应。反之称为非自发反应。化学反应向着怎样的方向进行就是自发的呢?CaCl2+Na2CO3=CaCO3+2NaCl为什么正向自发而逆向不自发?Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu为什么正向自发而逆向不自发?同学们有没有想过或许这些反应是向着同一种方向自发进行的呢?如果能找着这个共同的方向对于科学家设计研究反应会有什么帮助呢?环节2：影响化学反应的方向的因素1.焓变对反应方向的影响问题1：化学反应向着怎样的方向自发进行呢?燃烧反应：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)，H(298K)=-890KJ/mol中和反应：H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)，H(298K)=-57.3KJ/mol其它反应：4Fe(OH)2(s)+O2(g)+2H2O(l)=4Fe(OH)3(s)，H(298K)=-444.3KJ/mol NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)，H(298K)=-176.9KJ/mol教师小结：大量实验证明，放热反应在常温常压下是自发的。也就是说化学反应趋向于向着焓减小的方向自发进行。放热是有利于反应自发的一种因素。问题2.在一定温度和压强下，反应一定不能向着吸热的方向自发进行吗?2.熵变对反应方向的影响问题3.为什么在一定温度和压强下，化学反应能够向着吸热的方向自发进行呢?还有什么因素在影响反应的方向呢?问题4：分析下列现象，也许有助于我们找到影响化学反应方向的另一种因素。你能找到这样一些表面上看似无关的事件的共同特征吗?固体溶解食盐、氢氧化钠、蔗糖自动溶于水，相反的过程却不可能出现。墨水滴入水中自动扩散，二者却不能自动分离。气体扩散：二氧化氮与空气自动混合一副崭新的扑克牌被洗过后会怎样?如果没有法律的制约，世界会怎样?下课铃一响教室里会怎样?自发过程趋向于从有序到无序的过程。我们能不能定量表示一个体系或一种物质的混乱程度呢?问题5：如何量度一个体系的混乱度?德国物理学家-克劳修斯，定义了一个物理量-熵：用来衡量一个体系的混乱度。熵值越大，体系的混乱度越大。通过实验和计算，科学家们能够求得各种物质在一定条件下的熵值S(Jmol-1K-1)问题6：上述吸热反应能够自发的原因是什么?反应的什么特征表示反应的熵增加了?小结：化学反应的熵变【揭示规律】自发反应趋向于向着熵增的方向进行，也即是说熵增有利于反应自发问题7：自发反应一定不能向着熵减的方向进行吗?如：2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s)是一个熵减的反应，但是一旦引发，该反应就能自动进行，并放出大量的热。3.焓变与熵变对反应的共同影响只关注焓变或熵变，不能正确判断反应是否自发，显然应该综合考虑二者的影响。焓变与熵变之间是否存在某种定量关系呢?【揭示规律】介绍反应方向的判据：在一定温度、压强下：H-TS 0反应自发，H-TS0反应非自发环节3：反应方向判据的应用TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g)H=161.9KJmol-1S=-38.4Jmol-1K-1请分析为什么该反应在任何温度下都不能进行?如果这个方向判据能够早一点发现，科学家就不会盲目地进行千百次的实验，这将会节省多少时间、人的精力、物力和财力。如果这个方向判据能够早一点发现，工业制钛的历史也许会有所缩短。支瑶：这就是关于化学反应方向一课时的内容。三位老师了解了这个教学设计以后，可以来分析这个设计里反映出了在反应原理模块教学设计中该关注哪些问题、体现哪些策略、还有哪些不足、我们该怎么样改进和完善?董军：这节课首先就好在把化学的价值、理论的价值凸现出来了。很多人认为化学就是做实验，也不对。刚才徐老师也说了，再怎么做实验这个二氧化钛和氯气的反应是不可能进行的。所以说学化学要明白实验是化学的基础，但理论是化学的灵魂，你往哪个方向去研究，往哪个方向发展，可行性论证一定要搞好，如果可行性论证不可以就不要再做了。所以学化学要注意这方面。通过这节课学生有这样的印象，这是很好的。王磊：学生不仅有了这样的一般的认识，而且看到了怎么才能体现出理论的价值，就是把一般观念的教育跟化学反应方向研究的成果给直接地紧密地结合起来了。有一部分老师压根不去想这个观念的教育价值，还有一部分老师想体现价值，但还做不到徐敏老师的层次。徐敏老师不仅想到去体现价值，而且这个内容要体现什么价值、怎么体现它，这样确实境界是不一样的。董军：今后这些学生不光在化学学科，可能在今后从事科研或者最后参加工作的时候也是这样，做事三思而后行，你先研究这个事情能不能做，然后开始实施。很多事情原理是相通的，这就是我们的科学素养的培养。这节课避免了说教式。有的老师认为这个内容不是要求很高的内容，课标要求能够用熵、焓的观点去说明这个反应能不能发生就行了。很多老师就简单说说就好了。徐敏老师好在什么地方呢?就是给出素材，让学生从素材中去感受，但是素材也不是随便给出，而是让学生自己对素材做出一个分析，可行性的问题、是不是唯一因素的问题，然后提出新的观点一步一步去论证。依托一个基本的内容来提高学生分析问题、解决问题的方法，形成一种化学的观念，形成一种科学的思想方法。我觉得这点是值得学习和借鉴的。支梅：除了刚才说到以外，还有一个非常突出的特点就是特别突出学生的已有概念和需要建立的新的概念之间的衔接。比如对反应方向的问题，她并没有一上来就直接去提，或者更多的强调反应方向，而是先让学生提出来你认为怎么去表示反应方向，你理解的反应方向是怎么回事，很具体的结合了学生的已有知识。比如对于自发反应的问题，虽然学生可能不知道自发反应严格的概念是什么，但学生头脑中是有一些自发反应的例子的。所以她在自发反应的基础上来围绕自发反应的方向讨论问题。再有，依据学生已有经验，学生可能认为大多数的放热反应是都是可以自发进行的，又结合了反应热效应和自发反应之间的关系问题，层层递进。再由这样一个自发反应的问题-放热反应是否都是自发反应?，通过一些具体的素材制造认知冲突，引出熵的概念，进一步建立化学反应方向和化学反应方向的判据等问题。可见，她非常关注学生的已有基础，而且体现得层层递进，实施起来是非常流畅的。同时在吉布斯自由能判据上也体现了刚才王磊老师说的：用一个定量的公式，但不是要让学生计算用的，而让学生意识到决定因素有哪些，它们之间是什么关系。这种处理策略，既符合学生实际，也符合教学要求，绝对不超纲，非常适当。王磊：有的老师一说起反应方向的教学，尤其是高考不考，所以从应试的角度想这个内容就不重要了，他也不去想这个内容对学生关于反应认识的发展起什么作用。另外，有的老师会重视这个知识主要是从熵的角度考虑的，因为熵好像是一个通用的概念，很多领域都在用。他就把反应方向教学的价值都归入熵的价值了，所以在教学时可能也体现的是这个方面。还有一些老师认为既然教材中有了，那咱们就说说吧，他可能重心就放在什么因素影响反应方向-焓变、熵变。说明反应方向不是由单一因素决定的，但是我们想焓变的知识有了，熵的知识也讲了，在现有知识都有的情况下讨论反应方向这个命题和我们要达到学生什么样的认识发展目标，这就是一个境界的问题了。徐老师之所以能做出这样的课，她也是深刻反思了知识的价值。她自己先突破了为什么要讨论反应方向、为什么要给这个判据的问题。所以她首先突破的是对于反应方向她自己是怎么体会的，她能认识到它的必要性吗?她能认识到讨论反应方向在学科中的价值吗?反应方向在应用当中有什么意义呢?这是老师在设计这堂课、在做学科本体研究的时候她自己先面临的问题。第二个她要做的学科本体分析就是反应方向到底是什么?它跟自发反应的说法是什么关系?自发反应的科学概念和学生头脑中原有的自发反应的认识是什么关系。她也面临这些具体问题的理清和定位。当然她还要关注这节课里焓变这个具体知识在第一章已经建立了，在这里只是一个应用，但S呢?这是一个新概念，很多老师可能觉得这个内容很麻烦，自己大学的时候都没学明白，对在这里怎么讲感到很困惑。还有就是老师看见判据就是G，G在教学时是不是也得说呀?这是老师们非常容易出现的问题。另外在深广度上也把握不住，比如我是讲生活中通用的熵概念，还是讲化学反应的熵变。怎么把通俗意义上熵的理解和化学反应体系中的熵变结合起来，老师也会感到困扰。还有就是这个判据讲到什么程度。因为他一看这个判据很容易想到可能得按大学那样处理，但老师此时有些把握不住-到底教这个内容需要帮学生干什么。这可能是老师拿到这个内容、或者初步看到教材的时候要把它变成一份教学设计时很自然地会出现的问题和困惑。其实出现这些问题和困惑是好事，它告诉我们要注意三个基本问题，第一，你所要教的内容的学科价值是什么，科学家们提出它是为了干什么?它的应用价值是什么?这个内容难道仅仅具有理论意义吗?怎么把科学家认识到的学科价值和应用价值让学生体会到呢?所以，关于价值老师要有一个认清、明确、转换的过程；第二个层面是对学科知识本体有更系统化的认识，化学反应方向在热力学上到底是一个什么样的命题?它真正的影响因素是什么?我们已经学过的H对于反应方向怎么迁移过来。其实这也反应了H的学习价值。如果说H学了以后只是为了讨论反应热的问题，那学科专家就没有必要去创建这个概念了，它的伟大价值恰恰不仅仅是讨论反应热的问题，它实际上建立了跟能量的本质上的相通性，而且把它变成物理化学的基本思想，就是状态函数，这样一来就能把它作为整个分析反应体系中能量问题的很重要的能量指标，因而才衍生了很多关于反应方向的跟G有关的问题。大家都会认为G有用，但是G是由于H带来的，那么H是怎样用于G的，这节课要展示出来。另一个就是混乱度(S)的认识角度的引入对学科的意义，它跟H的角度有什么不同。这些角度其实是可以给学生建立初步的认识的。最后老师要面临的知识的价值要通过具体知识的阐述和分析来去承载的，所以具体知识怎么分析、怎么阐述，就有一个精准性问题。这就是老师狭义的教学难点问题，比如自发反应怎么处理、S怎么引出，S和G的关系是什么，等。最后要落实到，这节课反应方向的认识角度怎么建立，怎么把反应方向的认识角度打开，变成H、S，建立了这些具体的反应方向认识角度后又有什么用，怎么用?这些其实是老师原来教学时不注意的。老师好不容易建立化合价的角度、好不容易建立起氧化还原的角度，建立起来干什么?没有下文了，怎么应用这个角度，也没有相应的迁移指导，我觉得这节课，徐老师还关注了这个层面的问题。所以她教学的最后一个环节不是可有可无的，这个环节就是想体现建立了这个判据之后干什么?为什么要建立判据，是不是知道H、S跟方向有关就够了。如果只是停留在这个水平上，学生还是体会不到该如何应用反应方向这个角度去操控反应，还是不知道建立了H、S的角度后对反应方向的调控有什么意义。学生只是笼统的知道有关，但是不知道有什么关联?怎么有关?知道它有关后能干什么?徐老师依次展现了建立判据的三个功能，第一是分析和理解一个反应的方向问题，她通过给学生一个能发生的反应，怎么从理论上解释它为什么能发生，这是判据的第一层应用；第二，判断一个反应能不能发生，在学科中不是这样的，因为严格说反应的组合是出来的。但是我们可以倒过来用的，判断反应能不能发生。第三个是可以告诉你选择反应和改造反应的基本思路。反应要么是能量的获取要么是物质的获取，那么要得到什么样的物质，期望用什么反应去得到这些物质，这就涉及到对已有反应的选择的问题。那要选择什么样的反应?最好就是放热的、熵增的反应，因为这样的反应自发程度最高。假如我们没有这种反应可供选择，那么可以退一步去选择什么?可以通过提高温度。如果说提高温度都不行了，那这样的反应最好不要选择，再实验也没有用。实在不行，就得想另外的办法。这个想办法就是革命性的变化，得改造反应了。这个的创造性就更高。刚才徐老师介绍的那个案例最后的出来思