1、促进学生核心素养和 关键能力发展的教学以无机物主题为例王 磊 北京师范大学化学教育研究所,引 子,深圳XX中学：碳酸钠和碳酸氢钠 学生访谈： 问：最大的收获是什么？ 答：是对比实验和二者的区别 问：请预测一下碳酸亚铁的性质？ 生1：好像会有还原性. 问：为什么？ 生1：因为是二价铁 生1：碳酸亚铁可以与氢氧化钙反应 问：怎么想到？ 生1：因为碳酸钠可以 生2：因为是盐，可以与碱和盐反应 问：你们两个的回答有什么不同？ 生1：没有什么不同,问：还有其他性质吗？ 生：不知道了。 问：请预测一下硫酸亚铁的化学性质 生1：硫酸亚铁跟铜发生置换反应 问：怎么知道？ 记得。 还有吗？ 嗯 生2：是盐，可能
2、会跟碱和盐反应 还可能具有还原性，因为是正二价，可以升。 问：你怎么知道的？ 生2：开始没想到，刚才那位同学启发了自己。 问：你觉得你们两个想法有什么不同？ 生2：我是依据类别思考，他是凭记忆。,珠海XX中学： 铁的氧化物和氢氧化物,学生访谈： 1.请说出含铁的物质 2.请问这节课最大的收获？ 3.请问铁的氧化物和氢氧化物的共性是什么？ 4.还能再设计一种防止氢氧化亚铁被氧气氧化的措施吗？,5.请预测一下硫酸亚铁的化学性质？ 生1答：好像是盐？ 问：盐又怎样呢？ 生1答：嗯 生2答：好像有还原性，对吗？ 问：根据什么说它有还原性？ 生2答：记得铁能跟盐酸反应。 问：那到底是谁的还原性？ 生2答
3、：啊，那不是，嗯 问：如果有还原性，可以选择什么试剂来证明？ 答：嗯 问：如果要选氧化剂，你能想一种吗？ 答：嗯,硫酸亚铁,授课教师：阎 芬 北京师范大学化学教育研究所高端备课项目成果,环节一：初识硫酸亚铁,问题,硫酸亚铁固体是一种什么样的物质呢？它的溶液又是什么样的呢？硫酸亚铁具有怎样的化学性质？在使用和保存方面又应该注意些什么？,教师活动,学生活动观察 FeSO47H2O晶体FeSO4溶液 在实验报告单上填写它们的外观、颜色。,环节二：预测FeSO4的化学性质,教师活动,提问,问题序列,学生活动,环节二：预测FeSO4的化学性质,生1 、 NaOH溶液 生2 NaOH溶液、Zn 生3 Na
4、OH溶液、Zn生4 H2O2溶液,暴露学生在学习物质性质的一些问题： 预测无方向，仅凭借兴趣和好奇心。 预测反应无理论依据，漫无目的的猜测。,酸性KMnO4溶液,盐酸,教学意图,环节三：分析性质总结方法,教师活动,追问,学生回答,环节三：分析性质总结方法,教师活动,追问,学生回答,环节三：分析性质总结方法,捋清思路，建构思维过程,学科思想方法外显,环节三：分析性质、总结方法,教师活动,追问,学生回答,环节三：分析性质、总结方法,教师活动,追问,学生回答,环节三：分析性质、总结方法,教师活动,追问,学生回答,环节三：分析性质、总结方法,教师活动,追问,学生回答,(15)你预测硫酸亚铁还具有什么性
5、质？ (16)你是基于什么预测的？,生 ：预测硫酸亚铁还具备氧化性因为硫酸亚铁中铁是中间价态，既可以变为+3价也可以变为0价。铁元素的价态还能够降低。 选择具有还原性的金属锌与之反应。,(17)如果你没有观察到锌和硫酸亚铁的置换反应，你怎么分析硫酸亚铁可能具有氧化性呢？ (18)你打算选择什么试剂来验证你的预测？,环节三：分析性质总结方法,教师活动,指导实验,学生活动,进行实验 记录实验现象 描述实验过程汇报实验结果,环节四：反思过程、提炼方法,物质类别,化合价,类别通性,氧化性 还原性,FeSO4,分享你的预测,KMnO4溶液,FeSO4,+2,Fe3+,+3,2+,还原剂,氧化剂,还原性,
6、0,Fe,氧化剂,Zn,还原剂,氧化性,环节五:应用方法，预测新物质,环节五:应用方法，预测新物质,教师活动,提问,教学目标,知识与技能,认识硫酸亚铁的性质。 知道Fe3+的检验方法。能初步预测三价铁盐的化学性质。 初步建立起研究物质性质的一般方法和思路。,过程与方法,经历对硫酸亚铁化学性质的探究过程。 进一步体会从不同角度研究物质性质的一般方法 能对自己的化学学习过程进行反思，用完整的语言表达研究物质性质的一般过程。,情感态度与价值观,感受化学对于日常生活的重要影响。感受理性的探究过程，体会理论知识在探究物质性质上的具体作用。,重点,难点,教学设计特点,（1）对学科本体知识的深入挖掘,（2）
7、对学生已有知识的深入挖掘,1.设计层面,2.实施层面,追问,学情分析,初中元素化合物知识及技能的储备,初步学习了物质的分类，离子反应及氧化还原反应,在学习过程中善于运用类比的方法,在实验过程中仍然以兴趣为主,分类观 氧化还原观,无预测根据,探究过程,认识的角度,概念原理的工具性,认识的思路,教师经验行为,无机物主题 应该发展学生怎样的 核心认识和关键能力？,初中化学新课程的要求,核心用化学的视角认识物质 基于组成认识物质 基于变化认识物质 基于定量和化学用语认识物质 基于真实背景和STSE认识物质 基于实验和探究认识物质 用化学的视角认识物质的功能价值,高中化学新课程 无机物主题的教学要求,无
8、机元素化合物知识的课程定位,课程标准规定的 无机元素化合物知识的教学内容和教学要求核心知识方面： 钠、铝、铁、铜等金属及其重要化合物的主要性质 氯、氮、硫、硅等非金属及其重要化合物的主要性质,过程与方法方面：要求学生能够基于实验和探究过程学习元素化合物知识；运用物质分类的观点、利用氧化还原反应和离子反应的基本原理和思想方法指导对元素化合物性质的认识，并运用所学知识解决有关问题。,情感态度价值观（STS）方面通过学习元素化合物知识树立一些基本的态度和观念，例如，了解化学方法在实现物质间转化中的作用；认识合成新物质对人类生活的影响，以及化学在自然资源综合利用方面的重要价值；体会化学对环境保护的意义
9、，以及在化学合成中遵循“绿色化学思想”的重要性等。,修订后高中化学课程标准无机物主题的教学要求,B实践应用,A学习理解,C探究创新,化合价,物质组,元素,不同元素,认识对象,类别通性,代表物类比,周期律,反应原理,认识角度,能力任务,保存,使用,检验,鉴定,性质,分离,制备,问题表征,转化,学生无机物主题整体认识模型 （主题素养能力模型）,B1 解释说明,A1 观察记忆,C3 创新思维,A2 概括关联,A3 说明论证,B2 推论预测,B3 实验设计,C1 复杂推理,C2 系统探究,无机元素及其 化合物,代表物,分类表征,变化守恒,模型认知,实验探究,宏微结合,绿色应用,学科素养,特定认识域（主
10、题）,是稳定的认识领域和研究对象 有真实的客观存在和应用 有明确和独立的本源性问题 需要独特的认识角度、认识路径、推理判据 具有大概念和结构化的知识内容 与其他主题（领域）具有实质性联系 主题不只是静态的知识内容系统， 还是研究对象系统和问题系统， 更是自主认识系统。,主题认识模型的作用,概括主题的知识结构、问题任务系统和认识系统，外显问题解决过程中的思维和推理机制 刻画学生的认识方式差异和认识发展水平 帮助教师明确课程定位和教学目标，系统设计教学活动、问题任务和情境素材 提高课堂教学及评价的学生针对性和实效性 为“素养发展”教学提供了整体性、进阶性的指导框架,学生发展层级：无机物核心知识、认
11、识发展和能力表现的学习进阶,学段,基于结构和价健认识物质世界,基于位构性认识物质性质,基于原子结构认识元素性质,基于类别和价态认识物质性质,基于代表物及分类认识物质性质,基于反应原理认识物质性质,平衡,学生无机物认识发展和能力素养进阶,层级1：基于代表物的认识层级 层级2：基于物质类别的认识层级 层级3：基于元素价态的认识层级 层级4：基于位构性的认识层级 层级5：基于反应原理和价键结构的认识层级性质、转化 存在、使用、检验、鉴别、分离、制备识记辨认、概括关联、说明论证； 分析解释、推论预测、设计实验； 复杂推理、系统探究、创新迁移明示、暗示、主动； 单一角度、多角度孤立、多角度关联、多角度系
12、统； 原型、熟悉、近变式、远变式（陌生复杂）,十年级学生学科能力表现测试,测试时间：2014年10月 测试对象：XX市11年级学生（于测试时间在10月份，所以学科测试内容为10年级年级学生的水平） 抽样方式：在该市全部区县抽取测试学校，抽取的测试学校全体11年级学生参加测试。除一个区县全部学校参与测试，其他区县均采用PPS分层抽样（考虑学校性质和学制类型）抽取学校 有效样本：16091,全体学生的总体表现,陌生,系统,运用观念,多角度自主,间接,结构化,运用观念,提示角度,熟悉,关联,建立观念,给定角度,原型,孤立,具体知识,无角度,未达D水平,学生总体表现情况,学生在无机物主题上的整体表现,
13、三、学生在无机物主题上的表现,无机物主题各能力要素得分率,三、学生在无机物主题上的表现,无机物主题各二级能力要素得分率,三、学生在无机物主题上的表现,无机物主题各关键认识角度得分率,三、学生在无机物主题上的表现,核心活动（物质性质探究）各活动经验得分率,四、学生在化学核心活动主题上的表现,素养发展的教学,观念建构的教学,概念转变的教学,概念解析的教学,获得概念定义,转变存在偏差,超越具体概念,形成认识能力,教学取向的变迁,促进学生认识发展为本的 教学取向,我们明确提出知识解析为本的教学与认识发展为本的教学是两种不同的学科教学范式，二者之间有系统性的差异。基于促进学生认识方式转变及认识发展的教学
14、设计与实践是提高课堂教学实效性的根本所在。所谓认识发展性教学，其核心在于教学的出发点和落脚点与知识解析性教学的不同，教学的出发点在于聚焦本源性认识问题，关注学生对于本源性认识问题的起点性认识；关注科学知识背后所代表的针对本源性认识问题的科学认识逻辑，即科学认识角度和认识路径；关注学生对本源性问题的起点认识与科学认识之间在认识方式构成上（也就是认识角度、认识路径及认识方式类型）的区别与差异。教学设计要“从具体性知识传授到核心观念建构，从知识解析为本转变为基于学生认识发展为本”。,何谓核心素养关键能力,学科能力及其表现的内涵及其构成要素,知识和经验的输入学习理解活动 观察、记忆、提取信息 概括、关
15、联、整合 说明、论证、推导 知识和经验的输出应用实践活动 分析、解释 推论、预测 设计、证明 知识和经验的高级输出创新迁移活动 复杂推理、综合问题解决 系统探究、问题假设、系统设计实施、建立模型 批判性思考、评价、反思 想象、创意、发现远联系,何谓核心素养关键能力的发展,转变了具体的前科学认识 明确了基本的化学观念 丰富了认识角度 建立了认识思路 发展了认识方式类型（孤立、要素地联系、系统地；静态、组成地动态、变化地；定性地定量地） 构建了认识模式（认识系统） 形成了认识能力（描述和说明、分析和解释、预测和证明、设计和调控）,促进学生认识发展的教学内容观,我们提出：任何核心的知识其实都具有重要
16、的认识方法论的教育价值和功能，基于学生认识发展的需要重新思考和彰显出学科核心知识的认识功能价值是一线教师教学内容观转变的关键所在。 知识获得与认识发展不是简单的等于关系；认识发展不仅体现在认识结果上更是认识能力的发展；认识能力即认识方式的发展与认识角度和认识方式类别有关； 核心知识具有重要的认识发展功能；将知识“退后”和“向前”一步或几步更有利于发挥知识的认识发展功能；基于认识域（主题）将知识结构转换成认识模型，更有利于转变学生的认识方式，发展学生的认识能力；认识能力的发展有赖于丰富的认识活动任务的挑战。 另外，教学设计不仅要重视新课程的三维目标，更要重视三维目标的化学本质与内涵；不仅要关注一
17、般的科学过程和方法，更要关注化学学科的思想方法；不仅要提倡化学-技术-社会之间的关系及相互影响，更要提倡应用背景与化学的本质关系。此乃学科能力和学科素养的培养要求。,知识的认识功能和素养发展价值,知识是认识主体针对研究对象，在特定问题驱动下，选取了特定认识角度，经历了特定推理过程和认识路径，形成的特定认识结果。知识的认识功能：认识角度、认识路径、推理判据。正是因为知识的这些认识功能，所以具有能力与核心素养 的发展价值。这也是选取主题、知识和教学素材的依据。,知识-认识-能力的关系,认识结果学科能力的基础 基本观念 核心概念和方法 具体性知识和技能,认识方式 学科能力的实质 认识角度 认识思路
18、认识方式类型,认识活动学科能力表现记忆、概括、说明解释、预测、设计复杂推理、系统探究、创新思维,转化,反映,从知识到能力素养的发展进阶,A3说明论证 A2概括关联 A1观察记忆,B3设计证明 B2推论预测 B1分析解释,C3创新思维 C2系统探究 C1复杂推理,A.学习理解,B.实践应用,C.创新迁移,促进学生认识发展的教学设计 及有效策略,有利于认识发展的问题： 关系性问题、为什么问题、怎么办的问题、思路性问题 有利于认识发展的情境素材： 认知冲突性、不知所措性、正反证据 挑战认识角度、需要认识思路、针对认识障碍 有利于认识发展的学生活动： 概括、预测、设计、模型建构、分析、解释、评价促进认
19、识发展的特征教学行为： 认识角度和思路的外显、追问、模型化； 组织学生开展预测、设计、解释、论证等高级认识活动。,教学案例分享,初中化学“氧气” 物质分类衔接教学 氧化剂和还原剂 高中化学“硫酸亚铁” 金属单元复习,谢 谢！,指导专家 王磊 于少华 研究生助理 周瑶 苏晓晓,以物质分类进行“衔接教学” 北师大化学教育研究所与昌平一中高端备课课例 20142015年秋,高备流程,试讲,学生访谈,教学改进,正式讲,备课研讨,定位衔接,发现问题,学生访谈,问卷测试,改进效果,备课研讨,衔接点,初中学生大多基于口诀记忆化合价，对口诀中变价元素的化合价存在困惑,知道条件，不知道如何判断沉淀,学生对碱和盐
20、容易混淆,酸氧 碱氧拓展,按类别归纳反应：酸+碱=盐+水,从“类别分类”到“元素”和“价态”。,基于类别通性去预测性质、物质制备,教师试讲,试讲教学流程,第2课时,试讲后-学生访谈,试讲后学生访谈(1),试讲后学生访谈(2),视频,视频,试讲后-教师研讨,针对问题进行教学设计改进,教师正式讲,正式讲后-学生访谈,正式讲后-教师研讨,课堂片段录像对比,课堂教学片段录像（第1课时）-对比,交流学案作业,课堂教学片段录像（第2课时）-对比,正式讲后学生访谈,正式讲后学生访谈,前测试题及其评分指标,A框 铁 氧化钙 硫酸钙 硝酸铁 氢氧化铜 氢气 氯化钠 亚硫酸 石墨 二氧化锰,B 框H2S NH3H
21、2O CaCO3 Na2SO4 CaCl2 NO Fe(OH)2,1、写出A框中化学物质的化学式。 2、A和B框中化学物质一共17种，采用至少3种方法对它们进行分类。 3、A框中“二氧化锰”中锰元素的化合价是多少？B框中“NO”中N元素的化合价是多少？它还有哪些常见化合价？写出代表物质。 4、A和B框中哪些物质可以和HCl反应？为什么？,后测试题及其评分指标,1、标出划线元素的化合价。 Cu2S K2MnO4 NaNO2 HClO4 2、请采用至少2种办法对以下氧化物进行分类，并说明分类理由。 CaO CO2 SO3 Al2O3 CO SO2 H2O2 3、请尽可能“全”地写出与含铁元素的物质，并在类别-化合价二维坐标上表示。 4、推测(NH4)2CO3能与哪些物质反应，为什么？,问卷测查结果,知识与技能得分柱状图,过程方法得分柱状图,
