初中化学新课程远程研修专题三引导学生Word文件下载.docx
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（元素观、微粒观、变化观
三重表征的重要性）
1.本部分内容的教学难点分析。
2.如何把看似神秘的科学概念转化为学生头脑中的学科观念或生活观念？
3.如何帮助学生认识科学发展过程中引入“符号”的重要意义？
4.解决上述教学难点的策略有哪些？
1.微粒观的新授课和复习课教学案例分析。
2.元素观的新授课和复习课教学案例分析。
3.物质变化的深刻性程度及其影响条件分析，对变化观的教学讨论片断。
4.三重表征思维方式训练经验谈。
（一线教师）
1．如何探查学生对物质世界的基本看法？
怎样把学生从宏观的物质世界带入微观的粒子世界？
如何引导学生从千变万化的物质中寻求“基本不变”的成分？
2．教材是按照什么样的思路编排相关内容的？
3．按照新课程的理念如何整体设计关于“物质构成奥秘”相关内容的教学？
4．
主持人：
北京师范大学化学教育研究所在读博士黄琼
嘉宾：
教育部初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
山东省教研室化学教研员卢巍
山东省泰安市泰山区化学教研员崔素芳
一、物质构成的奥秘主题包括哪些核心内容？
这些核心内容的教育价值是什么？
主持人：
课程标准提出，本主题旨在帮助学生用微粒的观念去学习化学，通过观察、想象、类比、模型化的方法，使学生初步理解化学现象的本质，物质构成的奥秘这一内容的教育价值是什么？
学生学习了这一内容之后能在哪一些方面获得发展？
为何课程标准将物质构成的奥秘这一内容作为一个独立的部分开展教学活动？
下面我们首先请王磊教授谈一谈，当初是基于什么样的考虑把物质构成的奥秘作为重要的内容纳入义务教育化学课程标准的，我们期望这样的内容对学生的发展起到什么样的作用。
王磊：
好，那么老师们都知道这个物质构成奥秘在这个初中化学课程标准中，它是通过这样以下的形式来进行规定的。
首先，它首要是为这部分内容设定了若干的核心主题，那么这个主题就包括了化学物质的多样性的认识。
那么在这个主题当中，它主要还是对具体的身边的物质进行分类认识，初步建立起纯净物、混合物、单质氧化物、酸碱盐这样一个初步的物质分类的体系。
并且通过物质状态的改变也能够让学生了解到这个世界上是由物质构成的，那么构成世界的万物它是有着多样性的。
也就是说先有一个承上启下的作用，是先了解从具体的物质能够到这种类别物质的整体性认识，然后进而其实就提出来一个核心的命题，那么这些物质又是由什么构成的呢？
它们的本质和规律是什么？
所以就有了第二个核心内容主题，就是微粒构成物质。
那么在微粒构成物质里面，课程标准其实首先是希望帮助学生建立起微粒性的基本认识，就是先要确认物质是由微粒构成的，那么要能够初步体会微粒性的这样一个特点，然后再进而就是引导学生能够了解构成物质的基本微粒，就是说是分子、原子、离子这样一些主要的微粒，那么进而再引导学生进入到什么呢，就是化学科学最重要的这个基础和研究对象，其实就是原子。
那么这个原子打开原子结构要引导学生认识原子的构成是原子核和核外电子，那么进而就是说建立起质子、中子、核外电子、分子、原子、离子这样的一些基本关系，那么通过这些基本关系的初步构建使得学生能够从微观角度、从粒子角度初步认识物质的基本构成。
那么在这个构成物质的微粒的分析基础之上，课程标准设定了第三个核心主题，就是认识化学元素。
那这个主题的目的其实是希望对于这个原子进行分类认识，就是说物质是非常多种多样的，但是构成物质的基本的原子类型其实是有限的，那么这也就是什么呢，就是元素的科学概念都要建立起来。
所以在这个时候就可以体现出它也要建元素概念，但这个元素概念实际上是基于原子的科学的元素概念。
那么要介绍什么呢，常见的元素。
通过这个限定常见的元素，然后要对元素进行基于那个原子、质子、核电核数的这样一个分类框架，也介绍了在这个元素世界当中，比如说这110种元素它的一个基本关系，也就是说要简介一下元素周期表。
同时要帮助学生树立起一种观念，就是元素不变的观念。
那么既是元素不变，就意味着引导学生要学会运用基于原子的元素的角度来看待物质的变化。
最后，课程标准设定了另一个主题，就是物质组成及其表示。
在这个主题下面，《课程标准》设定了就是关于物质组成的一般规律，也就是化合价。
那么要求同学应该能够了解这个化合价的这种规则，记住常见元素的化合价，然后要认识常见物质的组成。
那么学会化学式的这样一个组成表示，并且能够将化合价和化学式结合起来，帮助学生形成能够正确表示一些常见的物质的这样一种能力。
最后要引入定量的这样一个基本的认识，就是运用相原子质量、相对分子质量进行物质组成的计算。
那么我们想，这就是课程标准在物质构成奥秘这个主题下面的一个设计思路和要求。
我们从内容上，我们希望老师要进一步关注这个主题的内容构成，它是有主题的。
也就是说当我们去教分子、原子、离子的具体概念的时候，我们应该知道它的上一级的认识主题是什么，它的主题的价值追求是什么。
我们是希望以分子、原子、离子的认识是为了能够进一步理解微粒性，进一步能够树立起这个微粒构成物质的基本观点，同时也认识物质是由这些基本微粒构成的，建立这样的基本认识能力。
这是要特别值得大家关注的，就是具体概念点和它的认识主题、它的认识目标之间的关系要建立起来，课程标准在这个方面其实已经做了引导。
那么另外一个方面值得关注的是它的水平要求，在水平要求其实我们不难发现，课程标准运用了这样的一些行为动词来去表明它的水平要求，比如说像知道、认识、记住，还有什么呢，像识别、解释、分类。
我们可以这样简单地说，就是说我们怎么去理解初中阶段我们要求学生要达成什么样的物质微观构成的认识，具体来讲，其实首先他要知道物质是多样性的，要建立起物质的基本分类框架；
第二就是他能够知道物质是由微粒构成的，并且他能够建立起分子、原子、离子是构成物质的一些基本微粒，同时他还能够列举、能够说明、能够分析一些物质它的这个构成离子的情况。
那么同时他要了解原子的基本构成，知道原子和核外电子跟元素的关系、跟离子的关系，包括原子跟分子的基本关系。
那么用这一套知识其实是分析什么呢，分析物质的组成和构成。
那么同时对于分子、原子，它要求达到什么呢，解释的水平。
就是能够运用分子、原子这个观点去分析和解释、说明一些常见的物质变化的现象。
比如说就是知道化学反应、化学变化的实质，甚至能够分析一些化学变化的这个具体的情况。
这就是说对于构成物质微粒的能力要求应该是这样子的。
另外对于元素的认识，课程标准也给出了非常明确的规定。
首先哪些元素是常见的元素，第二就是属于要求对元素应该要达到记住一些常见元素的名称，会用符号正确表示，并且要了解元素是基于什么进行分类的。
那么也就是元素种类的微观实质的含义要清楚。
再一个就是能够运用元素的观点去认识物质变化的本质，物质变化的基本规律。
这个应该说课程标准也是有明确的能力要求。
再有一个就是关于物质组成的表示，要求能够知道化合价是表达物质构成的基本规则，同时要求会记住一些常见元素的化合价，并且能够运用常见元素化合价帮助他分析和了解一些常见物质的组成。
同时指导他正确书写一些常见物质的化学组成，也就是化学式。
同时在定量方面，课程标准也有要求，要了解化学科学是用相对分子质量来进行元素的这个定量和物质的定量的分析和描述的。
那么同时也要求要能够进行简单的计算。
同时要能够读懂，就是当别人给你一个这方面的信息的时候，你能够读懂。
反过来你能够进行一些元素含量的计算或者是适量的计算。
我想这个就是我们课程标准对于初中阶段学生有关物质构成的认识的一个总体的要求。
非常感谢王教授从内容标准和水平要求两个方面给大家做了分析。
那么卢老师，您对此部分内容的地位和作用有什么样的看法呢？
请您给大家谈一下。
卢巍：
通过王教授的介绍和化学教材的构建过程，包括后面跟老师们一起在教学实施过程当中的不断探索，我觉得现在我们的认识就是这部分的内容可能最终就是学生通过学习以后，经过整个全程的初中化学的教学，可能希望学生在一些观念的方面得到一定的培养。
就是让他形成一种叫做“用微粒的观点看世界”的观点，我们姑且叫它“微粒观”。
那么这样的话，他首先就是微粒观的这个问题，他应该用微粒的观点去看待这个世界。
当然对微粒本身也要有一个初步的认识，这个对微粒的初步认识支撑他去看世界的思路和方法。
另外就是一种元素的观念，叫元素观吧。
元素的观念就是刚才王教授也在一再提这个问题，就是当初在构建课程标准的时候就是希望学生知道，这个自然界里面的物质都是由一些基本成分组成的，那么基本成分当然就是说从微观上看，是一类又一类的原子。
那么从宏观上看，它是最基本的组成物质的成分。
这样的一个思路，也就是元素观要帮助他建立起来。
那么除此之外，我看在这部分内容里面，可能一种计量的意识、一种计量的思想，我们也可以叫它计量观。
因为在过去，孩子们从来没有接触过对微观物质的计量、微观粒子的计量，可能在过去，他接触的是对宏观的物质或者物体的计量，那种计量习惯的认为，因为大家已经都有了一种既定的单位在那里，通常都在使用着了。
他是在使用的过程当中学会使用，可能他还没有一种计量观念的这种意识，计量方法的这种意识。
刚好在这一部分，我刚才听王教授说，那么一方面就是因为像微观粒子这个东西它比较小，所以它的质量的大小的描述可能就不能再用我们过去那种常规的单位再来去描述了，描述的结果它会很复杂的。
所以这样的话，可能要相对原子质量了，或者相对分子质量了，这样的一些描述方法，就是这种计量方法它简化了这种用宏观单位计量带来的那种结果的那种复杂，就是把那个复杂性的问题变得简单化了。
这里面就是说渗透着这种计量的思想它可能是要教给学生的，我们叫它“计量观”。
当然了，这个计量的观念可能还不仅仅是对原子、分子质量的计量，可能有了这种计量意识以后，可能还有关于比方说原子的元素之间相互化合组成化合物的分子或者化合物的时候，它这种原子个数的比例，这种数量关系，它也有一个计量方式。
在这里刚好就是那个化合价的问题，是来解决这个问题的。
也刚好就是在这里有一个体现，所以我们想，就是把这部分知识教学之后就帮助学生形成这样一种计量的意识、方法和思想，这样帮助他培养这个。
再一个就是关于元素符号的问题。
这个元素符号刚才王教授说了，就是你知道了物质从微观上是由分子、原子、离子等小的粒子构成的，那也知道就是说原子这里面可能是最最基本的东西了，它分类以后它就是一类一类的元素了，那么这样以来就是说你总是原子元素这样的转换来转换去的就不方便，所以就有了一个符号化的过程，就是用元素符号代替你对原子的那种语言的描述，给出一个符号描述来。
那么并且这个符号描述因为它表达的是原子的话，也能表示元素，所以后来咱们就构建了元素符号。
那么这个元素符号一方面是使用的层面上它可能有一些要求要教给学生怎么使用，另一方面符号构建这个问题它可能也，本来这个符号化的过程本身是很有价值的，可能在教学过程当中让学生怎么体会这个符号从原来的语言描述或者说实物的那种展示到语言的描述、到符号化这样的一个用符号来替代、代表的（过程），这个过程可能还包含着这种符号化的意识在里面，所以这里有一种表征意识。
这样就是帮助学生培养出来用符号去替代那种宏观的实物的东西和微观的看不见的东西，这样就是它把多重意义都凝聚在那个符号里面，这也是咱们这个化学所提倡的就是“三重表征”，就是用一种符号把那个宏观的物质、看得见的物质跟它的微观的组成、它的微观粒子的结构组成这样一些东西都表达出来，这样呢，同时这种表征的方式也要教给学生。
一方面让他会用符号去表征，另一方面见到符号以后能明确其中的含义，也就是说我想可能整个的这一块知识的教学能达到这样的几种观念的构建和几种科学意识、科学方法的培养，可能就是比较理想的了。
王磊：
我想这个卢老师其实她是从这个整合概括的角度，等于是要把《课程标准》的这些有关物质构成的这些具体知识和认知的目标等于做了一次很好地概括，所以我们老师们也可以明确。
这些具体知识和这些具体的学习要求，那么其实它有一个总括的发展的这个功能和目标，那么就是帮助学生能够形成微粒观，初步建立起初中阶段的微粒观、元素观，能够了解定量的来去分析和表述这个物质的组成和构成，它的基本思想和方法。
那么同时我们还可以用一个非常好的一套符号体系来去表达我们人类对于物质组成和构成的认识，我想这个是非常有价值的，而且这些基本观念体系在初中阶段，它是第一级发展，以后在高中还会有螺旋式上升，螺旋式发展，再到大学或者是说我们学生今后的学习过程当中，他会不断地得到发展。
二、不同的教材中物质构成的奥秘主题是如何呈现的？
1、“人教版”教材中物质构成的奥秘主题是如何呈现的？
下面我们先请王老师给大家分析一下人教版教材是如何体现的。
如果是从教材来看的话，当然我们也可以这样看，刚才大家听到的可能是我们海南老师在这个教学备课和教学设计当中，他们头脑当中的这个认识和体会，那么我们也可以来看一下教材中它是怎么来体现这个微粒观的。
从“人教版”教材它应该是这样子来去具体组织和呈现课程标准的有关物质构成奥秘的这些相关知识，应该说它是分成了两个部分。
第一个部分实际上是在第三单元自然界的水，它要首次为学生建立起分子和原子的认识。
那么我们想，这个因为分子和原子这个是初中阶段微粒观的核心的知识点。
它结合水的组成以及相关的实验和分析来帮助学生建立分子、原子的这一级认识，我们想应该也是很有效的。
然后第二个层次就是到了第四单元，它有一个专门的教材单元叫物质构成的奥秘，在这个单元当中它设计了四个课题，第一个课题是原子的构成；
课题二是元素；
课题三是离子；
课题四是化学式与化合价。
那我们可以看出，它的这个基本的逻辑就是从第三章伴随着水的知识的教学引出分子、原子到第四章讲原子的构成，再引出元素的概念，再建立离子的概念，最后到化学式与化合价，这些还是很有知识逻辑的，也就是说它关注的实际上是知识先后的逻辑关系，就是前面的知识要作为后面知识的基础，后面的概念的建立它是要依据前面的知识为基础才能发展起来，它是走的这一条线。
所以我们可以看到，它从水这个具体物质引出分子，然后又从水的组成的探究和水的分解的实验，实际上是引出分子是怎么由原子构成的，从而引导学生认识原子的特点，原子跟分子的关系，原子跟这个化学变化的关系。
然后再把原子打开，就是引出原子了，他就再把原子打开，把原子打开以后他要讲原子是由原子核和核外电子构成的，原子核是由质子和中子构成的，那么这个时候再引出来元素，就是因为他要给元素下一个基于原子相同核电合数的同类原子总成为元素，所以在这个逻辑上，是元素是在原子的构成之后正式形成概念。
那么然后再转回头来还回到原子的构成这儿，因为原子实际上是由原子核和核外电子构成的，那么当这个核外电子它跟原子的关系就有一个得失转移的变化，那么就形成了什么呢，原子的变种。
原子的变种就是离子，所以它通过这个逻辑建立起来的离子的概念和基本认识。
最后等于回到物质上面来，那么就是说物质它怎么去表述、怎么去描述物质的组成，所以建立起了化学式的概念，然后探索物质构成的基本的数量规则，就是化合价。
我想这个是它这个阶段。
然后它第五个单元就是化学方程式了，那么我们就可以看出来，化学方程式是基于元素和化学式的基础之上才能发展起来的，所以可以看出，人教版教材它是基本上是关于这个物质总构成以及它的整个的这个认识它是怎么这样不同的形成的，而且是特别侧重知识的内在相互依据和互为基础的那样一个逻辑。
2、“鲁教版”教材中物质构成的奥秘主题如何呈现？
由王老师的分析我们不难看出，“人教版”的教材对于微粒观的构建逻辑是非常严密的。
那么其他版本的教材是如何去体现微粒观的呢？
我们下面请“鲁教版”教材的主编之一卢巍老师来谈一谈教材编写的过程中是如何处理这一内容的。
在初中阶段这个我要培养学生的微粒观到底培养到什么程度？
他应该达成哪一些基本理解？
我们先做了一个界定，这个界定就是我们希望让学生们通过学习，最终自己能够彻底地认为，世界上所有的物质都是由微观的粒子，像分子、原子、离子等等构成的。
他就先承认这个，然后就是这些微观粒子它的基本特征都是体积质量很小的、不断运动的、彼此之间存在间隔并存在相互作用的，并且微观粒子自身的能量和它的运动状态是有关系的，当微观粒子获得了能量以后，它的运用就会加快，如果相反的话，它的运用就会减慢。
并且让他们知道，就是说每一种不同的微观粒子它都有它自己独特的就是它固有的组成和结构，比方说水分子有水分子的结构，氧气分子有氧气分子的结构。
那么原子，氢原子有氢原子的结构，氧原子有氧原子的结构，当然分子它还有一个不同的原子组成的问题，就是这样的一个思路。
那么另外就是他还要认识到，就是像物质发生变化的本质就是这些微观粒子它在运动和变化，让他去认识这一点。
比方说物理变化它就是构成物质的微观粒子它在间隔或者排列方式等等发生了变化，而化学变化它就是微观粒子自己本身的，就是你构成了某种物质它有一个基本的微观粒子，那么这个基本的微观粒子它如果发生化学变化了，那么它的微观粒子本身的内部结构就会变了。
就是说这些认识我们希望通过整个初中化学的学习，最后学生能够达成。
那么这就是我们认为微粒观到初中毕业的时候它能够形成到这个程度，那么基于这样的考虑，我们在教材构建的时候就有了这样一种设想，因为它是整个初中阶段它才要全部达成的，所以我们在构建教材的时候就把这个观念它分阶段分在不同的单元里头用不同的知识作为载体，逐步地去构建它。
希望老师们在教学过程当中就是每往前走一步，那么它这个观念就开始发展一步，这样的一个思路。
比方说，我们在第一个单元，相当于序言章的编写里面，就是这个单元叫“化学改变了世界”。
首先说物质世界纷繁复杂，然后物质世界又由于化学这个科学的发展发生了根本性的变化，然后就是说到，就是这种物质它就为人类提供了多种应用，然后就说到底物质是由什么构成的，我们看见的物质是由什么构成的，就直接告诉他，是由分子、原子等非常得我们肉眼看不见的小粒子构成的。
那个时候就提出来，例如我们非常熟悉的水分子，是由水分子构成的这样一个思路。
就把水分子给了一个直观的模型，把它展示出来，让他看到了，每个水分子又是由两个氢原子和一个氧原子来构成的，这样的一个，在序言章里面就提出这个来了。
那么到了第二单元“水和溶液”的时候，还是以水这种物质为载体，先讨论水的物理变化实质，其实就是看当水发生物理变化的时候，这个分子它到底是发生什么变化呢？
那一对分子究竟是怎么变化的？
这样实际上就是引导他从微观的角度去认识水那种三态变化的宏观现象，这是一种认识。
那么对分子，实际上在这个过程当中就以水分子为代表认识了分子的一些基本的属性，然后就又构建了一个章节就是“水的分解”，就是水的分解用电解的办法把水通电以后变成另外一个新物质了，那么这个时候就是说水分子到底发生了什么变化，那个新物质是由什么构成的，又告诉他，这个新物质是由氢气和氧气，是由氢分子和氧分子构成的。
然后就说那个变化过程和水的三态变化又不一样了。
三态变化中水分子本身它的原子构成没变，它的这个结构方式也没有改变，但是到了它通电以后变成氢气以后就变了，水分子不存在了，转换成氢分子和氧分子了，这样就把化学变化和物理变化这样的一些实质性的东西从微观的实质角度的认识在这个单元里面给它提升一下，实际上就开始介入物理变化和化学变化的微观本质这个层面了。
那到了“我们周围的空气”那个单元，讲到空气的成分，讲到氧气等等这些问题，讲到氧气的化学性质等等，都是站在化学变化的时候，那么构成物质的微观粒子它是怎么变化的，这样有一些解释在里面，所以一直到“燃烧和燃料”那个单元，就是第四单元，这个时候因为本来是要讨论燃烧这一类化学变化是怎么发生的，条件是什么，但是仍然是那些条件改变的是从微观上看是改变了那种，比方说物质在氧气中燃烧的时候和在空气中燃烧的时候它的不同，那么空气它就是氧气含量低的，那么纯氧就是氧气含量高的，那么这里面从微观粒子的角度去分析，就是空气里面氧分子的密度，就是所占的比例数小；
到了纯氧当中，氧分子的数量相对来说，在单位体积里面就多，因此同样是一块炭在那儿燃烧的时候，那么在纯氧里面结出的氧分子就多；
要是在空气当中，那么单位时间里面结出的氧分子就少。
那就让他去体会化学变化过程当中跟分子的数量关系。
那么这个时候就是他对那个分子的化学变化的认识从分子的角度去认识，就又深入了一个层次。
到了“酸和碱”那个单元的时候就又深入了一步，就是本来酸和碱它是分类认识物质的，为什么把这一类物质归为一类，都叫做酸？
当然是性质有共同的地方，就是有共性。
那么有共性的原因就告诉他，酸那一类的物质在它的水溶液里面都存在着氢离子，碱那一类的物质在它们的水溶液里面都存在着氢氧根离子，正是这样，在离子组成上的这种，就是在它的溶液里面，离子组成上的这种共性的东西就是从微观上看，有了这样一个离子的组成，所以它才有了那种外显的宏观的化学性质的共性，就是又深化了一步。
至于微粒就是说从分子到原子，从原子到原子内部的结构这个，也是设计了不同的内容把它逐步的打开，这样的一个思路。
三、物质构成的奥秘主题教学中化学基本观念是如何发展的？
1、本主题的教学中如何发展学生的微粒观？
我们不难看出“鲁教版”材采用的是一种渗透贯穿的方法来培养学生的微粒观的。
那么在实际的教学中，我们怎样去培养学生的微粒观呢？
我们如何充分地去应用教材、挖掘教材呢？
我们请崔老师给我们介绍一下。
崔素芳：
现在先课程的教材发生了变化，我们使用的是“鲁教版”教材。
在使用过程中一开始我们对于这个教材主线中的这种微粒观的线并不是很明晰，通过使用一年以后，老师发现这里面还真是有用。
认识了分子、原子之后，一直是在用这个分子、原子来解决问题，你比如解决化学变化的实质，解决燃烧剧烈程度、分子之间相互碰撞一直到酸碱里的氢离子，酸和碱为什么有共性，里面有一个共性的成分氢离子。
还有到这个金属的一些性质，转换还原反应当中的一些离子的转换，都可以使用这种微粒观，这种思路才慢慢地建立起来。
建立起来以后老师感觉到，比原来的教学水平就上了一个层次
下面我想提供一个片断吧，这个片断是我们第二单元“自然界中的水”之后的一个单元综合课，是经过了四节教学内容，一节是“分子的运动”，了解了分子的基本特征了；
第二节是“水的分解与合成”，是从一个化学变化当中，分子是怎么变的，带出了原子；
那么第三节就打开了原子，谈原子的构成；
然后在原子的基础上体验出了原子的概念。
本节课是经过这四节的教学之后的一节单元综合课。
教学案例：
“自然界中的水”单元综合课（录像）
刚才这节因为是一个复习课，那么看的同学们在复习课的时候
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