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从课程标准到教材到教学——以必修模块氧化还原反应内容为例

 回眸处落雪如花 2013-12-04

一、从课程标准到教材                                    

1、普通高中化学课程标准对氧化还原反应的描述和分析

主题3  常见无机物及其应用

内容标准

1. 能根据物质的组成和性质对物质进行分类。

2. 知道胶体是一种常见的分散系。

4.知道酸、碱、盐在溶液中能发生电离,通过实验事实认识离子反应及其发生的条件,了解常见离子的检验方法。

5.根据实验事实了解氧化还原反应的本质是电子的转移,举例说明生产、生活中常见的氧化还原反应。

 

课程标准关于氧化还原反应的内容包括:氧化还原反应的概念和本质及生产、生活中常见的氧化还原反应。

此外,化学1模块的大部分课程内容是元素化合物知识。氧化还原反应的内容放在“主题3常见无机物及其应用”,意在于发挥氧化还原反应对元素化合物知识学习的方法指导作用。

 

2、三套教材关于氧化还原反应内容的呈现和组织

氧化还原反应内容在三套教材中的组织主要有两种方式:集中编排和分散编排。山东科技版和人教版采用集中编排,位于大量元素化合物知识学习之前,位于第二章,为元素化合物知识的学习奠定理论基础;苏教版采用分散编排,将氧化还原反应和氯、溴、碘性质穿插编排,主要是在学习化学物质性质的过程中,形成氧化还原反应相关概念。

1  三套高中化学必修1教材的体系结构及原化还原反应内容的分布

山东科技版

人教版

苏教版

第1章          认识化学科学

1节 走进化学科学

2节 研究物质性质的方法和程序

3节化学中常用的物理量——物质的量

第一章 从实验学化学

第一节 化学实验基本方法

第二节 化学计量在实验中的应用

专题1 化学家眼中的物质世界

第一单元 人类对原子结构的认识

第二单元 丰富多彩的化学物质

第三单元 研究物质的实验方法

第2章          元素与物质世界

第1节          元素与物质的分类

第2节          电解质

第3节          氧化剂和还原剂

第二章 化学物质及其变化

第一节 物质的分类

第二节 离子反应

第三节 氧化还原反应

专题2 从海水中获得的化学物质

第一单元 氯、溴、碘及其化合物

第二单元 钠、镁及其化合物

第3章          自然界中的元素

1   碳的多样

2   氮的循环

3   硫的转化

4   海水中的化学元素

第三章 金属及其化合物

第一节 金属的化学性质

第二节 几种重要的金属化合物

第三节 用途广泛的金属材料

第三单元 从矿物到基本材料

第一单元 从铝土矿到铝合金

第二单元 铁、铜的获取及应用

第三单元 含硅矿物与信息材料

第4章          元素与材料世界

1节 硅 无机非金属材料

2节 铝 金属材料

3节 复合材料

第四章 非金属及其化合物

第一节 无机非金属材料的主角——硅

第二节 富集在海水中的元素——氯

第三节 硫和氮的氧化物

第四节 硫酸、硝酸和氨

第四单元 硫、氮和可持续发展

第一单元 硫及其化合物的“功”与“过”

第二单元 生产生活中的含氮化合物

 

山东科技版组织氧化还原反应内容的具体思路:

从学生已知的大量化学反应出发,从中分析是否存在元素化合价的变化,从而从化合价有无升降的角度建立氧化还原反应的概念;在此基础上,通过分析钠与氯气的反应,锌与硫酸铜反应,初步建立起氧化还原反应的实质是电子转移。通过图介绍氧化还原反应的广泛存在,通过化学与技术栏目介绍制取单质硅和金属钛中的氧化还原反应。

通过交流研讨栏目,对氧化还原反应的判断进行巩固,并进一步分析其中的物质,从而建立起氧化剂和还原剂的概念;通过两个具体案例的分析,进一步认识氧化还原反应中的氧化剂和还原剂,认识其中物质的氧化性和还原性,并且从物质中所含元素化合价的角度分析,为什么物质具有氧化性或还原性;通过迁移应用栏目,让学生初步认识中学阶段常见的氧化剂和还原剂。

最后,通过活动探究栏目,研究铁及其化合物的氧化性和还原性,将新获得的氧化还原反应的相关概念进行应用,既认识铁以及化合物的核心性质,又让学生建立起来从氧化还原角度研究物质性质的思路和方法:当给一个具体物质,先分析该物质中核心元素的化合价(是居于高价,还是低价或者中间价态);然后预测物质具有氧化性或者还原性(居于高价,一般具有氧化性;中间价,一般具有氧化性和还原性;低价,一般具有还原性);设计实验证明预测(预测具有氧化性,看能否与还原剂发生反应;预测具有还原性,看能否与氧化剂发生反应);最后结合实验事实,总结物质的氧化性和还原性。

人教版组织氧化还原反应内容的具体思路:

通过思考与交流活动,让学生回忆初中从得氧和失氧角度建立的氧化反应、还原反应,在此基础上,从化合价有无变化角度分析具体的化学反应,建立从化合价角度界定的氧化还原反应;然后从原子结构出发,以钠与氯气,氢气与氯气的反应为例,分析氧化还原反应得实质是电子的转移;最后,通过学与问栏目,探讨氧化还原反应与其它化学反应类型的关系。举例说明氧化还原反应在生产和生活中有着广泛的应用。

苏教版组织氧化还原反应内容的具体思路:

从海水中获得的化学物质——从海水资源利用角度学习ClBrI单质及其化合物知识,在此基础上学习氧化还原反应概念。先通过分析氯气与溴化碘溶液的反应,从化合价升降角度形成氧化还原反应的概念;通过问题分析栏目,认识氧化还原反应中的氧化剂和还原剂,并且分析电子转移的方向和数目;最后通过拓展视野,介绍物质氧化性和还原性的强弱。

通过对三套教材氧化还原反应内容的组织和呈现,首先可以分析三套教材对课程标准内容的落实情况。不难得出结论,都较好地落实氧化还原反应的具体知识,都有概念的建立和分析,都有STS 内容(氧化还原反应的广泛存在和应用)。然后可以分析内容的深广度。关于氧化还原反应内容的深广度,三套教材还是有区别的,见表2

1-2-2 三套必修化学1教材中关于概念理论内容的比较(基于2004年版本的分析)

氧化还原反应

三套教材共有的内容

三套教材分别特有的内容

山东科技版

人教版

苏教版

氧化还原反应

氧化还原反应的应用

氧化剂与还原剂

氧化性与还原性

 

氧化剂与还原剂

电子转移的方向和数目(单线桥和双线桥)

 

二、从教材到教学

1、从教学需要的角度分析教材

通过前面的分析,已经看出新教材发生了很大的变化,我们如何看教材?分析教材的哪些方面?

新教材通过栏目和正文来呈现内容。新教材的栏目非常丰富,栏目的功能多样。新教材的栏目大体分为三类:学习活动性栏目(活动探究、交流研讨、思考与交流、问题分析等),一般来说这些栏目都是基本要求的,要求学生掌握的;资料性栏目(身边的化学、拓展视野、资料在线),一般来说这些内容是不要求的,非硬性要求学生掌握的;方法性栏目(方法导引,工具栏),一般用来承载解决问题的思路方法。因此,分析教材的栏目和功能是特别重要的。

1)分析教材中知识内容的本体

教师首先要分析栏目的功能和具体的正文内容,从而确定哪些内容是基本要求的,哪些内容是不要求。在此分析的基础上,确定核心内容的逻辑顺序和深广度要求。如氧化还原反应内容,通过分析人教版教材得出的知识逻辑顺序为:氧化还原反应概念氧化还原反应的实质→氧化还原反应的应用。山东科技版教材的知识逻辑顺序为:氧化还原反应概念氧化还原反应的实质氧化还原反应的氧化剂和还原剂,物质的氧化性和还原性,中学阶段常见的氧化剂和还原剂→氧化还原反应的应用(探究铁及其化合物的氧化性和还原性)。

2)分析教材中知识内容的教育教学价值

任何知识都具有不同角度和不同层面的教育教学价值。我们要分析教材中是否给出了核心内容的教育教学价值。我们以往的教材在这方面是非常忽略的,导致教师的教学更多停留在纯粹知识的教学上。如学习了氧化还原反应,学生只知道氧化还原反应的概念,能够判断氧化剂和还原剂。教师很少思考为什么要讲这个概念,学生也很少思考,学习了这个内容之后,对自己的认识会有什么发展?实际上,概念原理知识在发展学生的认识方面具有非常大的作用。例如必修1模块核心概念的认识功能和指导作用如下:

概念理论知识

认识功能与指导作用

氧化还原反应、氧化剂与还原剂、氧化性与还原性

对化学反应分类的新视角,对物质分类的新视角,认识物质性质的新视角。利用氧化还原反应研究物质的性质,例如,通过分析物质中所含元素的化合价(高价、低价、中间价态),预测物质具有氧化性或还原性,通过实验看该物质能否与氧化剂或还原剂发生反应,从而验证它是否具有还原性或氧化性。

物质的量及相关概念

对物质的组成和化学反应的认识从定性进入到定量层次,将宏观的质量、体积、浓度与微观的微粒个数之间建立起联系和定量关系。

物质分类

将大量的物质进行整理。从物质的类别及通性角度对物质性质进行整理,为新物质性质的预测提供思路。如硫单质属于非金属单质,非金属单质通常会与哪些类别的物质发生反应,那么硫单质可能也会和那些物质发生反应。

电解质与电离、离子反应

从微观角度认识物质在水溶液中的存在状态及行为,认识物质在水溶液中的反应实质。例如,学习之前看到硫酸铜溶液看到的只是蓝色溶液,学习之后,看到的应是Cu2+SO42-。从微观角度认识在溶液中发生化学反应的物质的性质,初步建立起研究水溶液系统的思路方法。

 

3)分析教材中知识内容的应用价值

新教材中增加了STS内容,这首先是课程标准规定的,其次增加STS内容是非常有必要的,强调化学在生产、生活和社会可持续发 展中的重大作用;培养学生学以致用的意识和能力,养成学生关心社会和生活实际的积极态度,增强学生的社会责任感,发展学生的创新精神和实践能力;有利于学生从更加开阔的视野、更加综合的视角,更加深刻地理解科学的价值、科学的局限和科学与社会、技术的相互关系;对于学生认识理解化学科学具有重要意义;对于发展学生的分析和解决实际问题的能力是必需的;也是培养学生情感态度价值观的有效途径和生动载体。将具有STS涵义的内容列入高中化学课程标准中对于提高学生科学素养是非常必要的。

那么,新教材在呈现具体化学知识的时候,STS内容是怎样呈现的?有哪些呈现方式和思路?我们在具体分析教材的时候,要分析其中的STS内容,也就是分析化学知识在自然界、生产生活中的存在和应用。

如氧化还原反应的STS内容,三套教材的处理很不一样。苏教版没有单独介绍氧化还原反应的应用,而是把它暗示在从海水资源利用角度学习ClBrI单质及其化合物知识中。可见,非常重视STS内容,但没有把氧化还原反应概念和应用放在一起;人教版只是在结尾处三言两语简单的举例介绍。山东科技版采取氧化还原反应概念与应用有机融合的方式,既通过资料性栏目介绍,又通过活动探究和迁移应用活动性栏目(探究铁和化合物的性质,分析实际的氧化还原问题)分析氧化还原反应应用的实例。将概念的巩固与概念的应用有机结合,在真实的背景中应用概念,认识概念的应用价值。

4)分析教材中的活动

新教材通过活动性栏目引导教学方式的改变,引导主要教学思路。因此教师要分析教材的活动,确定教材的活动线索。如人教版教材通过思考与交流活动建立氧化还原反应的概念;通过正文启发讲解氧化还原反应的实质;通过学与问,探讨氧化还原反应与其它化学反应类型的关系。山东科技版关于氧化还原反应的活动线索如表3所示。通过对活动线索的分析,自然会发现教材所引导的教学思路和学生活动线索。

活动栏目

活动类型

活动目的

交流研讨

讨论

从化合价角度建立概念

活动探究

思维探究

氧化还原反应的实质

交流研讨

分析、讨论

巩固氧化还原反应的概念,进行判断

建立氧化剂和还原剂的概念

迁移应用

分析、研讨

了解中学阶段常用和常见的氧化剂和还原剂

活动探究

实验探究

认识铁及其化合物的氧化性和还原性

研究物质氧化性和还原性的思路和方法

 

5)分析教材中的习题

一般来说,教材的正文和活动性栏目构成了基本要求。但是,有的教师仍然对具体的深广度心里没底。教师可以通过对教材中节后习题的分析,可以进一步确定知识的深广度。另外,通过对习题的分析,可以把握评价的重点,教师也可以选择合适的习题纳入新课的教学中,作为典型习题进行分析,培养学生分析问题、解决问题的核心思路和方法。第三,通过分析习题,教师进一步体会核心知识的应用价值和认识功能。优秀的新课程教材,应该在教材中具体呈现和落实核心知识、过程与方法、态度情感与价值观内容,在习题中也评价和考查同样的三个维度的目标。

 

2、通过教材的具体分析,确定教学思路

通过对教材的逐一分析,应该明确以下内容:

1)分析教材中知识内容的本体,确定核心知识的逻辑顺序和深广度。

2)分析教材中知识内容的教育教学价值,确定学生的认知水平。

3)分析教材中知识内容的应用价值,确定STS内容的线索。

4)分析教材中的活动,确定核心知识建立的活动线索。

5)分析教材中的习题,确定及时评价线索,并进一步确定知识的深广度。

在上述教材分析的基础上,结合学校、学生和教师的特点,再从教学设计的角度进行梳理。首先分析教学内容的知识线索,确定教学的知识脉络;然后分析学生的已有认识与科学概念间的差异,确定教学过程中学生的认知脉络;之后分析活动线索和STS线索,结合学生的已有知识和探究能力,确定教学过程的问题线索;最后确定是否需要为学生提供解决问题所需的证据,以及以哪种方式向学生提供。

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