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1、對中學化學學科教學知識的再認識對中學化學學科教學知識的再認識案例分析：氧氣單元整體教學案例分析：氧氣單元整體教學 化學是研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的化學是研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的科學。科學。它涵蓋了化學的主要特點以及學科的基本任務與發(fā)展方向，更重要的是，有利于初學者把握課程的特點和化學學科的思維方式。 物質(zhì)的性質(zhì)是人們了解它們的用途和潛在危害性的依據(jù)，也物質(zhì)的性質(zhì)是人們了解它們的用途和潛在危害性的依據(jù)，也是用以識別、檢出、分離、提純的依據(jù)。是用以識別、檢出、分離、提純的依據(jù)。 物質(zhì)的性質(zhì)是化學家由宏觀現(xiàn)象推及微觀組成和結(jié)構(gòu)的重要物質(zhì)的性質(zhì)是化學家由宏觀現(xiàn)象推及微觀組成和結(jié)構(gòu)的重要依據(jù)，即所
2、謂依據(jù)，即所謂“見著而知微見著而知微”的研究方法。的研究方法。 當物質(zhì)的組成結(jié)構(gòu)和性質(zhì)之間某種對應關系逐漸形成（即當物質(zhì)的組成結(jié)構(gòu)和性質(zhì)之間某種對應關系逐漸形成（即所謂的理論）后，便可以起到一定程度的預見或推測作用，所謂的理論）后，便可以起到一定程度的預見或推測作用，亦即亦即“見微而知著見微而知著”的認知途徑。的認知途徑。20世紀80年代掃描隧道顯微技術(shù)的問世，繼而出現(xiàn)了原子力顯微鏡等等可以用于“直接”觸及、感知、觀測和操縱原子、分子、納米團簇一類微觀物體的技術(shù)時，所得到的信息，不僅證實了人們幾百年來由物質(zhì)的宏觀現(xiàn)象推斷出來的某些重要結(jié)論的準確性，而且成為一種名副其實的“見微而知著”的現(xiàn)代實驗
3、研究手段。 發(fā)現(xiàn)、確定、修飾或改變物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)，是化學特有發(fā)現(xiàn)、確定、修飾或改變物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)，是化學特有的任務的任務，以物質(zhì)的性質(zhì)為依據(jù)，探索它的組成和結(jié)構(gòu)，或通過設定物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)使之具有某種預定性質(zhì)的探索，亦即通過物質(zhì)的組成結(jié)構(gòu)和性質(zhì)間的研究，使得看似虛擬的微粒，成為可以直接或間接“感知”的具有確定組成結(jié)構(gòu)和宏觀性質(zhì)的實體。這種認知方式和過程，是化學學科這種認知方式和過程，是化學學科所特有的，也可以歸結(jié)為通常所說的所特有的，也可以歸結(jié)為通常所說的“化學視角化學視角”。 化學元素論是化學學科的核心概念?；瘜W元素論是化學學科的核心概念。 作為核心基礎概念的元素觀元素觀，不僅體現(xiàn)在元素
4、之間的差異和它們在某些結(jié)合形式（ 組成和結(jié)合方組成和結(jié)合方式式）和基本性質(zhì)方面存在隨著核電荷數(shù)（原子序數(shù)）增長，表現(xiàn)出來的周期性變化規(guī)律，更為基本的是，元素在物質(zhì)組成中所有的存在形態(tài)都可元素在物質(zhì)組成中所有的存在形態(tài)都可以成為物質(zhì)性質(zhì)差異的依變因素以成為物質(zhì)性質(zhì)差異的依變因素。無窮無盡的化學變化，則盡在組成元素所具有的形態(tài)如電性、化合價、所處化學環(huán)境（最鄰近的其他元素和結(jié)合方式、和分子中其他元素的相互作用等） 和它們的變化之中。 以元素論為基礎的化學物質(zhì)微粒觀。以元素論為基礎的化學物質(zhì)微粒觀。 建立化學物質(zhì)微粒動態(tài)觀。建立化學物質(zhì)微粒動態(tài)觀。 微粒的動態(tài)觀微粒的動態(tài)觀并不限于承認無論是處于自由
5、態(tài)的微?；蛘呤翘幱谑`態(tài)的微粒（例如物質(zhì)組成內(nèi)通過化學鍵結(jié)合的微粒），都處于永恒的運動狀態(tài)，而是認為他們都具有脫離原有的狀態(tài)，改變自己的形態(tài)或/和其他微粒形成新的結(jié)合態(tài)的可能。亦即發(fā)生化學變化的可能。如果把化學變化僅僅描繪為舊鍵的斷裂和新鍵的形成，卻忽略了鍵的斷裂或生成過程的主體微粒，忽視了物質(zhì)組成中的組分（可以是單個原子或多個原子）的遷移、交換、重組等才是化學變化的本質(zhì)，應當是一個值得注意的疏漏。其實所謂的“鍵（bond）”，在化學中無非是對微粒結(jié)合狀態(tài)的一種比較形象的認知模型而已 。 關于大多數(shù)初三化學教師關于氧氣單元教學的現(xiàn)狀 一位化學教師關于氧氣教學的教育敘事 如何基于PCK進行氧氣單
6、元教學的創(chuàng)新研究？氧氣單元整體教學胡玉嬌設計 教給學生化學是如何來認識物質(zhì)的？化學是如何來認識物質(zhì)的？ （認識和知識的區(qū)別，認識與素質(zhì)和能力的關系。） 以氧氣的性質(zhì)和氧氣的制備為例（單元整體教學） 大的單元整體：初中元素化合物知識系統(tǒng) 小的單元整體： 初中元素化合物知識系統(tǒng)與概念系統(tǒng)與實驗的關系，初中高中的整體認識。教給學生化學是如何來認識物質(zhì)的？ 認識氧氣一般只通過氧氣的存在形式、一般物理性質(zhì)、通過物質(zhì)的變化來認識物質(zhì)的性質(zhì)，這是化學啟蒙的最佳途徑。 物質(zhì)的變化實質(zhì)是元素的交換，元素是個獨立的東西，元素不變是因為原子核不變。 學習物質(zhì)的性質(zhì)要通過靜態(tài)的和變化的兩個角度。先觀察物理性質(zhì)，這是靜
7、態(tài)的；再通過變化來認識化學性質(zhì)，通過化學變化的現(xiàn)象（含反應條件）可以作為性質(zhì)的判斷標準。變化研究得越多，對性質(zhì)的認識才更全面。 氧氣的存在 （空氣混合物 氧氣純凈物 順帶講氧氣的用途） 氧氣：物理性質(zhì)觀察 設問：氧氣為什么比較活潑？氧氣看不見摸不著，怎么認識它的性質(zhì)呢？ （生活中你已經(jīng)有什么經(jīng)驗？氧氣除了助燃還有什么性質(zhì)？） 教師提示：通過化學變化來認識氧氣的性質(zhì)?；瘜W以實驗為基礎，能否設計和實施一些化學實驗來學習氧氣的性質(zhì)呢？ 通過實驗讓氧氣發(fā)生化學變化，只有通過化學變通過實驗讓氧氣發(fā)生化學變化，只有通過化學變化才能表現(xiàn)它的化學性質(zhì)?；拍鼙憩F(xiàn)它的化學性質(zhì)。 實驗的整體認識，然后再做實驗 教
8、師為此準備了幾種物質(zhì)，木炭、鐵絲、鎂條,你們想想怎樣才能讓它們與氧氣發(fā)生反應？ 教師應該知道是元素周期表中s p d 區(qū)元素，這些典型性的分析?；瘜W家就是耕耘元素周期表。 有的學生講木炭直接投入氧氣瓶發(fā)現(xiàn)沒有現(xiàn)象，有些學生沒把鐵絲綁在火柴上點燃，而是直接在酒精燈上加熱后放入氧氣瓶中，等等。 提示：想讓它們發(fā)生化學反應必須提供反應條件，反應條件的不同折射出了反應物性質(zhì)的差異。反應條件折射出反應物的重要信息。 元素組成不同 濃度不同 反應條件不同等等。 對比：1）家里用鐵鍋炒菜，不小心鐵鍋加熱時間長了變紅，但是沒有燒著。2）把光亮的細鐵絲（已經(jīng)打磨干凈）把光亮的細鐵絲（已經(jīng)打磨干凈）盤成螺旋狀，下
9、端系一根火柴，點燃火柴，待火柴快燃盡盤成螺旋狀，下端系一根火柴，點燃火柴，待火柴快燃盡時，緩緩插入充滿氧氣的集氣瓶中（集氣瓶底部要先放一時，緩緩插入充滿氧氣的集氣瓶中（集氣瓶底部要先放一些水），觀察實驗現(xiàn)象。些水），觀察實驗現(xiàn)象。3）把鎂條擦拭光亮，在酒精燈）把鎂條擦拭光亮，在酒精燈上點燃。（鐵絲接觸面積大，氧氣比空氣中氧氣濃度大，上點燃。（鐵絲接觸面積大，氧氣比空氣中氧氣濃度大，化學反應速率快，熱量散發(fā)不出去，所以劇烈燃燒，化學反應速率快，熱量散發(fā)不出去，所以劇烈燃燒，火星火星四射?？囱鯕獍l(fā)生的化學變化要和物理性質(zhì)做對比，反應四射?？囱鯕獍l(fā)生的化學變化要和物理性質(zhì)做對比，反應物沒有了，生成了
10、新的物質(zhì)，物質(zhì)變化，能量變化等物沒有了，生成了新的物質(zhì)，物質(zhì)變化，能量變化等） 1）和）和2）對比）對比 說明氧氣濃度不同，導致性質(zhì)不同。說明氧氣濃度不同，導致性質(zhì)不同。1）和）和3）對比，說明鐵絲和鎂條化學性質(zhì)不同，鎂條更活潑，）對比，說明鐵絲和鎂條化學性質(zhì)不同，鎂條更活潑，所以在空氣中可以反應，而鐵絲要在純氧中。反應條件不所以在空氣中可以反應，而鐵絲要在純氧中。反應條件不同折射出反應物性質(zhì)的差異。同折射出反應物性質(zhì)的差異。 1）和）和3）對比，說明元素組成不同，性質(zhì)不同）對比，說明元素組成不同，性質(zhì)不同。 1）和）和2）對比，以及硫在空氣和純氧中燃燒的現(xiàn)象不同，）對比，以及硫在空氣和純氧中燃燒的現(xiàn)象不同，也體現(xiàn)了也體現(xiàn)了濃度對性質(zhì)的影響。濃度不同，性質(zhì)不同。濃度對性質(zhì)的影響。濃度不同，性質(zhì)不同。 現(xiàn)在你能解釋為什么氧氣比較活潑了嗎？ 合理使用氧氣 氧氣的利 不合理使用氧氣的弊端，例如： 空氣中含有氧氣，但是我們可以安全生活，為什么將稻草侵入液氧中，就能制造液氧炸藥呢？
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