化学学科基本思想与观念
化学学科的基本思想与观念
利于促进学生形成良好的学科知识结构，促进学
生对知识的掌握和能力的发展；
3、从促进学生的情感发展来看
学科思想和观念，是科学素养的重要组成
部分，其掌握有利于促进学生形成正确“世界
观”，是学生科学素养养成的重要基础；
4、从培养学生的问题解决能力来看
学科思想与观念是对学科知识、方法的高
度总结与抽象，有利于学生在面临学科问题，
提纲
一、如何认识“思想”与“学科思想”？ 二、为什么要重视？ 三、有哪些内容？ 四、背后的哲学思想 五、如何实施？
二、为什么要重视？
为什么在学科教学中要重视学科思想和观 念？
1、从拓展教学目标的角度来看
化学的思想与观念中包含重要的知识、方法
与情感教学目标；
2、从促进学生的认知发展来看
学科思想和观念是贯穿学科学习的线索，有
化学学科的基本思想与观念
主讲：王强
西南大学化学化工学院，重庆 北碚
提纲
一、如何认识“思想”与“学科思想”？ 二、为什么要重视？ 三、有哪些内容？ 四、背后的哲学思想 五、如何实施？
一、如何认识“思想”与“学科思想”？
• 1、“思想”的定义 • 2、“思想”的作用 • 3、“思想”的基本特征 • 4、“思想”与“观念”的差异 • 5、“思想”与“学科思想”
4、守恒的思想 反应过程中的原子守恒、电荷守恒、电子
得失守恒、能量守恒，可以总结出守恒的 思想。
5、绿色化学的思想
“天人合一”是中国古代的朴素哲学观，也是 绿色化学思想的源。
人类改造自然的行为本身，不应以牺牲自然
为代价，否则最终会损害人类自身的利益。
提纲
一、如何认识“思想”与“学科思想”？ 二、为什么要重视？ 三、有哪些内容？ 四、背后的哲学思想 五、如何实施？
化学学科基本思想与观念2
7、化学价值观
价值是指认识主体通过社会实践，在认识和改 造客观事物时，对认识客体所具有的效益意义的一 种判断。因此，化学价值观就是指人们通过对化学 的学习和应用所形成的对化学科学的价值与局限性 的根本看法。
化学的价值主要体现在两个方面：一是化学的 认识价值，二是化学的社会实践价值。
对化学价值观的基本理解：
（1）化学能够使人们科学地认识和利用自然界中的 物质及其变化，增强辩证唯物主义意识，树立科学的 世界观。 （2）化学可以转化为现实生产力，人类生活的各个 方面，社会发展的各种需要都与化学息息相关。化学 在增产食物、开发新型替代能源、合成功能材料、改 善生态环境、裨益健康方面发挥了积极作用。
（3）无论天然物质还是人工合成物质，都是由化学 元素组成的，皆可称作化学物质。任何物质都具有两 面性，关键在于使用量的控制和使用场合的选择。
6、物质分类观 物质分类观就是指人们在学习、研究形形色色的 化学物质及其变化时，按照一定的规则将对象的多样 性和复杂性转化为系统性和规律性的思维倾向。
物质世界的复杂性和多样性，决定了人们不可能对 所有物质和反应逐一研究。如果对物质进行科学的分类， 再分门别类地研究它们的组成、结构、性质，就容易发 现规律，把握物质的本质属性和内在联系，然后利用这 些规律去发现或制备对人类生产、生活有用的新物质、 新材料。
对物质变化观的基本理解：
（4）物质的变化是有方向和限度的。所谓方向， 是指物质的变化具有自发向混乱度增加、能量降低 方向进行的趋势；所谓限度，是指在一定条件下物 质的变化进行的程度，可用平衡常数表示反应进行 的程度。可用化学热力学和分子动力学知识来解释 物质变化的方向和限度问题。
（5）化学反应遵守质量守恒定律。化学变化是反 应物分子中的原子，通过旧化学键断裂和新化学键 形成而重新组合的过程。在这个过程中元素的种类、 原子的数目都没有改变，所以宏观表现为反应物的 总质量等于生成物的总质量。
化学科学理解的基本视角及其核心观念
化学科学理解的基本视角及其核心观念摘要物质及其转化是化学科学的基本问题，也是化学学科教学的回归性问题。
化学科学认识活动对其基本问题“物质及其转化”的认识有2大基本任务：一是探寻“物质及其转化”的基本规律，一是建构“物质及其转化”的科学理论。
元素视角是化学科学认识其基本问题“物质及其转化”规律性的独特视角。
微观认识是化学科学理解或解释其基本问题“物质及其转化”规律性的独特思维方式。
元素观、能量观、科学本质观是化学科学的核心观念。
关键词化学科学理解元素观能量观科学本质观培养学生的科学素养是科学教育的一个永恒目标[1]，也是化学教育的一个永恒目标。
认识科学、理解科学是科学素养的重要内涵之一。
作为科学教育的一个重要组成部分，化学教育的一个重要目标就是使学生认识化学科学、理解化学科学[2]。
认识化学科学、理解化学科学必须对以下几个问题形成基本的理解：化学科学有别于物理学、生物学的独特视角是什么？化学科学认识的基本任务及其方法论是什么？化学科学的核心观念是什么？化学教师对于这些问题的理解水平反映了其对化学科学整体把握的水平，是学生认识化学科学、理解化学科学的前提条件。
没有对学科知识广泛而深入的理解，教师难以对学生的问题与想法作出反应，难以为学生创造一个积极探索与交流的学习环境[3]。
教师本身的学科知识影响着教师的教学内容与如何教学，进而影响着学生的学习。
正如舒尔曼所说，教师不可能教他们不理解的东西[4]。
化学教师能否从整体上把握化学科学，既影响着学生认识化学科学、理解化学科学的水平，也影响着教师自身的专业发展水平。
理解化学科学是化学教师专业发展的核心内容。
有了高质量的化学科学理解，才会有相应的化学科学观念及其教学行为。
近年来，笔者对化学科学的基本观念如元素观、能量观、科学本质观等进行了探讨[5~7]，围绕这些观念的形成与发展，在教师教育方面也做了相关的理论探索和实践性研究。
本文是对已有研究的进一步整合和提升，以形成较为系统的认识。
化学学科核心素养对应的知识主题和观念
平衡，电化学，金属的腐败与防
护，元素化合物，有机化合物等
证据推理与模型认知
化学反应理论，结构模型及理论
模型，化学科学方法，原子结构
与元素的性质，微粒间的相互作
用与物质的性质，测定物质分子
结构的方法及证据获取，物质的
推断，离子的推断，化学计算。
科学探究与创新意识
化学实验基本操作，物质的检
素养类别
对应知识、主题及观念
宏观辨识与微观探析
物质组成、性质及分类，化学用
语，离子化学
计量，有机物组成、结构及命名，
同分异构体等。
变化观念与平衡思想
氧化还原反应，化学反应能量变
化，化学反应速率与化学平衡，
化学平衡常数的计算，化学平衡
图象分析，电离平衡，水的电离
验、分离、提纯与制备，基于实验
现象和数据分析并得出结论，实
验方案的设计与评价，科学探究
过程，对实验“异常现象”及已有
结论的质疑。
科学态度与社会责任
化学资源合理利用，化学与生
活，化学与技术，科学态度与安
全意识，化工生产节约成本、循
环利用、保护环境观念，绿色化
学思想，科学伦理，化学工艺决
策与评价。
把握化学学科的六大核心观念
散系的分类、掌握“交叉分类”和“树状分类”法．比如平
时考试时除去银镜反应后的试管上的Ag，很多同学受银氨溶
液的影响而错用氨水，其实利用分类观分析：银是金属单质，
氨水为碱，除活泼金属外，一般具有两性的金属才能与碱反
应，显然应用强氧化性的酸，这里用稀硝酸(浓硝酸耗酸量大，
且产生的污染性气体多)．
2021/10/10
映物质的组成和结构．有什么样结构就有什么样的性质，有什
么样的性质就有什么样的结构！物质的性质与它在自然界中存
在状态及用途是密切相关的．如有机物中含有羧基的物质均有
酸性、均能和醇类物质发生酯化反应．请思考：氮的非金属性
比磷活泼，但是为什么氮气不活泼可作保护气而磷不能呢？又
如NH3能够与NOx反应转化为无毒的气体，那么CH4能么？ (注 意分析反应原理，再比较二者的还原性，再回到元素周期表和
2021/10/10
12
(六)守恒观 化学反应的本质是原子的重新组合，旧化学键断裂，新
化学键形成，过程有可能发生离子的重新组合、电子的得失
或者偏移，但总遵循质量守恒、能量守恒、电荷守恒、电子
守恒等．
1．原子守恒 又称物料守恒、质量守恒，原子无论经过多少步化学反应，
其种类和个数不变！如工业上合成硫酸4FeS2＋11O2 === 8SO2＋2Fe2O3，2SO2＋O2 === 2SO3，SO3＋H2O === H2SO4，根据S原子守恒，应该有：FeS2～2H2SO4.
2021/10/10
2
(一)分类观
类别学习和概念形成，既是人类思维活动的起点，也是
人类组织和贮存知识的基本方式．物质分类是化学研究常用
的科学方法，可以帮助我们在把握宏观与微观的联系中发展
简述化学教学中三种基本学科思想
简述化学教学中三种基本学科思想学科思想，是指一个学科的基本思想方法，是一个学科的核心和灵魂，它与知识、能力一起构成了学科体系的三个方面，每个学科都有自己的学科思想，不同学科所包含的学科思想也不尽相同。
化学作为一门以实验为基础的自然学科，既抽象又具体，其学科思想的内容丰富多彩[1]。
我在几年的中学化学教学实践中，通过逐渐深化认识、归纳、总结，我认为，中学化学比较重要而又能有效地指导教学的学科思想有以下几个方面：一、化学实验及控制变量思想化学是一门以实验为基础的学科，它的许多规律的发现、知识的形成都源于具体的化学实验而非理论推理，离开了化学实验，一切的化学理论、原理就成了无本之木，无源之水。
因此，我们要从实验开始学习化学，要通过化学实验发现、研究、解决化学问题，有了这样的思想方法，再去学习化学实验，就不会觉得实验是可有可无的。
观察化学实验现象，并对其进行深入的分析，是学习、研究化学的重要方法，用对比的方法，观察反应前、反应过程中、反应后，物质颜色、状态、声音、光、烟等方面的变化；对实验现象的分析，就是通过实验现象去了解实验的原理、实质，从微观和宏观方面分析实验过程中发生了怎样的变化，以及哪些现象是物理变化引起的，哪些现象是化学变化引起的，也就是要抓住本质特征，避免物理变化现象的干扰，找到发生的化学反应；增加对比度或借助药品、仪器等办法，来提高对实验现象的观察效果，从而获得全面、准确的实验信息；在实验过程中经常要用控制变量的思想，即在多个变量的情况下，只让一个量发生变化而让其它量不变是重要的科学研究的思想方法。
例：化学反应速率的影响因素：温度，浓度，压强，催化剂以及其他条件的改变对反应速率的影响是在化学实验中通过控制变量的思想得出的结论。
除了直接通过实验来完成理论学习外，在学习中，我们还会经常遇到理论上的物质推断问题，而这些问题都会涉及到实验和实验现象，抓住物质的特征以及特征反应现象，正是解决这类问题的关键。
化学的核心观念
化学核心观念许振摘要化学的观念以物质观为基础，向外延伸出其它五点重要观念，分别是元素、微粒、实验、变化和能量观，这些观念并非孤立而是互相影响解释的。
化学基本观念是化学知识的分类，指出了一个完善知识体系必不可少的5个方面引言化学核心观念的根本在于化学的物质观，指的是世界是物质的，物质是变化的。
由此衍生出来的是元素观、微粒观、变化观、实验观和能量观；在此基础上可以进一步的对基本观念进行细化。
如元素观的核心是所有的物质都是由化学元素组成的，物质的千变万化只是化学元素的重新组合，在化学反应中元素不变，换言之也就是对于周期表内各种化学元素的分类、构成的物质、相互间的反应、本身的物理化学性质的认识；微粒观的内涵是一切物质都是由原子、离子和其他微观粒子构成，这里强调的就是对于原子、分子、离子的认识。
这些观念共同构成了化学世界的核心内容。
化学的五点核心观念化学的元素观元素观的核心是所有的物质都是由化学元素组成的，物质的千变万化只是化学元素的重新组合，在化学反应中元素不变，就是从元素的角度认识物质的变化。
其中的第一点认识是物质可以按照元素组成进行分类。
1. 纯净物和混合物根据所含物质的种类物质可以分为纯净物和混合物。
纯净物通常指具有固定组成和独特性质的物质，单质和化合物。
由同种元素构成的物质称单质。
单质是元素存在的一种形式。
某些元素可以形成几种单质，称为同素异形体。
由不同种元素构成的物质称化合物。
化合物是由两种或两种以上元素组成的纯净物，一个化合物分子中至少包含两种或两种以上不同的原子。
两种或以上纯净物组成的是混合物。
2. 无机物和有机物根据是否含碳元素，化合物可以分为无机化合物和有机化合物（碳的氧化物和碳酸盐除外）。
无机化合物按照组成可以分为酸、碱、盐。
组成有机化合物的元素并不多，但是有机化合物的数量却很大，占已发现的纯物质中的绝大部分。
碳是有机化合物的基本元素。
第二点认识是化学元素的反应，这一点是元素观的主要方面，涵盖内如极大。
对化学学科核心观念的初步理解
对化学学科核心观念的初步理解所谓观念，简单地讲就是“客观事物在人脑里留下的概括性的认识”。
化学学科核心观念，是指学生通过化学课程的学习，在深入理解化学学科特征的基础上所获得的对化学的总观性的认识。
它具体表现为个体主动运用化学思想方法认识身边事物和处理问题的自觉意识或思维习惯。
一、化学学科主要核心观念：重视学生化学核心观念的形成，是化学新课程内容选择的重要转变。
我们要对学生进行化学核心观念的培养就需要知道哪些是最重要的基本化学观念——核心观念。
在乐进军老师的视频讲座中，提出了8条化学学科核心观念，具体包括：元素观、微粒观、转化观、分类观、能量观、守恒观、平衡观等。
同时他将这8种核心观念分为两类，一类是用以认识物质和反应，另一类是研究物质和反应。
元素观：物质都是由一定种类的元素组成。
微粒观：物质都是由原子、分子、离子等微观粒子构成。
转化观：一定条件下，物质可能转化，变成其他的物质。
能量观：物质发生化学变化时伴随有能量的释放或吸收，但总能量守恒。
结构观：物质都有一定的组成结构，结构决定性质。
平衡观：不能进行到底的反应都可以在一定条件下建立动态平衡；改变某些条件可能打破平衡使之移动，平衡移动是可控的。
守恒观：物质在发生化学反应时遵循质量守恒、电量守恒等规律。
分类观：物质和及其转化都可以根据某种共性或个性进行分类归纳和研究。
二、化学学科主要核心观念的形成化学核心观念的形成既不可能是空中楼阁，也不可能通过大量记忆化学知识自发形成，它需要学生在积极主动的探究活动中，深刻理解和掌握有关的化学知识和核心概念，在对知识的理解、应用中不断概括、提炼而形成。
一方面从所需要的素材来看，必须有合适的、能有效形成化学核心观念的核心概念以及能形成这些核心概念的具体的化学知识；另一方面，从形成的过程来看，必须充分调动学生思维的积极性，使学生在积极主动的探究活动中，深刻理解有关的知识，并通过具体应用，不断提高头脑中知识的概括性水平。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
化学学科基本思想与观念
张忠传
2015－9－17
一、化学的价值
二、化学教育的价值
三、化学学科基本思想与观念
四、化学学科思想与方法的培养
中国化学会《化学学科发展报告(2006)》
（一）化学是承上启下的中心科学
“21世纪将是一个生命科学和信息科学的世纪”，那么究竟“化学还有什么用呢？”。
诺贝尔化学奖获得者H. W. Kroto的回答是:
“正是因为21世纪是生命科学和信息科学的世纪，所以化学才更为重要”，这是因为化学是一门承上启下、渗透于各种新兴交叉学科的中心科学。
”
二）化学是社会和经济发展迫切需要的实用科学
•化学已经渗透到国民经济的发展和人民物质文化生活的改善和提高的几乎所有方面，无论是高新尖端技术，还是国民经济发展的各种支柱和支撑产业，还是人们的衣食住行、生活休闲、医疗保健，无不都与化学科学的发展密切相关。
一、化学的价值
•90年代初，“国际纯粹和应用化学联合会（IUPAC）”提出化学是21世纪的中心科学。
1995年，印永嘉带领一批知名科学家编写了《21世纪的中心科学－化学》一书。
印永嘉在前言中写道：化学是一门基础学科，又是与国民经济的发展和人们日常生活（吃、穿、用及身体健康）有密切关连的学科。
•该书从基础化学、材料化学、地球和海洋化学、生命化学与仿生化学、环境化学、能源化学、农业化学、食品化学等几个方面介绍了化学的价值
化学的价值
•1．化学对人类物质基础的作用
• 2. 化学在相关学科发展中的作用
•3．化学对促进人类健康的作用
• 4. 化学对人类生存环境的作用
• 5. 化学对提高人类生活质量的作用
1．化学对人类物质基础的作用
•化学的研究对象是物质，研究物质组成与结构和性能的关系，研究物质转化的规律和控制手段。
•进入20世纪以来，人类开始遇到人口增长、资源匮乏，环境恶化等问题的威胁。
而化学以其理论和方法通过分析、合成和控制化学过程等手段，在解决这些问题时起到了核心和基础作用。
化学不但能够大量制造各种自然界已有的物质，而且能够根据人类需要创造出自然界本不存在的物质。
如：化肥、合金、合成材料等等
1928年尿素的合成－打破了不能人工合成生物体内的生物物质的思想禁锢，使合成化学
获得了大发展
2. 化学在相关学科发展中的作用
1）化学研究带动其他学科的过程研究
•化学研究使人们逐渐掌握了物质变化的规律和各类化学反应的机理
•所以，化学研究是工业、农业、环境保护、能源等方面科学研究的推动力。
化学与其他学科融合之后分化出许多研究各种化学过程的学科
土壤化学－水化学－环境化学
•化学引用化学热力学、化学动力学的概念和方法与土壤学融合，研究土壤中物质转化和迁移规律，发展了土壤化学；
•研究水体中物质转化和迁移规律诞生了水化学。
•水化学和土壤化学在解决水体、土壤中有害物质的转化和迁移问题上发挥了重要作用，成为环境化学的基础。
（2）化学带动了材料科学的发展
•从利用天然材料到创造和利用合成材料是人类历史中的一大关键性进步
材料化学
•金属材料－
•不锈钢（发现：一次世界大战，研制不锈钢制枪管；用途－制炊具、各种化工设备、食品加工设备）
•钛合金（耐腐蚀、高强度，避免磁性水雷攻击，上天下海、低温超导特性）
•半导体材料
陶瓷材料－无机非金属材料
•传统陶瓷－玻璃、水泥、各种陶瓷、砖瓦、耐火砖、分子筛等
•精细陶瓷－高温结构陶瓷、透明陶瓷、光导纤维、生物陶瓷、纳米陶瓷
•精细陶瓷
•
•传统陶瓷－主要成分硅酸盐（天然硅酸盐如岩石、砂子、粘土、云母、滑石、石棉、石英等；人造硅酸盐如玻璃、水泥、各种陶瓷、砖瓦、耐火砖、分子筛等、
•高温结构陶瓷－化学成分氮化硅（代替铸铁作汽车发动机，不需水冷，机械强度高、硬度高、导热性好、化学稳定性好）
•透明陶瓷－各种氧化物如氧化铝、氧化镁、氧化铍等和非氧化物如砷化镓、硫化锌、硒化锌、氟化钙等。
光学性能优异，耐高温。
用氧化铝陶瓷制造高压钠灯，发光效率高，使用寿命长
光导纤维－用高纯度的石英玻璃熔融体，拉出直径约100微米的细丝，称石英玻璃纤维。
进行光纤通讯，激光是理想光源。
用氟玻璃制成的光导纤维，可把光信号传输到太平洋彼岸不需中继站。
光损耗大的光导纤维可在短距离使用，特别适合制作各种人体内窥镜，如胃镜、膀胱镜、直肠镜、子宫镜等，便于诊断和医治各种疾病
精细陶瓷
•生物陶瓷－如氧化铝陶瓷做假牙，与天然齿十分接近，还可做人工关节，如膝、肘、肩、指、髋关节等。
•纳米陶瓷－具有延展性，有的甚至出现超塑性。
如室温下合成的二氧化钛陶瓷，可以弯曲。
解决了陶瓷的脆性问题。
合成高分子材料
•塑料－在一定的温度和压力下塑制成型的合成高分子材料。
聚乙烯、工程塑料、特种塑料（如聚四氟乙烯）
•人造纤维
•合成纤维
•人造纤维－以天然高分子纤维素或蛋白质为原料，经过化学改性而制成，如粘胶纤维（人造棉）、醋酸纤维（人造丝）、再生蛋白质纤维。
•合成纤维－由合成高分子为原料，通过拉丝工艺获得纤维
•最重要的品种是聚酯（涤纶，的确良，用于织衣料、运输带、过滤布、渔网等）、聚酰胺（尼龙、锦纶，用于做渔网、降落伞、丝袜等）、聚丙烯腈（腈纶），占合成纤维总量的90%以上。
另外还有聚乙烯醇缩甲醛（维纶）、聚丙烯（丙纶）聚氯乙烯（氯纶）
3. 化学对促进人类健康的作用
•生命活动是最复杂的现象。
在长期进化过程中, 人体已经形成一个高度自我调节的开放系统。
化学物质通过人体的吸收和排泄而处于大循环中, 影响着人体的结构与功能。
化学物质进入人体后, 不仅起营养作用, 还起调节、控制作用。
人的生病和治病、衰老和疲劳以及脑活动与神经传导等, 无不与化学物质有关。
缺少维生素会加速老化, 乳酸在肌肉内积累就会感到疲劳, 钙离子水平调节视觉变化等。
在人体内既有有机物, 也有无机物; 既有生物大分子, 又有金属离子。
它们可使一些生命物质激活或抑制, 形成连锁式的化学反应和相应的生命过程, 从而表现各种各样的功能
化学与健康
•生命化学（生物化学-分子生物学）
•药品研发生产
•保健品研发生产
化学对人类生存环境的作用
地球的资源储量是有限的，尤其是矿产资源、石油、天然气和煤。
它们既是人类的主要物质资源，又是主要的生产原料。
人类的不合理开发已造成对生态环境的严重破坏。
世界每年有约上百亿吨废物倾入地壳、江河、海洋之中，滥用化学肥料、农药和除草剂等，造成土壤和水系环境严重恶化, 既会直接危害人类，又会扩散破坏生物圈，长期地影响着人类的生存
化学在保护生态环境中处于不可替代的地位，起着独特的作用。
要解决环境污染问题, 一是改进生产工艺减少废物排除，二是加强工业废物处理和监督，开发废物再利用的新技术，化害为利，变废为宝，这些都得依靠化学的进步
化学对提高人类生活质量的作用
化学对提高人类生活质量的作用
结束语
•化学对社会发展、科技进步、人类生活质量提高起着举足轻重的作用
•在化学教育的启蒙阶段，在引导初中生学习化学核心知识的同时，培养学生逐步形成化学学科思想和化学观念，初步学会用化学意识观察问题和解决问题
•初中化学中的化学基本思想是哪些？
•你在教学实践中是如何帮助学生构建化学基本思想和观念的？举例说明。
•小组讨论，统一意见，代表发言
谢谢大家
欢迎提出宝贵意见。