课程四选修模块的学科问题第二讲下

课程四选修模块的学科问题第二讲下主持人：高中化学新课程远程研修项目组核心成员 、 北师大化学教育研究所博士 陈颖嘉宾：高中化学课程标准组组长之一、北京师范大学化学教育研究所所长 王磊教授结构化学专家、北京师范大学化学学院 李宗和教授北京市第35中学 支瑶老师北京市汇文中学 岳波老师上一集我们对有机化学基础选修模块的学科问题进行了探讨，这一集我们将对物质结构与性质选修模块的学科问题进行讨论。一、物质的结构与性质模块的设置意义及结构化学的核心概念主持人：李老师，现在的高中化学新课程已经把物质结构与性质作为一个单独的模块进行了设置，很多老师有这样的疑问，为什么要单独设置物质结构与性质这样一个模块？您能否从学科专家的角度来讲一讲您自己的看法。李宗和：化学的主要任务之一是为了人类的生存与发展，要发现和制造为人类有用的一些新物质，而这些新物质的发现应该是难以预测的，新物质的制造需要经历一个非常漫长的时期。在解决这个问题的时候，有几个非常关键的问题需要解决，一是新物质的性能和结构，二是如何选择一条最好的路线合成新物质，三是按照这条路线合成的新物质的产率究竟有多大。这些就是现代化学主要研究的任务之一，这个工作从国际上讲，80年代就已经开始了，比如研究新的药物、研究新的材料、人工模拟蛋白质、还有人工模拟一些东西都需要这样做。首先得要知道它们的结构，再知道合成路线，最后才开始合成。所以我觉得现代化学的发展需要一些新的理论来贯彻，而这个新的理论就是结构化学，结构化学在现代化学中担当了一个非常重要的角色。我想对于中学生，他们已经进入了一个新的时代，他们应该对这方面的知识要有所了解，不管以后是从事化学还是从事其它方面的工作，这方面的知识的了解对他们以后的发展是非常有意义的。主持人：实际上结构化学也是和实际的生产生活现象结合非常紧密的，李老师您能不能接着给我们谈一下，新课程中物质结构与性质这样一个模块设置之后，要帮助学生建立的最核心观念是什么？李宗和：结构化学与现实生活是紧密联系在一起的，而且它关系到人类的生存与发展。在现代化学中最关键的观念，我认为有两个：一个是轨道，一个是量子。我们常把原子中的单电子运动状态或者分子中的单电子运动状态称为轨道。轨道这个概念已经不是原来意义上的一条直线或一条曲线，在这里的概念是相当广泛的。它表示着粒子或者电子或者原子核一系列的连续的运动状态，这样的运动状态表示了粒子的真实存在。对于粒子来说，它的运动状态主要从一些物理量来描述，例如它的能量、角动量等等。比如就像一个人，跑步的时候总得给一些量（指这个人跑的速度快、跑的速度慢），用一些物理量来进行描述。在原子、分子和原子核中，电子的运动的物理量是靠能量、角动量等来进行标志的，它的运动跟平常的宏观物体运动不一样，宏观物体运动的物理量变化是一点一点的、连续不断的变化。比如人跑不可能一下子就能跑到每秒十米，是一点一点加速起来的。如果在原子和分子当中就不一样，运动状态从一种能量进入到另外一种能量，物理量的变化是不连续的、间断的。就像人下台阶似的，从这个台阶下到第二个台阶，中间就不能动，只能是这样一个状态。所以我们就把原子和分子当中这种不连续变化的物理量的单位叫做量子。在这种特定的情况下，在原子和分子的物理世界中，特殊的、与一般宏观世界不一样的地方就是运动的变化是不连续的、量子化的。这就是两个在现代化学当中最基本的概念。主持人：那么，四个量子数和您说的量子是一种什么样的关系？李宗和：要想学习化学，首先要了解原子、了解分子，一步一步的把它展开。描述在原子当中单电子的运动状态，我们就叫原子轨道。标志单电子的运动状态的物理量能量、角动量用什么来标志呢?就是靠量子数来标志的。能量的变化是不连续的，就用相应的量子数表示，角动量的变化是不连续的，也用相应的量子数来表示。比如在氢原子当中，我们引进了四个量子数：一个是N（主量子数）；一个是L（角量子数）；一个是M（磁量子数）；一个是Ms（自旋量子数），这四个量子数表示什么呢？它表示氢原子当中电子的能量如何、总角动量如何、总角动量在磁场上的分量如何、自旋的角动量如何。实际上量子数是用来描述电子运动状态的。这些量子数中，除了自旋量子数Ms以外，其它量子数都首先是从量子力学的方程解出来的，但是这些量子数后来都被实验一一所证实。氢原子的光谱实验就证实了这些，氢原子光谱是线状光谱就证明在原子世界中物理量的变化是不连续的、量子化的，每一条谱线标志一定的能量，这些能量就检验了量子数N的正确性。电子在跃迁的时候，总要遵循一项规则，电子跃迁的规则实际上就表示了L量子数的变化，在外磁场下同一条线可以分裂成多条谱线，多条谱线的分裂是由于M量子数的存在而造成的。如果我们用非常精细的高级光谱还可以看到更细致的分裂，而更细致的分裂是由于自旋量子数造成的。所以量子数N、L、M、Ms在原子的一定状态下是客观存在的，不是虚有的，也不是琢磨不定的，本身就是客观存在的量，可以通过光谱实验来说明，证实它的存在。因此引进量子数是必然的，引进是为了使人们认清原子的运动状态如何。就相当于让你跑步似的，跑百米的速度我大概是25秒左右，年轻人大概是17秒、16秒或15秒，运动健将大概10秒左右。因此，可以用量子数来描述粒子的运动状态。主持人：我们可以这样理解，微观粒子不同于宏观物体的运动的主要特征是运动是量子化的。基于这种量子化的特征，一些理论研究者以及实验研究者提出了四个量子数，用来描述量子化的运动，四个量子数是描述运动状态的几个指标。这些指标有的是从理论上提出来的，现在科学已经发展到可以用类似于光谱的实验来证实它确实是有能量、角动量、自旋量等等。可以这样说吗？李宗和：可以这样说。核心观点：1、结构化学是现代化学的理论基础，中学生有必要学了解一些相关内容，为将来进一步学习化学做准备。2、结构化学有两个核心观念，一个是轨道，一个是量子。二、嘉宾谈对核心内容“化学键”的思考主持人：关于化学键，在新课标里对共价键内容提出了一些新的要求，比如说要求学生知道共价键能分成键和键。您对共价键的相关理论是怎样认识的？中学生应该认识到什么程度？1化学键理论的发展历史李宗和：开始人们是从八偶体的观念来认识化学键的，在整个化学的发展过程当中，对解释化合价和周期律起着非常重要的作用，但是后来人们发现很多问题解释不了，说不清楚。人们就想这个观念是不是要扔开，到了1913年的时候波尔又提出一个想法，他用一个动态的模型，比如氢分子两核（核A和核B）的电子在一定的轨道上运动，在类似于宏观的轨道上运动，而且大家方向都相同。他认为之所以形成分子是由于电子在运动，有一定的离心力，两核对电子有一个向心力，离心力和向心力相等时就构成了氢分子。当时提出这个动态模型在世界上引起非常大的轰动，大家认为该模型很好。可是后来用他的这种理论去推测化学键的键能时完全不对，用这个想法去解释原子光谱、分子光谱也完全不对，说不清楚。后来人们一直在徘徊，到底化学键是什么东西。到1927年的时候，薛定谔方程出现了，薛定谔在这一年当中发表了六篇论文，这六篇论文奠定了化学对量子力学的基础。紧接着，在1927年海特勒和伦敦两个人用量子力学的观点处理了氢分子，氢分子处理完之后他们认为解释了化学键的本质，他们认为化学键的本质是电性力的作用。在这个时候就分成两个叉，一个叉是由斯雷特和鲍林发展的价键理论，像电子配对理论、杂化轨道理论、共振杂化体理论等等，这个理论对化学的发展起了非常重要的作用，特别是对络合物的发展起了很大的作用，鲍林为此获得诺贝尔化学奖。但是这个理论有它的缺点：可以解释构型，但是不能预测构型；可以解释可能有相互作用力，但不知道这个力到底有多大；不能预测键长、键角究竟是多少；不能把分子的光谱说清楚，分子的吸收光谱、分子的发射光谱、紫外吸收光谱、荧光光谱、灵光光谱都没办法说明；更不能说明分子的光电子能谱。所以这个理论在50年代以后几乎就慢慢被停顿下来了，没有很快的发展起来。在1931年提出价键理论的同时，莫尼肯在研究双原子分子光谱，他提出分子轨道理论，他的理论把分子光谱说得清清楚楚。同时他提出，对双原子分子来说键型分成几类：一类是键、一类是键、一类是键、一类是键，并且指出双原子分子形成键应该有一定的角动量，键的角动量是零（沿着键轴的角动量是零），键沿着键轴的角动量是1，键沿着键轴的角动量是2，键沿着键轴的角动量是3。在这样的情况下，人们就开始用实验来证实，因为有角动量就有磁矩，有磁矩就可以测量，实验证实了他所提出的理论是正确的。在物质结构与性质模块中没有讲分子轨道理论，只是讲了杂化轨道理论（属于价键理论，比如电子配对、杂化轨道），但共振杂化体没有讲。虽然价键理论自己有很多缺陷、很多不好的地方，但这个理论确确实实为化学的发展起了很重要作用，它解释了很多化合物的构型，解释了化合物的饱和性、方向性，推动了化学的发展。我们之所以介绍这个理论，是因为比较直观，学生比较容易懂，老师也比较好讲，对于中学生来讲学到这些知识也就足够了。在教材中虽然没讲分子轨道理论，但是给的概念（键、键和键的概念）是按照分子轨道理论的科学概念表述的。这个概念学生今天要用，明天也要用，可能很长很长的时间都要用。2原子轨道教学与化学键教学的关系主持人：二位老师我还想再追问一下,李老师刚才说的原子轨道在物质结构模块学习中非常重要,这毕竟是一个比较抽象的东西,我们怎样帮助学生学习或者建构原子轨道内容？另外,原子轨道对学生后续的物质结构学习(如：分子的形成、共价键的形成)起到什么作用？赵河林：刚才李教授谈到量子数和原子轨道的关系，从学科上阐明了量子数和原子轨道的关系。在教学中我们应该给学生一个比较科学的原子轨道概念，这样就有引入量子数的必要性，如果不引入量子数，学生可能会对原子轨道产生一些模糊的认识，可能会对能级有一个模糊的认识。比如对能级的认识：“同一能层的电子能量可能不同，可以把它分成能级，就像能层是楼层、能级是楼梯的阶梯。”，这种对能级的认识是比较科普化。另外有的人回避能级问题来谈原子轨道（例如相同电子层上原子轨道能量的高低问题），让学生的认识处于一种记忆上的水平。而能级实际上是由两组数决定的，没有量子数的概念，就不容易给学生产生一个较为正确的或者科学的能级概念。如果没有能级概念，学生就很难有一个科学的原子轨道概念，后面也就很难有比较科学的化学键概念，不好进一步的阐述化学键的特征（方向性和饱和性）。所以，我们希望能从量子数的角度引入原子轨道的概念，有了原子轨道的科学概念以后，学生便于认识原子轨道和元素周期表的关系。在必修阶段学习了元素周期表和原子结构的关系，但这是比较低的认识水平。如果有站在量子化基础上的原子轨道概念，学生将会对元素周期律、元素周期表的认识有一个较大的提升。学生可以更清晰的认识周期是怎么来的、周期源于能级的划分，可以更深刻的认识族的概念。使学生认识到元素周期表不是事实的罗列，而是存在内在的规律的。在必修阶段讨论过原子结构、元素周期表和元素性质的关系，如果有比较科学的原子轨道概念，将有利于帮助学生进一步认识元素的性质（电离能和电负性），帮助学生从原子结构的角度认识元素的性质，同时也会影响到微粒间的相互作用的学习（如：共价键的概念）。李宗和：我再接着说一点，有了原子轨道的概念之后，学生就很容易理解原子结构和周期律，学生从价键理论的观点理解化学键会更直观一些。从价键理论来看，在原子、分子中原子轨道是不变的，未成对的电子在原子轨道上运动，能形成化学键是因为原子轨道相互重叠，使那些自旋相反的电子形成了化学键。有了这个思想之后，才解释了一些分子的饱和性和方向性，例如氧跟两个氢进行饱和，硫化氢也是硫跟两个氢进行饱和且夹角是90度。从原子轨道的思想出发，鲍林才提出了杂化轨道理论。按照原来的原子轨道，碳形成甲烷，四个P轨道是一样的，1S轨道是一样的，不可能形成四个相同的键。鲍林提出了杂化轨道，S轨道和P轨道互相搀和搀和形成新的轨道，从这个观点来看，原子轨道对以后的化学键理论的发展起着非常重要的作用。从另外一个思想出发，比如从分子轨道的想法出发，一般认为分子轨道跟原子轨道是不可分开的，电子运动到某一个原子周围的时候，电子有原子的性质，只有在整体应用的时候电子才表现分子的性质。在整个过程中原子轨道起了非常重要的作用，对理解化学键、理解化学反应也是一样（化合、分解、物质与物质相互进攻都是在轨道相互接近的过程当中逐渐发生变化的）。从这样的思想出发讨论化学键，希望建立这样的观念：人们对事物的认识总是在不断进行探讨，今天认为分子轨道理论比较好，但也不是终极的理论，随着事物的发展、人类的发展、认识世界工具的改变，人们对事物本质的认识会更清楚。可以给学生建立这样的概念：没有固定的东西，事物都是在发展的，都是在不断的探讨中，谁都可以发现真理，谁都可以对发展的某一阶段进行认识，只有那些肯于攀登、不断追求、不断探索的人才能达到光辉的顶点。三、嘉宾谈对物质结构与性质模块的教学思考主持人：我觉得李老师说的非常好，不仅给老师们解决了很多学科方面的问题，而且也给物质结构与性质模块的教学提供了很好的建议。我们在教学生这些抽象的理论知识的时候，一定要让学生认识到理论是人们对现实世界的一种认识，不是一成不变的真理，而是要往前不断的发展、需要人类不断的探索。赵老师您能不能结合在实验区的教学及研究经验给我们谈一谈，在进行教学的时候怎样才能够更好的贴近学生的生活，有哪些更好的教学策略和方法。赵河林：对于物质结构与性质这个模块的教学，应该注意几个方面。课程标准设置这个模块的思想是要发展学生的认识，让学生体会物质构成的奥秘，并且用它来增强一些解决问题的能力。因此，这个模块的教学要把重点放在学生对概念的认识和发展上。教学是为了学生的发展，从必修模块到选修模块，学生对原子结构、元素周期律、元素性质以及化学键的认识是一个大的飞跃和发展，但这个发展是建立在原子轨道的基础上，对原子结构的重新认识和定位。我们应该把握一个原则：目的是为了转化学生旧有的观念，让学生的认识得到进一步的发展。在教学当中要有所转变，不应该拘泥于具体概念文字的记忆和背诵，应该重在学生观念的发展，要与学生的已有认识和生活密切联系。例如：学习原子结构的时候，涉及到光谱的知识，可以引入生活中的问题（霓虹灯为什么会发出五颜六色的光？），让学生感觉到光谱不是离他们很远，太阳光是一个连续的光谱，而霓虹灯则是一个线状的光谱；在共价键教学的时候，学生需要认识共价键有键能，这是比较抽象的，我们可以引入这样的教学内容（紫外光为什么会对人体有害，实际上紫外光是具有一定能量的，人体是由化学物质构成的，里面含有化学键碳碳键、碳氮键、碳硫键等等，对人体有害是对人体中键能的破坏）；在介绍氢键内容的时候，也可以结合生活中的问题（冰为什么比水轻？水为什么在4摄氏度的时候密度最大），类似这样的问题都和学生的生活密切相关，他们会认识到学习这些物质构成的奥秘确实可以解决生活中的问题，有利于培养学生对物质结构与性质的学习兴趣，取得比较好的学习效果。主持人：原子轨道的内容，有的老师觉得好像是甲种本内容的复辟，我们现在教原子轨道的知识和以前甲种本的教学有什么不同？要有什么侧重吗？赵河林：我觉得是有很大不同的，时代背景已经发生了很大的变化。从前在甲种本中教原子结构的时候，会涉及到电子亚层，这是面对所有学生的内容；而现在的物质结构与性质模块只要求对化学非常感兴趣的部分学生学习。在难度上，物质结构与性质选修模块是提升了，但不是针对全体学生的，是在理科方面对化学感兴趣的学生才选择学习的。主持人：也就是说，甲种本的内容后来为什么删掉，并不是在知识上有什么错误，而是因为它是针对全体学生的。新课程课程结构的变化，使得学生学习的选择性更大了，这一知识就有可能向愿意学的学生介绍，让他们去深入了解。赵河林：我们必须要关注到学生也是有不同的水平和层次的，有的学生其实是非常想了解物质构成的奥秘的，每一个人都有对本源认识的想法，对于选修物质结构与性质模块的这部分学生来讲，认识的倾向性更强一些、欲望更强烈一些。还有一个问题就是课程标准的变化，课程标准的要求不是让学生简单记忆和背诵这部分知识，而是让学生通过科学探索的过程学习，让学生体会到科学对于人类生产生活及人类发展的价值。因此，关于原子结构的教学不应该同于以前，应该考虑到三维目标，更应该考虑到原子结构的概念对学生的认识发展将会起到怎样的作用。主持人：也就是说我们要更侧重于过程方法、情感态度方面的教学目标，必须是同时关注，而不仅仅是知识落实。赵河林：另外，发展学生的认识必须要注重学生的已有认识。在实验区测查发现，学生在学习原子结构这一节以前对氢原子电子层结构的认识：氢有一个原子核，核外只有一个轨道，一个电子在这个轨道上高速运动，主持人：还是对宏观物体的认识水平。赵河林：是的，再例如学生对碳原子的认识，让他画出碳原子核外电子的运动模型，学生画了碳外面有两个电子层：第一个电子层上有两个电子，第二个电子层上有四个电子，他们是这样的一种认识。学生在必修学完以后会有一些对原子轨道的认识，在选修有必要让学生在这样的基础上向更科学的原子轨道概念去发展，帮助他们建立一个更科学的概念。作为一线教师在考虑专业发展的时候，我有一个建议，希望老师能够多学习一些化学史的内容，特别是对于概念发展的历史，像原子结构、原子轨道的发展历史，共价键的发展历史。当学习共价键发展的历史时，老师自己就会对概念有更加清晰的认识，了解概念的来龙去脉，这样就不会孤立的认识某一个理论模型，使老师在学科上的认识更加深刻。而且对于化学史，老师可以选取一部分适合的放到教学里作为宝贵的教学资源利用，这也会有助于教学。例如：对于原子轨道的认识，我们就是遵循了化学史的过程，由卢瑟福模型到波尔模型，然后到量子力学的原子轨道模型。这样学生清楚了原子轨道不是从天上掉下来的，也不是一个科学家把它写出来的，而是经过科学家前赴后继研究出来的。学生对科学就会有更深刻的认识，对科学家的探究过程也就有体会。这是符合课标精神，也是符合学生的科学认知发展的。在教学中我们还需要注意这样一个问题，物质的聚集状态实际上包括了微粒、微粒间的相互作用和微粒间的聚集方式三个方面。我们比较熟悉的是晶体，在课标里介绍晶体是由三个维度构成的：一个维度是构成晶体的微粒、第二个是微粒间的相互作用、第三个是堆积方式。教学中不能够把堆积方式的内容当做孤立的知识点来教，要让其起到核心的价值和意义。物质的性质往往受到三方面影响，由构成微粒、微粒间的相互作用和微粒的堆积方式共同决定物质的某些性质。在以前的教学中，老师在比较氯化钠和氧化镁的熔点时，往往是从构成微粒和微粒间的相互作用这两个角度来理解的，常常忽略微粒的堆积方式。其实这给学生的认识造成了一种缺陷，不是从一个较为完整的角度认识物质具备的性质。李宗和：对于物质的认识，应该在不同的条件下进行认识。例如：对于气相来说，研究一个分子从分子这个条件就够了，从分子这个水平去认识就可以了；在液相情况下，如果它能分解成离子，从离子这个层次认识就可以了；对于固体来说，比如铁，除了从铁原子本身的性质认识以外，还应该从这块铁的构成层面来认识。所以对于不同的层次，讨论的问题不同，应该用不同层次，在不同方面进行认识，从原子、分子、离子、整体来认识。教材也分成了不同的层次，原子、分子到固体，对于固体来说跟原子、分子肯定是紧密连在一起的，形成这样的固体，一是靠原子、分子之间的相互作用，另外还有几何因素在控制。这个时候就引起了堆积方式的问题，例如单独是一个金属原子（钠原子），金属钠形成固体，每一个钠原子的原子核大小是一样的，它会形成自己特有的堆积方式。金属原子相互连在一起的时候，这种键一般是金属键，这种特殊的共价键把金属原子连在一起。对于离子晶体来说，像氯化钠，他们是靠电性引力连在一起的，每个钠原子周围有氯原子，氯原子周围有钠原子，这个时候肯定就有相互堆积的方式问题了。在这种情况下，对于带负电的离子它就大，带正电的离子它就小，为了尽量使他们紧密结合，肯定是大的东西中间有小的空隙，带正电的离子会从小的空隙钻进去，能量就降低了，作用力就大。那肯定会跟什么有关呢，跟氯离子和钠离子大小的比值有关。在一定的情况下，成为一个三角形的堆积、四面体的堆积或者八面体的堆积等等。回过头再说金属，同样一个金属原子（铁原子、钾原子），形成的紧密堆积最好是越紧密越好，这个时候结合力就越大，能量降低越多，自己本身就越稳固。即使是紧密堆积，也有不同的情况，这种情况下是一种紧密堆积，另外一种情况也是一种紧密堆积，这样就造成了各种各样不同的堆积方式，从而影响本身的性质，导致性质不一样。对于固体来说有一种特殊类型的固体晶体，晶体的特征是组成晶体的微粒是按规则进行排列的，认识晶体的时候只要把有规则的那一部分认识清楚就行了，取出一个最简单的一小块东西能把整个晶体表现出来，这一个最小的单元就是晶胞。那么，晶胞所起的作用是什么呢，晶胞在晶体的各个部位都一样，整个晶体是由晶胞堆积成的。所以我们在讲课中，往往把晶胞作为重点来讨论，因为有了对晶胞的认识就等于有了对晶体认识，整个晶体都是有序的结构，都是由晶胞一块块堆积而成的。主持人：堆积方式和晶胞又是一种什么样的关系呢？李宗和：一般情况下，根据堆积方式可以抽出晶胞，堆积方式决定了晶胞。主持人：那什么时候分析堆积方式，什么时候分析晶胞？李宗和：在研究晶体形成的时候，要分析它的堆积方式；研究晶体性质的时候，我们常常抽出一块晶胞来分析。四、嘉宾对三个学术性选修模块教学策略的整体思考主持人：时间过得非常快，咱们对三个学术性模块的学科问题以及教学问题分别邀请了比较有经验的教师、学科专家和老师们一起进行了探讨。王磊老师、支瑶老师和岳波老师针对整个学术性模块的教学问题进行了一次专门的讨论，下面来看一看他们给我们提出的一些建议。岳波：关于新教材的教学，首先老师们注意到了新教材难度大，概念比较坚深，我的一个建议是老师应该全面的、深入的钻研教材，只有做到深入，才能浅出，这一点是非常重要的；第二，在教学的时候，应该设计合理的策略，教学过程是对教材的深度加工、是一次创新的过程，教学既是一门科学也是一门艺术，在教学过程当中我们一定要结合科学概念设计一些合理的、学生能够过得去的思维台阶，使学生对新的概念能够予以接受、能够灵活的使用这些概念。我的另外一个建议是要通过教学把教材中概念之间的联系突出出来，例如教材中关于分子的极性，在之前的概念铺垫中谈到了化学键的极性，后来谈到了分子的形状，最后落点落到分子的极性。其实这几个极性之间就是一种有机的联系，如果我们把它分离的、只当做一种知识来教给学生，那可能就没有体会到教材的含义。像这样的例子在教材中还是很多的，所以在教学中要加强概念之间的联系，通过教学使这种联系更加突出、更加明显，使学生能够从全局上把握和驾驭这些概念。支瑶：我非常同意刚才岳老师所说的观点和建议。我认为在学术性模块的教学设计过程中，要重新审视一下学生活动的设计。很多老师一提到学生活动，可能马上就会想到实验探究，特别是容易想到把它放到一个真实的社会或者生活背景下进行研究，但这样的内容在三个学术性模块里显得比较少。实际上在这些模块里，在学生概念建构的过程中，有一个活动的素材是老师可以充分利用的数据。因为没有实验、没有一些生活中的事实给学生，那让学生思考的依据是什么？学生的抓手在哪里？我们可以根据需要给学生各种各样的数据，有的数据可以从一些资料上查找，有的数据来自于真实的生产或者生活中，有的数据也可以根据概念建构的需要自己去编，只要没有大的问题，计算起来、讨论起来比较简单就可以。第二，老师在教学过程中需要关注的是关于实验的问题，在这些学术性模块里，特别像反应原理模块的实验内容就很少，有一些可以通过实验探究的内容就显得非常珍贵。可是可能老师在用的时候反倒会觉得很别扭，不像元素化合物的实验，做一个实验来看能不能反应、产物是什么，学生特别轻车熟路。但是在概念原理里，对于现象的描述学生跟我们的预期有很大的差别，学生仍然用描述元素化合物实验现象的思路来描述概念原理的实验现象。所以在进行这种实验活动的时候，特别是在学这个模块初期的时候，在实施实验之前，首先要有一个引导性的讨论。因为概念原理中要讨论的内容跟实验现象之间有一个变量，比如反映平衡移动的问题，希望学生能够看到浓度变化、颜色变化来判断平衡往哪个方向移动。问题是平衡能否移动，向哪个方向移动，学生看到的是颜色的变化，这中间的标志就是浓度。王磊：我特别同意支老师的观点，概念原理中实验到底是干什么的，有一种情况就是属于事实实际上学生都知道了。例如：浓度对平衡移动会有影响，当Q、K关系引出来之后，这样的结论是可以推出来的，推出来之后老师们开始困惑了，还要不要实验，实验是干什么用的。如果说知识在理论上已经知道的情况下，应该重点发挥实验的设计功能，也就是实验的提升作用，因为如果学生能够通过实验去实现他理论上已知的东西，这说明这个孩子对有关的原理是达到了设计水平的。不要简单认为实验就没有用了，或者是说将其盲目作为一个简单的验证实验去处理。既然理论上已知，就应该充分发挥实验的设计功能，让学生用实验提升一下对原理的理解水平。假如说理论上还是未知的，那么实验当然是具有归纳概括、提供事实的作用的，在提供事实的这种情况下，要特别注意支老师所说的它不是一个一一对应的问题，不是实验现象跟原理能够一一对应的问题，必须要进行抽象的转换，要确立中间变量，这是绝大部分现在的教学中及其忽略的。另外我就觉得在这个过程当中，刚才支老师谈的数据是非常重要的，在概念原理的教学当中老师要建立一个意识叫做证据意识。实验也好，举的实例也好，还是数据也好，实际上都是为了突破学生原有的认识障碍，提出一个冲突性问题之后，你给他的刺激性的证据。如果有了强烈的这种意识，这些东西都会变得非常有用。只不过获取证据是老师直接讲给学生，还是由学生去实验探究、由学生交流研讨，是个别学生回答还是全体学生齐答，都是属于教学的具体处理形式问题。但教师应该知道这些东西其实都是为回答问题假设提供证据。总括起来，由于教学内容的改变和教学内容的特质决定了这几个模块教学有一些共通性，也有一些难度，所以我们绝对不能只从教学层面去考虑。对选修模块教学一定要强化对教学内容本体的追根溯源，就是对学科的思考，多考虑一些学科方面的问题。学科内容本身的含义是什么？它的学科价值是什么？它蕴涵的学科思想方法是什么？科学家为什么要建这个概念，建了这个概念以后对学科有什么意义，对于学生个人有什么意义？必须要加强这方面的思考。再一个就是对教学对象一定要从认识层面去进行思考，学生的认识脉络到底是什么，认识的关键点在哪，障碍点在哪里，这是我们教学的依据所在，很多教学没有深度都是由于这个原因，没有针对性。第三才是对教学的考虑，当这些都明白了之后，是不是能选择合理有效的教学策略和方式手段，怎么能够整体搭配好教学活动，提什么问题、举什么例证、做什么实验，哪些东西让学生讨论、哪些东西不让学生讨论、哪些东西要加模型，这就是你的教学设计。最后，再有经验的老师也不可能一次性做出非常完美的教学设计，要允许老师们有一个过程，要允许老师自己有一个过程。一个总的原则就是要不断的优化，不断的往前走，积极主动的自我反思，有效的自我反思，同伴之间的反思都是很重要的。主持人：各位老师，您有什么建议和问题，可以继续在网上交流，这一集的节目到此结束。