总述………………………………………………………………………………2
上篇必修课程………………………………………………………………1
主题1化学科学与实验探究…………………………………………………3
主题2常见的无机物及其应用………………………………………………5
主题3物质结构基础及化学反应规律………………………………………7
主题4简单的有机化合物及其应用…………………………………………9
主题5化学与社会发展………………………………………………………10
下篇选修课程…………………………………………………………………13
选修I……………………………………………………………………………13
模块1化学反应原理……………………………………………………………13
模块2物质结构与性质(天津、山东、海南)………………………………20
模块3有机化学基础……………………………………………………………26
模块4化学与生活(北京)……………………………………………………32
选修II……………………………………………………………………………37
系列1实验化学…………………………………………………………………37
系列2化学与社会………………………………………………………………41
系列3发展中的化学科学………………………………………………………45
总述
普通高中化学课程是与九年义务教育《化学》或《科学》相衔接的基础教育课程对于科学文化的传承和高素质人才的培养具有不可替代的作用;化学课程旨在帮助学生形成有化学学科特质的关键能力和必备品格,促进学生化学学科核心素养形成和发展;化学课程反映了社会主义核心价值观,是学生终身发展的重要基础,要落实立德树人的根本任务。
普通高中化学课程由必修、选修Ⅰ和选修Ⅱ三类课程构成。
必修课程是全体学生必须修习的课程,是普通高中学生发展的共同基础。必修课程努力体现化学科学的核心观念与发展趋势,促进全体学生化学学科核心素养的发展,以适应未来社会发展需求。必修课程内容包括“化学科学与实验探究”“常见的无机物及其应用”“物质结构基础及化学反应规律”“简单的有机化合物及其应用”“化学与社会发展”等5个主题。
选修Ⅰ课程是学生根据个人需求与升学考试要求选择修习的课程,培养学生深入学习与探索化学的志向,引导学生更深入地认识化学科学,了解化学研究的内容与方法,提升学生化学学科核心素养的水平。选修Ⅰ设置“化学反应原理”“物质结构与性质”“有机化学基础”“化学与生活”等模块,其中北京、天津、山东、海南均选择“化学反应原理”和“有机化学基础”两个模块,北京另选“化学与生活”模块,天津、山东和海南另选“物质结构与性质”模块。
选修Ⅱ课程是学生自主选择修习的课程,面向对化学学科有兴趣和不同需要的学生,拓展化学视野,深化对化学科学及其价值的认识。选修II设置“实验化学”“化学与社会”“发展中的化学科学”等开放的系列。
上篇必修模块
普通高中必修化学课程设置5个主题,旨在促进全体学生在“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”“科学精神与社会责任”等化学学科核心素养的各个方面都有一定的发展。
必修模块课程是全体学生必须修习的课程,是普通高中学生发展的共同基础。必修课程努力体现化学科学的核心观念与发展趋势,促进全体学生化学学科核心素养的发展,以适应未来社会发展需求。必修课程内容包括“化学科学与实验探究”“常见的无机物及其应用”“物质结构基础及化学反应规律”“简单的有机化合物及其应用”“化学与社会发展”等5个主题。必修课程不划分模块,共4学分,72学时完成教学内容。
主题1化学科学与实验探究
【课程内容】
1.1化学科学的主要特征
认识化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、变化及其应用的一门基础学科,其特征是认识物质和创造物质;了解化学科学的发展历程及其趋势。
认识化学科学研究需要实证与推理,注重宏观与微观的联系;了解实验、假说、模型、比较、分类等方法在化学科学研究中的运用。
1.2科学探究过程
认识科学探究是进行科学解释与发现、应用与创造的科学实践活动。
了解科学探究过程包括提出问题和假设、设计方案、实施实验、获取证据、分析解释和建构模型、形成结论及交流评价等核心要素。
理解从问题和假设出发确定研究目的、依据研究目的设计方案、基于证据进行分析和推理等对于科学探究的重要性。
1.3化学实验
认识化学实验是科学探究的一种重要形式,是研究物质及其变化的基本方法。
学习研究物质性质,探究反应规律,进行物质分离、检验和制备等不同类型化学实验及探究活动的核心思路与基本方法。体会实验条件控制对完成科学实验及探究活动的作用。
初步学会物质的检验、分离、提纯和溶液配制等实验技能。
1.4科学态度与安全意识
发展对化学实验探究活动的好奇心和兴趣,养成注重实证、严谨求实的科学态度,增强合作探究意识,形成独立思考、敢于质疑和勇于创新的精神。
树立安全意识和环保意识。熟悉化学品安全使用标识,知道常见废弃物的处理方法,知道实验室突发事件的应对措施,形成良好的实验工作习惯。
1.5学生必做实验
l配制一定物质的量浓度的溶液。
l完成各主题的必做实验(见各个主题)。
【教学要求及建议】
引导学生认识化学科学的主要特征、了解化学实验探究的一般过程,养成严谨求实的科学态度与环保安全意识。
组织学生经历研究物质性质,探究反应规律,进行物质分离、检验和制备等不同类型化学实验及探究活动,帮助学生形成各类实验活动任务的核心思路与基本方法,体会实验条件控制对完成科学实验及探究活动的作用。
促进学生在“证据推理与模型认知”“实验探究与创新意识”“科学精神与社会责任”等化学学科核心素养的发展。
本主题教学策略建议如下:
●整体规划实验及探究教学,发挥典型实验探究活动的作用。
●选取真实的、有意义的、引发学生兴趣的探究问题。
●改变学生简单动手做实验的现状,强调高级思维过程。
【考试、评价建议】
2能列举化学科学发展的重要事件,说明其对推动社会发展的贡献,能说出其中的创新点。
2具有较强的问题意识,能提出化学探究问题,能做出预测和假设。能依据实验目的和假设,设计解决简单问题的实验方案,能对实验方案进行评价。
2能运用实验基本操作实施实验方案,具有安全意识和环保意识。能观察并如实记录实验现象和数据,进行分析和推理,得出合理的结论。能与同学合作交流,对实验过程和结果进行反思,说明假设、证据和结论之间的关系,用恰当形式表达和展示实验成果。
2能根据不同类型实验的特点,设计并实施实验。能预测物质的某些性质,并进行实验验证;能运用变量控制的方法初步探究反应规律;能根据物质性质的差异选择物质分离的实验方法;能根据物质的特征反应和干扰因素选取适当的检验试剂;能根据反应原理选取实验装置制取物质。
2能基于物质的量认识物质组成及其化学变化,运用物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度之间的相互关系进行简单计算。
主题2常见的无机物及其应用
2.1元素与物质
认识元素可以组成不同种类的物质,根据物质的组成和性质可以对物质进行分类;同类物质具有相似的性质,一定条件下各类物质可以相互转化;认识元素在物质中可以具有不同价态,可通过氧化还原反应实现含有不同价态同种元素的物质的相互转化。认识胶体是一种常见的分散系。
2.2氧化还原反应
认识有化合价变化的反应是氧化还原反应,了解氧化还原反应的本质是电子的转移,知道常见的氧化剂和还原剂。
2.3电离与离子反应
认识酸、碱、盐等电解质在水溶液中或熔融状态下能发生电离。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。
2.4金属及其化合物
结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解钠、铁及其重要化合物的主要性质,了解它们在生产、生活中的应用。
2.5非金属及其化合物
结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解氯、氮、硫及其重要化合物的主要性质,认识其在生产中的应用和对生态环境的影响。
2.6物质性质及物质转化的价值
结合实例认识金属、非金属及其化合物的多样性,了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转化,认识物质及其转化在自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。
2.7学生必做实验
l铁及其化合物的性质。
l不同价态含硫物质的转化。
l用化学沉淀法去除粗盐中的杂质离子。
帮助学生建立元素与物质的联系,建立基于元素认识物质的意识。发挥物质分类、氧化还原反应、电离及离子反应等核心概念的功能价值,建立、丰富学生认识物质及其性质的角度。
通过钠、铁、硫、氮、氯元素及其化合物性质的教学,在教学中帮助学生建立基于类别、核心元素价态等认识物质性质、设计物质转化的核心角度,形成认识路径,并将其应用于真实问题解决,进而形成问题解决的思路和方法。
引导学生从化学的角度认识和理解人与自然的关系,帮助学生初步形成科学的物质观和合理利用物质的意识;建立分析解决材料、环境、健康、能源等领域关于物质制备和应用等实际问题的思路和方法。
促进学生在“宏观辨识与微观探析”、“实验探究与创新意识”及“科学精神与社会责任”等化学学科核心素养的发展。
l发挥核心概念对元素化合物学习的指导作用。
l重视开展高水平的实验探究活动。
l紧密联系生产和生活实际,创设丰富多样的真实问题情境。
l鼓励使用多样化的教学方式和学习途径。
2能依据物质类别和元素价态列举某种元素的典型代表物。能利用电离、离子反应、氧化还原反应等概念对常见的反应进行分类和分析说明。能用电离方程式表示某些酸、碱、盐的电离。列举说明胶体的典型特征。
2能列举、描述、辨识典型物质重要的物理和化学性质及实验现象。能用化学方程式、离子方程式正确表示典型物质的主要化学性质。
2能从物质类别、元素价态的角度,依据复分解反应和氧化还原反应原理,预测物质的化学性质和变化,设计实验进行初步验证,并能分析、解释有关实验现象。
2能利用典型代表物的性质和反应,设计常见物质制备、分离、提纯、检验等简单任务的方案。能从物质类别和元素价态变化的角度说明物质的转化路径。
2能根据物质的性质分析实验室、生产、生活以及环境中的某些常见问题,说明妥善保存、合理使用化学品的常见方法。
主题3物质结构基础及化学反应规律
3.1原子结构与元素周期律
认识原子结构、元素性质以及元素在元素周期表中位置的关系。知道元素、核素的涵义,了解原子核外电子的排布。结合有关数据和实验事实认识原子结构、元素性质呈周期性变化的规律,建构元素周期律。知道元素周期表的结构,以第三周期的钠、镁、铝、硅、磷、硫、氯,以及碱金属和卤族元素为例,了解主族元素性质的递变规律。体会元素周期律(表)在学习元素及其化合物知识及科学研究中的重要作用。
3.2化学键
认识构成物质的微粒之间存在相互作用,结合典型实例认识离子键和共价键的形成,建立化学键概念。知道分子存在一定的空间结构。认识化学键的断裂和形成是化学反应中物质变化的实质及能量变化的主要原因。
3.3化学反应的限度和快慢
体会从限度和快慢两个方面去认识和调控化学反应的重要性。了解可逆反应的涵义,知道可逆反应在一定条件下能达到化学平衡状态。知道化学反应速率的表示方法,通过实验探究影响化学反应速率的因素。认识化学变化是有条件的,学习运用变量控制的思想和对比的方法研究化学反应,了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用。
3.4化学反应与能量转化
认识物质具有能量,认识吸热反应与放热反应,了解化学反应体系能量改变与化学键的断裂和形成有关。知道化学反应可以实现化学能与其他能量形式的转化,以原电池为例认识化学能可以转化为电能。体会提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性。
3.5学生必做实验
●同周期、同主族元素性质的递变规律。
●化学反应速率的影响因素。
●原电池。
促进学生在“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“实验探究与创新意识”等化学学科核心素养的发展。
●教学中应注重利用实验事实、数据等证据素材,帮助学生转变偏差认识。
●注重组织学生开展概括关联、比较说明、推论预测、设计论证等活动。
●发挥核心知识的功能价值,帮助学生发展认识化学反应的基本角度,形成基本观念。
2能画出1~20号元素的原子结构示意图,能用原子结构解释元素性质及其递变规律,并能结合实验及事实进行说明。
2能利用元素在元素周期表中的位置和原子结构,分析、预测、比较元素及其化合物的性质。
2能判断简单离子化合物和共价化合物中的化学键类型,能基于化学键解释化学反应的热效应。
2能从化学反应限度和快慢的角度解释生产、生活中简单的化学现象。能描述化学平衡状态,判断化学反应是否达到平衡。能运用变量控制的方法探究化学反应速率的影响因素,能初步解释化学实验和化工生产中反应条件的选择问题。
2能举出化学能转化为电能的实例,能辨识简单原电池的构成要素,并能分析简单原电池的工作原理。
2能结合有关资料说明元素周期表对合成新物质、寻找新材料的指导作用。能从物质及能量变化的角度评价燃料的使用价值。能举例说明化学电源对提高生活质量的重要意义。
主题4简单的有机化合物及其应用
4.1有机化合物的结构特点
知道有机化合物分子是有立体结构的,以甲烷、乙烯、乙炔、苯为例认识碳原子的成键特点。知道有机化合物存在同分异构现象。
4.2典型有机化合物的性质
认识乙烯、乙醇、乙酸的结构及其主要性质与应用;知道氧化、加成、取代等有机反应类型。
4.3有机化学研究的价值
知道合成新物质是有机化学研究价值的重要体现。结合实例认识高分子、油脂、糖类、蛋白质等有机化合物在生产、生活领域中的重要应用。
4.4学生必做实验
●拼插简单有机化合物分子的球棍模型。
●乙醇、乙酸的主要性质。
借助实验、分子结构模型、数据等事实证据认识乙烯、乙酸、乙醇等代表物的组成、结构、物理性质、化学性质、用途,帮助学生初步形成对有机物的组成、结构、性质的认识。
●以典型简单有机化合物为例,通过拼插模型等活动引导学生认识有机化合物中碳原子的成键特点、价键类型以及简单分子的立体结构。
●提倡采用观察实验现象、联系生产生活实际、归纳总结等策略对典型的有机化合物的结构、性质及应用进行教学。
2能概括常见有机化合物中碳原子的成键类型。能描述甲烷、乙烯的分子结构特征,并能拼插甲烷和乙烷的分子模型。能写出丁烷和戊烷的同分异构体。
2能列举高分子、油脂、糖类、蛋白质等有机化合物在生产、生活中的重要应用,并结合其主要性质进行简单说明。
2能从有机化合物及其性质的角度对有关能源、材料、饮食、健康、环境等实际问题进行分析、讨论和评价。能妥善保存、合理使用常见有机化学品。
主题5化学与社会发展
5.1化学科学技术在材料科学、人类健康等方面的重要作用
结合实例认识化学科学与技术的合理使用的重要性。认识化学科学技术的不断创新和发展是解决人类社会发展中遇到的问题、实现可持续发展的有效途径。树立绿色化学的观念。
5.2化学在自然资源和能源综合利用方面的重要价值
知道金属材料、无机非金属材料、高分子材料等常见材料类型,结合实例认识材料组成、性能及应用的联系。体会化学科学发展对药物合成的贡献,初步建立依据物质性质分析健康问题的意识。
5.3化学在环境保护中的作用
结合合成氨、工业制硫酸、石油化工等实例了解化学在生产中的具体应用,认识化学工业在国民经济发展中的重要地位。以海水、金属矿物、煤、石油等的开发利用为例,了解依据物质性质及其变化综合利用资源和能源的方法,体会化学对促进人与自然和谐相处的意义。
5.4化学促进可持续发展
认识物质及其变化对环境的影响,依据物质的性质及其变化认识环境污染的成因、主要危害及其防治措施,以酸雨的防治和污水处理为例,体会化学对环境保护的作用。
5.5化学应用的安全与规则意识
能够正确看待经济发展与环境保护等的关系。树立自觉遵守国家关于化学品应用、化工生产、环境保护、食品与药品安全等方面法律法规的意识。能够作出具有社会责任感的决策。
帮助学生深刻理解化学、技术、社会和环境之间的相互关系,促使学生赞赏化学对社会发展的重大贡献,并设计多样化、开放性的活动,促使学生主动运用已有知识和方法综合分析化学过程对自然可能带来的各种影响,权衡利弊,勇于承担责任,积极参与有关化学问题的社会决策。
促进学生在“科学精神与社会责任”等化学学科核心素养的发展。
●加强物质组成、结构、性质等化学视角与真实情境素材之间的联系,引导学生从化学的视角看待和解决实际问题。
●开展多样化的实践活动,促进学生“知、情、意、行”的统一。
2能列举事实说明化学科学在生产、生活中的应用价值,以及对人类文明的伟大贡献。能列举我国体现化学科学技术应用的重要成果。能举例说明与化学有关的职业,简单分析这些职业与化学科学领域的关系。
2能从材料组成的角度对生活中常见的材料进行分类,能根据使用需求选择适当的材料,能解释使用注意事项,并能科学合理使用。
2能举例说明重要资源和能源的主要类型、成分和用途;能从化学的角度分析从资源到产品的转化途径,能对资源的开发利用和能源的使用方案进行评价;辩证地看待资源使用的利弊及其对环境和社会的影响。
2能列举常见的大气、水体和土壤的污染物及其危害,能说明常见污染的成因和防治措施的化学原理,能结合具体的污染问题设计简单的防治方案。能举例说明化学对环境保护的作用。
2能借助国家关于安全生产、环境保护、食品安全、药物开发等方面的法律法规分析与化学有关的社会热点问题。
下篇选修模块
选修Ⅰ课程是学生根据个人需求与升学考试要求选择修习的课程,培养学生深入学习与探索化学科学的志向,引导学生更深入地认识化学科学,了解化学研究的内容与方法,提升学生化学学科核心素养的水平。选修Ⅰ设置“化学反应原理”“物质结构与性质”“有机化学基础”“化学与生活”等模块,其中北京、天津、山东、海南均选择“化学反应原理”和“有机化学基础”两个模块,北京另选“化学与生活”模块,天津、山东和海南另选“物质结构与性质”模块。
选修Ⅱ课程是学生自主选择修习的课程,面向对化学学科有兴趣和不同需要的学生,拓展化学视野,深化对化学科学及其价值的认识。选修II设置“实验化学”“化学与社会”“发展中的化学科学”等开放的系列。选修Ⅰ课程包括3个模块,每个模块2学分,共6学分。
选修Ⅱ课程包括3个开放式系列,每修习完成9学时可获得0.5学分,最高可获得4学分。
模块1化学反应原理
化学反应原理模块将从化学反应与能量、化学反应的方向、限度和速率以及水溶液中的离子反应与平衡等方面,探索化学反应的规律及其应用。通过本课程模块的学习,学生将进一步认识化学变化所遵循的基本原理,初步形成关于物质变化的科学观念。了解化学反应中能量转化所遵循的规律,赞赏运用化学反应原理对科学技术和人类社会文明所起的重要作用。
促进学生在“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”等化学学科核心素养的发展。
“化学反应原理”模块共2学分,36课时完成本模块教学。
主题1化学反应与能量
1.1体系与能量
认识化学能可以与热能、电能等其他形式能量之间相互转化,能量的转化遵循能量守恒定律。
1.2化学反应与热能
认识化学能与热能的相互转化,恒温恒压条件下化学反应的反应热可以用焓变表示,了解盖斯定律及其简单应用。
1.3化学反应与电能
认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。了解原电池及常见化学电源的工作原理。了解电解池的工作原理,认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。了解金属发生电化学腐蚀的本质,知道金属腐蚀的危害,了解防止金属腐蚀的措施。
1.4学生必做实验:
l简单的电镀实验
l制作一个简单的燃料电池。
引导学生从能量转化形式、能量转化规律、能量的本质等角度深化对化学反应能量变化的认识。关于能量转化形式,帮助学生认识到化学能可以与热能、电能等其他形式能量之间相互转化。关于能量转化规律,帮助学生认识到能量转化遵循能量守恒定律。
在必修定性认识反应热效应的基础上,进一步发展学生对化学反应热效应的定量认识。即知道能用反应焓变定量表征恒温恒压条件下化学反应的反应热,并能利用盖斯定律理论推算某反应的反应焓变。
在必修模块基础上,进一步丰富、深化学生对化学能与电能相互转化的认识。帮助学生建立电化学认识模型,促使学生基于原理认识化学能与电能相互转化的本质、金属的腐蚀与防护的本质,并基于电化学模型分析各种实用电池的工作原理及工业上的电解过程。
促进学生在“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学精神与社会责任”等化学学科核心素养的发展。
l结合具体实例(如氢气、氧气反应生成气态水和液态水释放能量不同)激发学生认知冲突,认识物质所具有的能量和化学反应中能量变化的本质,体会引入焓变概念的价值,掌握热化学方程式书写规则。
l充分利用铜-锌双液原电池、铅蓄电池、氢氧燃料电池、电解熔融氯化钠和电解饱和食盐水等案例素材,组织学生开展分析解释、推论预测、设计评价等学习活动,发展学生对原电池工作原理的认识,转变迷思概念,促使学生认识到电极反应、电极材料(得失电子场所)、离子导体、电子导体是电化学体系的基本要素,建立对电化学过程的系统分析思路(认识模型),提高学生对电化学本质的认识。
l创设真实情境(如不同应用情境中燃料的选择,化工生产路线的选择等),组织学生开展根据能量利用需求选择反应、设计能量转化路径和装置等活动,形成合理利用化学反应中的能量变化的意识,提升“科学探究与创新意识”和“科学精神与社会责任”的素养。
2能辨识化学反应中的能量转化形式,能解释化学变化中能量变化的本质。
2能进行反应焓变的简单计算,能用热化学方程式表示反应中的能量变化,能运用反应焓变合理选择和利用化学反应。
2能分析解释原电池、电解池的工作原理,能设计简单的原电池和电解池。
2能列举说明化学在解决能源危机中的重要作用,能分析能源的利用对自然环境和社会发展的影响。能综合考虑化学变化中的物质变化和能量变化来分析、解决实际问题,如煤炭的综合利用、新型电池的开发等。
主题2化学反应的方向、限度和速率
2.1化学反应的方向与限度
知道化学反应是有方向的,知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。认识化学平衡常数是表征化学反应限度的物理量,知道化学平衡常数的涵义。了解化学平衡常数与反应平衡移动方向间的联系。通过实验探究,了解浓度、压强、温度对化学平衡状态的影响。
2.2化学反应速率
知道化学反应速率的表示方法,了解化学反应速率测定的简单方法。通过实验探究,了解温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响。知道化学反应是有历程的,认识基元反应活化能对化学反应速率的影响。
2.3化学反应的调控
认识化学反应速率和化学平衡的综合调控在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。知道催化剂可以改变化学反应历程,对调控化学反应速率具有重要意义。
2.4学生必做实验
l探究影响化学平衡移动的因素。
在本主题教学中,要凸显对化学反应的认识发展,具体包括:建立新的认识角度——化学反应的方向;转变认识方式类型——从定性到定量,从孤立到系统。基于化学平衡常数认识化学反应的限度,包括定量表征化学反应限度和基于浓度商和化学平衡常数的相对大小定量分析、判断化学反应进行的方向、化学平衡移动的方向。并在进一步完善了对化学反应认识的基础上,将认识角度转化为问题解决思路;在真实问题解决过程中,促使学生认识到化学反应速率和化学平衡的综合调控在生产、生活和科学研究领域中的重要应用。
在化学反应速率教学中,应在必修模块基础上进一步发展对化学反应速率的定量认识、理性认识,能够定量表征、测定化学反应速率,能够解释外界条件对化学反应速率的影响。此外,关于化学反应速率的实验探究任务也从定性上升到了定量水平,其教学关键在于促使学生学会确定变量和测量变量,探究反应物浓度改变与化学反应速率变化的定量关系,发展基于变量关系的证据推理素养。
l引导学生经历化学平衡常数模型建构的过程,结合具体实例,促使学生体会化学平衡常数在判断化学平衡状态、化学反应进行的方向,分析预测化学平衡移动的方向等方面的功能价值。
l组织交流讨论活动,帮助学生形成根据浓度商和化学平衡常数的比较,分析等温条件下化学平衡移动问题的基本思路。
l结合具体实例,使学生认识到化学反应是有历程的;结合具体数据,使学生认识到活化能对化学反应速率的影响;通过组织学生讨论外部条件对化学反应速率影响的原因,引导其体会理论模型建构的过程。
l组织学生开展“化学反应速率测定”“外界条件对化学反应速率影响”等实验活动,学习并应用变量控制的实验思想和对比的方法;在开展“外界条件对化学平衡影响”实验探究活动中,发展学生演绎推理、系统假设等思维能力。
l结合生产实例,组织学生开展关于化学反应条件的选择与优化的讨论,促使学生形成从限度、快慢、能耗等多角度综合调控化学反应的基本思路和方法,发展学生绿色化学的观念和辩证思维的能力。
2能书写化学平衡常数表达式,能进行化学平衡常数、转化率的简单计算,能利用化学平衡常数判断化学反应是否达到化学平衡状态以及平衡移动的方向。
2能进行化学反应速率的简单计算。能通过实验探究分析不同组分浓度改变对化学反应速率的影响。能用一定的理论模型说明外界条件改变对化学反应速率的影响。
2能运用温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响规律解释生产、生活、实验室中的简单实际问题,能讨论化学反应条件的选择和优化。
2针对典型案例,能从化学反应的限度、化学反应速率等角度对化学反应和化工生产条件进行综合分析。
主题3水溶液中的离子反应与平衡
3.1电解质在水溶液中的行为
从电离、离子反应、化学平衡的角度认识电解质水溶液的组成、性质和反应。
3.2电离平衡
认识弱电解质在水溶液中存在电离平衡。认识水的电离,了解水的离子积常数,认识溶液的酸碱性及pH,掌握检测溶液pH的方法。
3.3水解平衡
认识盐类水解的原理和影响盐类水解程度的主要因素。
3.4沉淀溶解平衡
认识难溶电解质在水溶液中存在沉淀溶解平衡,了解沉淀的生成、溶解与转化。
3.5离子反应与平衡的应用
了解水溶液中的离子反应与平衡在物质检测、化学反应规律研究、物质转化中的应用。了解溶液pH的调控在工农业生产和科学研究中的应用。
3.6学生必做实验
l强酸与强碱的中和滴定
l盐类水解的应用
促进学生在“证据推理与模型认知”“实验探究与创新意识”等化学学科核心素养的发展。
l通过对电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡等存在的证明及平衡移动的分析,形成并发展学生的微粒观、平衡观和守恒观。
l通过学生画微观图示、解释宏观现象等具体任务,探查学生对水溶液体系认识的障碍点,以进一步明确教学重点和难点。
l在组织学生开展实验探究活动时,注意实验前的分析预测和对实验现象的分析解释,引导学生分析判断水溶液的主次过程,对假设预测、实验方案、实验结论进行完整论证,发展学生“宏观辨识与微观探析”的化学学科核心素养,培养辩证统一的系统思维能力。
l结合自然现象(如海水的酸碱性及其变化)、生活问题(如明矾净水)、生产实际(如矿石中有效成分的提取),组织学生开展分析解释、方案设计等活动,旨在促进学生认识水溶液中的离子反应和平衡对生产生活和社会发展的作用。
2能用化学用语正确表示水溶液中离子反应与平衡,能通过实验证明水溶液中存在的离子平衡,能举例说明离子反应与平衡在生产、生活中的应用。
2能从电离、离子反应、化学平衡的角度分析溶液的性质,如酸碱性、导电性等。
2能进行溶液pH的简单计算,能正确测定溶液的pH,能调控溶液的酸碱性。能选择实例说明溶液pH的调控在工农业生产和科学研究中的重要作用。
2能综合运用离子反应、化学平衡原理,分析和解决生产、生活中有关电解质溶液的实际问题。
模块2物质结构与性质(天津、山东、海南)
本课程模块将从原子、分子水平上认识物质构成的规律,以微粒之间不同的作用力为线索,侧重研究不同类型物质的有关性质,帮助高中学生进一步丰富物质结构的知识,提高其分析问题和解决问题的能力。通过本模块的学习,学生将提升有关物质结构的基本认识,认识物质的结构与性质之间的关系,发展“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认知”等化学学科核心素养。
“物质结构与性质”模块共2学分,36课时完成本模块教学。
主题1原子结构与元素的性质
1.1原子核外电子的运动状态
了解有关核外电子运动模型的历史发展过程,认识核外电子的运动特点。知道电子运动的能量状态具有量子化的特征,电子可以处于不同的能级,在一定条件下会发生激发与跃迁。知道电子的运动状态(空间分布及能量)可通过原子轨道和电子云模型来描述。
1.2核外电子排布规律
知道原子核外电子的能级高低顺序,了解原子核外电子排布的构造原理,认识基态原子中核外电子的排布遵循能量最低原则、泡利不相容原理和洪特规则等。了解1~36号元素基态原子核外电子的排布。
1.3核外电子排布与元素周期律(表)
认识元素的原子半径、第一电离能、电负性等元素性质的周期性变化,知道原子核外电子排布呈现周期性变化是导致元素性质周期性变化的原因。知道元素周期表中周期、族、分区的元素原子核外电子排布特征,了解元素周期律(表)的应用价值。
在原子核外电子运动状态的教学中,应在必修模块建立的卢瑟福模型和玻尔模型的基础上,借助模型假说和原子光谱实验提供的证据,进一步发展学生对原子结构中核外电子运动的量子化特征的认识。具体体现为结合原子结构模型的发展历史认识到微观电子不同于宏观物体,不能同时准确测定它的位置和速度;认识到“量子化—能级—激发”与“跃迁—原子光谱”之间的关系、量子化是电子运动能量状态的核心特征等。
在核外电子排布规律的教学中,可以从简单基态原子核外电子排布入手,帮助学生建立起原子核外电子排布规律和符号表征的关联,并认识到能量最低原则、泡利不相容原理和洪特规则在原子核外电子排布规律中的具体体现。
在核外电子排布与元素周期律的教学中,关键是建立“位-构-性”的本质关联。与必修模块相比,选修模块一方面将元素性质拓展到第一电离能、电负性等方面,建立原子核外电子排布规律(结构)与周期表中族、周期划分(位置)以及元素电负性等的周期性变化规律(性质)建立深层关联;另一方面把“位-构-性”在主族元素之间的关联拓展到整个周期表之中;把相对抽象的元素金属性、非金属性具体化为电离能与电负性等可量化的元素性质;丰富了元素周期表在过渡元素等领域的应用价值。
促进学生在“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认知”等化学学科核心素养的发展。
l借助科学史的故事和素材多角度展示人类对微观结构的认识过程,促进学生对科学本质的理解。
l在核外电子排布与周期律(表)关系的教学中,可以向学生提供原子半径、第一电离能、电负性等数据,引导学生讨论原子序数与核外电子排布的关系,让学生自主发现变化规律,建构元素周期律(表)模型。并利用模型分析和解释一些常见元素的性质。
l在元素周期律(表)教学中,应注重帮助学生建立基于“位-构-性”关系的系统思维框架,提高学生分析解决问题的能力。
2能说明微观粒子的运动状态与宏观物体运动特点的差异。
2能结合能量最低原则、泡利不相容原理、洪特规则书写和说明1~36号元素基态原子的核外电子排布式和轨道表示式。
2能说出元素电离能、电负性的涵义,能描述主族元素第一电离能、电负性变化的一般规律,能从电子排布的角度对这一规律进行解释。能说明电负性大小与原子在化合物中吸引电子能力的关系,能利用电负性判断元素的金属性与非金属性的强弱,推测化学键的极性。
2能从原子价电子数目和价电子排布的角度解释元素周期表的分区、周期和族的划分。能列举元素周期律(表)的应用。
2能说明构建思维模型在人类认识原子结构过程中的重要作用,能论证证据与模型建立及其发展之间的关系。能简要说明核外电子运动规律的理论探究对研究元素性质及其变化规律的意义。
主题2微粒间的相互作用与物质的性质
2.1微粒间的相互作用
认识物质是由原子、离子、分子等微粒构成的,微粒之间存在不同类型的相互作用。根据微粒的种类及微粒之间的相互作用,认识物质的性质与微观结构的关系。认识离子键、共价键的本质。结合常见的离子化合物和共价分子的实例,认识物质的构成微粒、微粒间相互作用与物质性质的关系。知道配位键的特点,认识简单的配位化合物的成键特征,了解配位化合物的存在与应用。认识分子间存在相互作用,知道范德华力和氢键是两种常见的分子间作用力,了解分子内氢键和分子间氢键在自然界中的广泛存在及重要作用。
2.2共价键的本质和特征
认识原子间通过原子轨道重叠形成共价键,了解共价键具有饱和性和方向性。知道根据原子轨道的重叠方式,共价键可分为σ键和π键等类型。知道共价键可分为极性和非极性共价键,共价键的键能、键长和键角可以用来描述键的强弱和分子的空间构型。
2.3分子的空间结构
2.4晶体和聚集状态
了解晶体中微粒的空间排布存在周期性,认识简单的晶胞。借助分子晶体、共价晶体、离子晶体、金属晶体等模型认识晶体的结构特点。知道介于典型晶体之间的过渡晶体以及混合型晶体是普遍存在的。知道在一定条件下,物质的聚集状态随构成物质的微粒种类、微粒间相互作用、微粒的聚集程度的不同而有所不同。知道物质的聚集状态会影响物质的性质,通过改变物质的聚集状态可能获得特殊的材料。
2.5学生必做实验
l简单配合物的形成。
在共价键的本质和特征的教学中,主要是帮助学生基于量子化特征认识共价键的本质,建立共价键与分子空间构型的关系。其中,共价键的概念内涵和本质特征是以轨道重叠为基础的;微粒的空间排布(连接方式及空间几何结构)的教学,则是在对共价键本质认知的基础上,运用杂化轨道的理论基础对一些典型分子的空间构型进行解释和预测。
在晶体及其结构的教学中,由于学生基本没有相应的知识基础和认识基础,因此要充分发挥模型的作用。借助模型实物,让学生感受、辨识、体验,提升学生的空间想象能力与模型认知素养。
2能利用电负性判断共价键的极性,能从共价分子的结构特点说明简单分子的某些性质;能运用离子键、配位键、金属键等模型,解释离子化合物、配合物、金属等物质的某些特征性质;能说明分子间作用力(含氢键)对物质熔点、沸点等性质的影响,能列举含有氢键的物质及其性质特点。
2能根据给定的信息分析常见简单分子的空间结构,能判断有机化合物分子是否具有手性,能根据分子结构特点和键的极性来判断分子的极性,并据此对分子的一些典型性质和应用做出解释。
2能说出晶体与非晶体的区别;能结合实例描述晶体中微粒排列的周期性规律;能说明分子晶体、共价晶体、离子晶体、金属晶体的区别,能结合实例说明晶体中的微粒及其微粒间的相互作用。
2能从微粒的空间排布及其相互作用的角度对生产、生活、科学研究中的简单案例进行分析,举例说明物质结构研究的应用价值,如配合物在生物、化学等领域的广泛应用,氢键对于自然界存在和生命科学的重大意义。
主题3研究物质结构的方法与价值
3.1物质结构的探索是无止境的
了解人类探索物质结构的过程,认同“物质结构的探索是无止境的”观点,了解在原子、分子、超分子等不同尺度认识物质结构的意义。
3.2研究物质结构的方法
了解原子光谱、分子光谱、X-射线衍射等表征物质结构的基本方法和实验手段。结合案例了解设计、合成和改造物质结构的一般思路和方法。
3.3研究物质结构的价值
初步认识物质的结构与性质之间的关系,知道物质结构的研究有助于发现具有预期性质的新物质,以及为设计与合成这些新物质提供理论基础。认识研究物质结构有助于了解材料的结构与性能的关系,对优化物质结构、改善材料性能具有重要意义。了解生命科学中许多重大问题的解决都需要物质结构理论与分析测试技术的支持。
促进学生在“科学精神与社会责任”“实验探究与创新意识”等化学学科核心素养的发展。
l有效利用化学史的素材,帮助学生认识科学理论会随着技术手段的进步和实验证据的丰富而发生改变,通过设计角色扮演等活动帮助学生理解科学理论发展过程中的争论,从而增进对科学本质的理解。
l通过查阅文献、邀请专家讲座,观看化学影视资料等多种途径进行教学,开阔学生视野,激发学生探索物质结构奥秘的热情。
2能举例说明人类对物质结构的认识会不断发展,并简单说明带来这些发展的原因。
2能说明原子光谱、分子光谱、X-射线衍射等实验手段在物质结构研究中的作用。
2能举例说明物质在原子、分子、超分子、聚集态等不同尺度上的结构特点对物质性质的影响,能举例说明结构研究对于发现、制备新物质的作用。
2能认识到化学已经发展成为实验和理论并重的学科,能欣赏物质结构的研究及其理论发展对化学学科发展的贡献。
模块3有机化学基础
“有机化学基础”模块共2学分,36课时完成本模块教学。
主题1有机化合物的组成与结构
1.1有机化合物的分子结构
认识有机化合物的分子结构决定于原子间的连接顺序、成键方式和空间排布,认识有机化合物存在构造异构和立体异构等同分异构现象。知道红外、核磁等现代仪器分析方法在有机化合物的分子结构测定中的应用。
1.2有机化合物中的官能团
认识官能团的种类[碳碳双键、碳碳三键、苯环、羟基、氨(胺)基、碳卤键、醛基、酮羰基、羧基、酯基、酰胺基],从官能团的视角认识有机化合物的分类。认识官能团与有机化合物特征性质的关系,认识同一分子中官能团之间存在相互影响,认识在一定条件下官能团可以相互转化。知道常见官能团的鉴别方法。
1.3有机化合物中的化学键
认识有机化合物分子中共价键的类型、极性及其与有机反应的关系,知道有机化合物分子中基团之间的相互影响会导致键的极性发生改变,从化学键的角度认识官能团及有机化合物之间是如何相互转化的。
1.4学生必做实验
l有机化合物中常见官能团的检验
在有机化合物的分子结构教学中,应帮助学生认识到有机化合物的分子结构决定于原子间的连接顺序、成键方式和空间排布,认识有机化合物存在构造异构和立体异构等同分异构现象。
在官能团和有机化合物的类别的教学中,一方面需要帮助学生建立认识有机物的分子结构两个基本角度——官能团、官能团与相邻基团的相互影响;另一方面应落实官能团对学生认识有机物的功能,即从官能团的角度对有机物进行分类、根据官能团认识有机物的特征性质、实现官能团的转化。
在化学键与有机反应的教学中,化学键是核心概念,要落实化学键对学生认识有机物的功能:从化学键的极性、饱和性的变化分析不同类型的有机反应,从化学键的极性认识是基团之间的相互影响的本质。在此基础上,帮助学生建立化学键水平认识有机化合物的思维模型,即从键的饱和性(单键、双键和三键)、键的极性(极性键和非极性键)、基团间相互影响对键极性的影响三个角度认识有机物的分子结构与性质。
促进学生在“宏观辨识与微观探析”等化学学科核心素养的发展。
l通过有机化合物分子结构模型拼插或动画模拟建立对有机物分子结构的直观认识,利用物质结构的有关理论帮助学生理解有机化合物分子结构的特点,体会碳原子结构特征对其成键特征和分子空间构型的决定作用。
2能辨识有机化合物分子中的官能团,判断有机化合物分子中碳原子的饱和程度、键的类型,分析键的极性;能依据有机化合物分子的结构特征分析、解释典型有机化合物的某些化学性质。
2能辨识同分异构现象,能写出符合特定条件的同分异构体,能列举说明立体异构现象(包括顺反异构)。
2能说出测定有机化合物分子结构的常用仪器分析方法,能结合简单图谱信息分析判断有机化合物分子结构。
主题2烃及其衍生物的性质与应用
2.1烃的性质与应用
认识烷、烯、炔和芳香烃的组成和分子结构特点,比较它们组成、分子结构和性质的差异。了解烃类在日常生活、有机合成和化工生产中的重要作用。
2.2烃的衍生物的性质与应用
认识卤代烃、醇、酚、醛、羧酸、酯的组成和分子结构特点、性质、转化关系及其在生产生活中的重要应用。
2.3有机反应类型与有机合成
认识加成、取代、消去反应以及氧化、还原反应的特点和规律,了解有机反应类型和有机化合物组成结构特点的关系。认识有机合成的关键是碳骨架的构建和官能团的转化,了解设计有机合成路线的一般方法。体会有机合成在创造新物质、提高人类生活质量、促进社会发展方面的重要贡献。
2.4有机化合物的安全使用
l葡萄糖的性质
本主题教学的核心任务是进一步落实有机化合物分子结构分析的思路和方法,同时建立起对有机反应的多角度认识模型,并应用模型进一步掌握有机合成的思路和方法。
多角度认识有机反应是学生经过“有机化学基础”模块学习应形成的核心能力,其关键是要建立起对有机反应的核心认识角度,包括反应类型、反应物、试剂、条件、反应产物和反应现象,这些角度之间的相互推论关系就构成了对有机反应的认识思路。此外,还要能从官能团、化学键的水平认识有机反应,不同有机反应类型中,反应物和生成物的官能团转化规律、化学键变化规律不同,例如,从化学键变化的水平看,加成反应是不饱和键变饱和键,消去反应是饱和键变不饱和键,取代反应是一种饱和键变成另一种饱和键。教师只有帮助学生从不同角度、不同水平认识有机反应,才能够应用反应规律对有机化合物的性质进行分析、解释和预测,才能为有机合成路线设计奠定思路的基础。
促进学生在“宏观辨识和微观探析”“证据推理与模型认知”“实验探究和创新意识”“科学精神与社会责任”等化学学科核心素养的发展。
l进行烃及其衍生物性质教学时,除了以典型代表物的具体反应为载体,通过类比迁移学习一类有机物的性质,还可以分析有机化合物分子中的官能团和化学键、预测可能的断键部位及相应的反应,然后提供反应事实,引导学生通过探究过程学习一类有机化合物的性质。
2能写出烃及其衍生物的类别通式、官能团、简单代表物的结构简式及名称;能够列举各类有机化合物的典型代表物的主要物理性质。
2能描述说明、分析解释各类有机化合物的典型代表物的重要反应,能书写相应的化学方程式。
2能基于官能团、价键类型、特点及反应规律分析和推断含有典型官能团的有机化合物的化学性质。根据有关信息书写相应的反应式。
2能综合应用有关知识完成有机化合物推断、官能团检验、有机合成路线设计等任务。
主题3生物大分子及合成高分子
3.1聚合物的结构特点
了解聚合物的组成及分子结构特点,认识单体和单体单元(链节)及其与聚合物结构的关系。了解加聚反应和缩聚反应的特点。
3.2生物大分子
认识糖类和蛋白质的组成和性质特点,了解淀粉和纤维素及其与葡萄糖的关系,了解葡萄糖的分子结构特点、主要性质及应用。知道糖类在食品加工和生物质能源开发上的应用。认识氨基酸的组成、分子结构特点和主要化学性质,知道氨基酸和蛋白质的关系,了解氨基酸、蛋白质与人体健康的关系,体会化学科学在生命科学发展中所起的重要作用。
3.3合成高分子
认识塑料、橡胶、合成纤维的组成和分子结构特点,了解新型高分子材料的优异性能及其在高新技术领域中的应用。
一是通过本主题教学丰富学生对有机化合物的认识——有机高分子、生物大分子等。
二是通过本主题教学丰富学生对有机反应的认识——聚合反应(包括加聚反应和缩聚反应)。
三是应用并固化已经建立的有机化合物及其反应的认识角度和认识思路。同时,借助有机合成任务,提升学生综合运用结构、反应的认识思路形成有机合成的思路流程,提升解决综合、复杂问题的能力。
四是通过生物大分子的教学,帮助学生体会化学科学在生命科学发展中所起的重要作用;通过合成高分子的教学,帮助学生体会化学学科的重要价值和学科魅力,发展其科学精神与社会态度。
促进学生在“宏观辨识与微观探悉”“科学精神与社会责任”等化学学科核心素养的发展。
l突出分子结构特征的分析,对生物大分子及有机高分子进行结构分析,引导学生通过分子结构预测性质或分析解释化学性质,从分子结构特征认识性质,进一步体会有机化合物分子结构与性质的关系。
2能对单体和高分子进行相互推断,能分析有机高分子化合物的合成路线,能写出典型的加聚反应和缩聚反应的反应式。
2能列举典型糖类物质,能说明单糖、二糖及多糖的区别和联系,能探究葡萄糖的化学性质,能描述淀粉、纤维素的典型性质。
2能辨识蛋白质结构中的肽键,能说明蛋白质的基本结构特点,能判断氨基酸的缩合产物、多肽的水解产物。能分析说明氨基酸、蛋白质与人体健康的关系。
2能举例说明塑料、橡胶、纤维的组成和分子结构特点,能列举重要的有机高分子化合物,说明它们在材料领域的应用。
模块4化学与生活(北京)
本课程模块设置了“化学与健康”“生活中的材料”“化学与可持续发展”3个主题。通过本课程模块学习引导学生了解日常生活中常见物质的性质,探讨生活中常见的化学现象,体会化学对提高生活质量和保护环境的积极作用,形成合理使用化学品的意识,树立更科学的生活观念和态度,能够比原来更科学地面对和处理生活问题,养成科学健康的生活方式。发展“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”“科学精神与社会责任”化学学科核心素养。
“化学与生活”模块共2学分,36课时完成本模块教学。
主题1化学与健康
1.1生命的基础能量——糖类
认识食品中对人类健康有重要意义的常见有机物。
1.2重要的体内能源——油脂
知道人体内的能源——油脂。
1.3生命的基础——蛋白质
能说明氨基酸、蛋白质的结构和性质特点,能列举人体必需的氨基酸。
1.4维生素和微量元素
1.5提取益于健康的食物
了解合理摄入营养物质的重要性,认识营养均衡与人体健康的关系。知道常见的食品添加剂的组成、性质和作用。
1.6正确使用药物
通过实例了解某些药物的主要成分和疗效。
本主题将在必修模块的基础上,进一步发展学生对几种基本营养物质的性质及在人体内的主要功能的认识,不仅能够丰富学生的生活常识,还有利于学生正确地的认识和处理有关饮食、营养、健康等日常生活问题,帮助学生树立正确的健康观念,认识化学在促进人类健康方面的重大作用。需要注意的是,学生在必修模块对有机物的认识还比较粗浅,因此在进行本主题内容教学时,应充分考虑学生的知识基础,控制内容的深广度,准确把握教学要求。在教学过程中,要多联系实际,引导学生从中体会化学的重要作用。
促进学生在“宏观辨识与微观探悉”“变化观念与平衡思想”“科学精神与社会责任”等化学学科核心素养的发展。
l采取把学科知识与学生活动结合起来的方式,体现“从活动中学”,设计具有综合性、实践性、趣味性的多样的学生活动,充分发挥学生的才能和创造力,综合运用各种知识,解决实际问题。
l选取恰当的主题式任务,设计项目式学习。如:制作营养食谱、装备家庭小药箱等。
2能认识一些常见食品中的主要营养素,认识糖类、油脂、蛋白质、维生素等几种常见的有机物。了解合理摄入营养物质的重要性。
2知道人体必需的几种常见的氨基酸,了解氨基酸、蛋白质的组成、结构和性质特点,知道富含氨基酸和蛋白质的常见食物。
2认识营养均衡与人体健康的关系,了解合理摄入营养物质的重要性。
2了解人体新陈代谢过程中的某些生化反应,知道常见食物的酸碱性,知道人体细胞中的一些重要的酸碱平衡与人体健康的关系。
2知道几种常见的食品添加剂的组成、性质和作用,正确看待食品添加剂的使用。
2通过实例了解某些药物的主要成分和疗效,知道安全用药常识和医疗保健的重要性。
主题2生活中的材料
2.1合金
认识金属与合金在性能上的主要差异,知道生活中常见合金的组成。描述金属腐蚀的化学原理,知道金属防腐的常用方法,认识防止金属腐蚀的重要意义。
2.2玻璃、陶瓷和水泥
知道水泥、玻璃和陶瓷的主要化学成分、生产原料及其用途。
2.3合成高分子材料
举例说明生活中常用有机高分子材料的化学成分及其性能,评价高分子材料的使用对人类生活质量和环境质量的影响。
列举生活中的常用材料,能通过实例认识化学在发展常见生活材料中的重要作用。
促进学生在“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”“科学精神与社会责任”等化学学科核心素养的发展。
l材料知识与化学知识的有机融合。
l挖掘学生身边的情境素材,组织学生开展项目式学习,如家居装修的材料的选择与使用。
2知道生活中的常用材料及其主要类别,知道化学是生活中常用材料发展的基础,以及化学科学对提高生活质量的积极作用。
2了解居室装修材料的主要成分及其作用,知道居室装修材料对居室环境可能产生的影响。
2认识金属与合金在性能上的主要差异,知道生活中几种常见合金的组成。
2知道金属腐蚀的化学原理,知道金属防护的常用方法,认识防止金属腐蚀的重要意义。
2知道硅酸盐材料(水泥、玻璃和陶瓷)的主要成分、生产原料及其用途,知道玻璃、陶瓷制品的新进展(光导纤维、新型陶瓷等)。
2知道生活中常用有机高分子材料的分类、化学成分及其重要性能,评价高分子材料的使用对人类生活质量和环境质量的影响。
主题3化学与可持续发展
3.1呵护生存环境
通过典型的水污染实例认识水污染造成的危害,能说出污水处理中主要的化学方法及其原理。知道大气主要污染物,能说出减少或消除大气污染物的原理和方法。知道主要的居室空气污染物,了解其对人体的危害。认识“白色污染”的危害和防治方法。根据防治土壤污染、保护环境的要求,举例说明废水处理、垃圾和其他生活废弃物处置的方法。
3.2合理利用化学能源
了解合理利用化学能源对解决环境问题中的重要作用。
3.3正确使用化学品
能正确选择和化学品。
在进行本主题教学时,可以采用“从自然到化学,从化学到生活”“从自然界到实验室,从实验室到社会生活”的思路,引导学生将对自然界的认识、对社会生活实际的了解与化学实验室的科学探究联系在一起。在选择、组织本主题的教学内容、设计实施教学活动时,可以三条线索并进:(1)化学与社会、环境、个人生活实际及其他科学和技术的广泛联系、相互作用和影响等;(2)化学学科的基本知识线索;(3)化学学科的思想观念、研究方法和学习策略。
促进学生在“变化观念与平衡思想”“科学精神与社会责任”等化学学科核心素养的发展。
l突出化学学科特点,体现化学视角。
2了解水污染造成的危害,知道污水处理中主要的化学方法及其原理。
2知道大气主要污染物及其影响,知道减少或消除大气污染物的原理和方法。
2知道主要的居室空气污染物,了解甲醛、一氧化碳、氡等主要的空气污染物对人体的危害。
2知道“白色污染”的涵义及成因,了解“白色污染”的危害和防治方法。
2知道防治土壤污染和保护环境的有关要求,举例说明废水处理、垃圾和其他生活废弃物处置的方法。
选修Ⅱ课程
选修Ⅱ课程设置了“实验化学”“化学与社会”“发展中的化学科学”等系列,旨在为不同的学生提供丰富多样的选择性。学生在必修或者选修Ⅰ的基础上都可以凭兴趣进入选修Ⅱ不同模块的学习。学校开设的选修Ⅱ课程,可以在同一系列内选取内容,也可以跨系列选取内容;可以以主题为单位,也可以围绕一个综合性项目组织实施。选修Ⅱ课程可与校本选修课程、综合实践活动课程(研究性学习、社区服务等)等统筹安排,提倡开展学科内综合和跨学科综合的实践活动,鼓励学校充分利用社会资源,为学生提供更多的选择。
提倡综合使用多种方式开展选修Ⅱ课程的教学,如实验探究、主题调查、参观访问、科普宣讲、专家讲座、主题论坛、文献研讨、读书报告等,鼓励开展主题性实践活动和项目式学习活动。
系列1实验化学
系列1包括“基础实验”“化学原理探究”“化工生产过程模拟实验”“STSE综合实验”等4个主题,有助于学生更深刻地认识实验在化学科学中的地位和对化学学习的重要作用,掌握基本的化学实验方法和技能,进一步体验实验探究的基本过程,进一步发展学生解决综合实验问题的能力,对发展学生“科学探究与创新意识”的化学学科核心素养有独特的价值。
①课程内容建议
主题1基础实验
围绕物质性质及反应规律的研究、物质的制备、物质的分离与提纯、物质的检测等方面选取实验活动。认识解决这些类型的实验任务的一般思路和常用方法,掌握必需的实验操作技能。
供参考的实验活动如下:
物质性质及反应规律的研究,例如,生活中常见物质的性质研究,有害气体的制备与性质实验的绿色化设计,水溶液中离子平衡的探究等。
物质的制备,例如,硫酸亚铁铵的制备,胶体的制备与性质,乙酸乙酯的制备及反应条件的探究,对氨基苯磺酸的合成等。
物质的分离与提纯,例如,海水的蒸馏,硝酸钾粗品的提纯,粗食盐水的纯化,层析分离甲基橙和酚酞(或铁离子和铜离子)等。
物质的检测,例如亚硝酸钠和食盐的鉴别,加碘盐的检验,食醋总酸量的测定,阿司匹林药片中有效成分的检测等。
主题2化学原理探究
从化学核心概念或基本原理中提出并选择研究的问题,开展有关实验活动。例如,阿伏加德罗常数的测定,配位平衡的研究及平衡常数测定,反应条件对化学平衡的影响,硫代硫酸钠与酸反应速率的影响因素,燃料电池、干电池、浓差电池等的模拟实验,铝的阳极氧化等。
从当代化学科学研究成果中选择内容,简化设计成实验活动。例如,振荡反应的探究,纳米材料的制备与性质探究,离子液体的制备,化学发光反应的探究等。
主题3化工生产过程模拟实验
主题4STSE综合实验
②教学要求
基于《课程标准》选修II实验化学系列课程内容进行教学时,可以在主题1基础实验的基础上,重点讨论同类实验任务在思路方法上的继承与发展,之后在主题2、3、4中不断应用、巩固相应的思路方法,并且逐渐加入生产、STSE等视角,体验更有挑战性的问题。
在基础实验中,促使学生形成解决某类化学实验任务的一般思路。首先要给学生自主思考的空间,同时应与学生的思路进行对话,提供必要的指导,最后概括与反思也非常重要。
在设计科学探究活动时,尽管科学探究有共性的思路与方法,如发现问题、提出假设、设计方案等,但化学科学中的探究因为受到化学学科任务的影响,每类探究任务各具特点,因此,应在活动中凸显各任务类型的特色。
③教学建议
教学中应突出对学生实验探究能力的培养,帮助学生深化科学探究的一般过程与方法,建立解决某类化学实验问题特定的思路与方法,帮助学生发展动手实践能力和高级思维能力。
鼓励教师将实验活动转化为探究性(或研究性)的实验任务,增加学生查找文献资料、深入阅读分析文献资料,并在此基础上设计和优化实验方案的机会。鼓励开展综合性、长周期的研究项目,培养学生通过团队合作以及持续不断的努力来解决发展问题的能力。
指导学生遵守实验规范,如实记录实验现象和数据,形成良好的实验习惯和严谨求实的科学态度。
④考试、评价建议
2实验技能:掌握开展实验探究所必备的实验技能,掌握过滤(抽滤)、蒸馏(回流)、萃取、滴定等基本的实验操作,初步掌握酸度计等仪器的使用方法,掌握实验装置组装的基本原则和技能。
2实验安全与环境保护意识:严格遵守实验室的安全规则,知道实验室物品的分类、安全保存和使用的要求。能科学使用沙土、灭火器、洗眼器、喷淋装置等处理实验室安全事件。知道常见废弃物的收集方法,树立绿色化学思想,形成环境保护的意识。
2科学精神:形成实事求是、严谨细致的科学态度,具有批判精神和创新意识。
系列2化学与社会
主题1化学与生活
化学与健康:通过“摄取益于健康的食物”主题学习活动,认识科学饮食与身体健康的关系。认识食品中对人类健康有重要意义的常见有机物及其在人体中的作用,知道微量元素对人体健康的重要作用,了解合理摄入营养物质的重要性,认识营养均衡与人体健康的关系。知道常见的食品添加剂的组成、性质和作用。通过实例了解某些药物的主要成分和疗效。
生活中的材料:通过“认识生活中的材料”主题学习活动,了解生活中的常用材料的组成及性能,认识化学在发展生活常用材料中的重要作用。了解居室装修材料的主要成分及其作用,认识金属与合金在性能上的主要差异,知道生活中的金属材料和新型合金,知道水泥、玻璃和陶瓷的主要化学成分、生产原料及其用途。了解生活中常用合成高分子材料的化学成分及其性能,了解各类材料的利弊,探索其可能的应用领域和发展方向。
主题2化学与技术
化学-技术-社会:了解化学在工农业生产中的具体应用,认识化学工业在国民经济发展中的地位;认识化学科学发展对技术进步的促进作用,强化技术意识;深化对化学、技术、社会与环境的相互作用关系的深刻理解,强化化学应用必须考虑化学过程对自然带来的各种影响的意识;形成在化学反应原理、化学技术的应用中必须坚持绿色化学观念。
化学与资源开发利用:通过开展围绕空气资源、海水资源、矿山资源、生物资源等资源开发利用的主题学习活动,了解我国在资源利用方面的基本情况,认识化学科学发展对自然资源利用的作用和化学对废旧物资再生与综合利用的作用和可能途径,形成自然资源综合利用、废旧物资再生利用的观念。
化学与材料的制造、应用:通过开展围绕无机材料、有机功能高分子材料等材料制造、应用的主题学习活动,了解金属材料、无机非金属材料、高分子合成材料、复合材料和其他新材料的特点及其生产原理,认识化学对材料科学发展的促进作用,了解新材料的发展方向。
化学与工农业生产:通过“氨的合成”“农产品的化学加工”“精细化工产品的获得”等主题学习活动,了解合成氨的主要原理、原料、重要设备、流程和意义,认识催化剂的研制对促进化学工业发展的重大意义;知道化学肥料、农药、植物生长调节剂和除莠剂及其发展趋势;了解精细化工产品的生产及其生产过程中的工艺特点,体验如何根据物质的性质开发应用前境广阔的产品,认识到化工生产过程对人类环境的可持续发展可能产生的影响。
主题3STSE综合实践
调查:食品中的膨化剂。
调查:矿泉水中的微量元素及其作用。
调查:染发剂和烫发剂对健康的影响。
调查当地污水排放和处理情况,撰写调查报告,提出改进建议。
调查在田间或市区焚烧植物秸秆、枝叶以及垃圾的危害。
调查当地生活垃圾的处理和回收利用情况,讨论并提出改进意见。
调查当地固体废弃物(如粉煤灰)的回收和利用情况,讨论存在问题的解决途径。
参观化工厂或观看有关的影像资料片,考察企业的选址情况,收集产品的生产原理、原料利用率、能耗、投资和成本核算等资料,撰写考察报告。
参观当地的精细化工企业(或者观看有关的影像片、收集有关的资料),讨论精细化工发展的前境和可能存在的问题。
参观金属材料、无机非金属材料或高分子材料的生产、加工企业(或者观看有关影像),收集有关资料,撰写有关科学小品。
本主题可以与不同形式的综合实践活动整合,以主题活动的形式开展教学,每个主题活动的具体方式可根据需要采取以下一种或多种方式进行。
科普宣传:在课题的成果总结汇报阶段,可结合实际情况开展校园或社区的科普宣传活动,通过宣传海报、视频或演讲,展示动手实践的作品、实验报告、实验作品、产品等学习研究成果,凸显化学在健康、材料、能源、环境等方面的实际应用,凸显化学学习对形成科学观念、建立科学伦理道德、养成科学生活习惯的特有贡献。以宣讲海报、视频或实践成果等作为主要评价依据。
“化学与技术”主题以资源利用、材料制造、工农业生产中的化学问题为素材,将生产和技术问题线索、技术知识线索、化学知识线索相融合,让学生在学习化学知识、技术知识的同时,建立从化学、技术、社会、环境等多角度综合考虑、系统分析的意识。在教学过程中,充分运用本地教学资源,开展交流讨论、调查探究等多样化的学习活动。
2能举例说明化学在促进人类健康、提供生活材料和保护环境等方面的作用,能运用所学知识对生活中的有关问题做出判断和解释。
2能举例说明化学在自然资源开发利用、材料制造和工农业生产中的应用,能运用所学知识对与化学有关的技术问题做出分析和解释。
2能依据绿色化学思想对生活问题解决方案和生产过程做出评估,能根据实际情况分析和权衡利弊做出决策。
2能依据绿色化学思想分析某些化学工艺设计的特点和存在的问题,提出处理或解决问题的系统方案,在可行的范围内尝试持续实施,并监控效果。
系列3发展中的化学科学
主题1化学科学研究进展
围绕合成化学、催化化学、表界面化学、理论与计算化学、化学测量与成像、化学动态学等现代化学研究的重要领域,选取化学科学研究成果的典型案例,帮助学生认识化学是一门由实验和理论共同支撑的科学,了解化学理论发展的方向和挑战。
供参考的选题:例如,从简单易得的原料到目标功能分子的简洁和高效绿色合成;原子经济、绿色可持续和精准可控的合成方法与技术;特定功能导向的新分子、新物质和新材料的创造;催化反应机理和过程的新理论方法;公共安全预警、甄别与溯源,等等。
主题2作为交叉学科的化学
围绕材料与结构化学、环境化学、化学生物学、能源化学、大分子及超分子与纳米化学等具有学科交叉特点的现代化学研究的重要领域,选取反映学科发展前沿、激发学生学习兴趣的研究案例,帮助学生体会这些研究案例的研究思路与方法,了解材料、资源、能源、生态、环境、生命、医药、军事国防、信息技术等领域与化学都有很强的交叉融合,认识化学作为一门中心学科在促进科技发展中所发挥的作用。
供参考的选题:例如,碳材料、药物载体及组织工程材料、能量储存与转换材料、自修复材料等新型材料;分子吸附、组装、活化与反应;形成有机、无机或杂化体系的空间有序结构的作用力;团簇、大分子、超分子和纳米结构的精确构筑和调控;复杂环境介质中污染物的表征与分析;灰霾形成机制与健康风险;水和土壤污染过程控制与修复;燃料电池、二次电池和超级电容器等电化学能量储存与转化系统集成;高效太阳能电池的光电转换过程化学;生物大分子的合成、操纵及化学干预;重大疾病治疗的药物先导发现和靶点识别;等等。
主题3化学工程研究进展
供参考的选题:例如,催化剂工程、膜分离工程、复杂体系化工基础数据的测量与建模等。
一是借助前沿知识的融入,强化学生的有序思维方式的培养,将科学思想和方法教育融入到基础知识的获取过程中。
二是通过前沿知识讲座、社团活动、兴趣选修方式开展教学。一方面,教师可以将学生从化学前沿讲座中学到的新知识与课堂上得到的知识融合渗透,从而改善已有认知中的知识层次、知识结构和知识网络,构建正确完善的化学知识框架。另一方面,化学前沿知识可以从多方面使学生对化学知识的应用、对化学的发展、对化学疑难问题引起兴趣,得到启发,从而较高层次去理解、把握化学研究的科学方法、提高学生的素质,培养学生的能力。
教学中注意发挥学科基本观念的作用,挖掘化学理论前沿与基础化学概念建立联系,从知识联系和思想方法两个方面建立统摄性的认识,避免教学内容落入高难度的知识技能训练或者科普介绍。
通过实验、模型、模拟等各种手段,降低教学内容的抽象性,使教学过程更加生动,学生更容易理解。展示教学内容在促进科技进步和人类文明进步中所发挥的作用,以及潜在的应用价值和应用前景,提高学生学习并以此为职业定向的兴趣。
科学问题是科学进步的阶梯,通过对研究案例的研究过程的分析和研讨,帮助学生发展提出问题的意识和能力,扩展分析问题和解决问题的角度和思路;通过呈现当前研究案例所存在的局限和不足、进一步发展要解决的问题以及面临的挑战,激发学生探索未知世界的热情。
2了解支持现代化学发展的最核心、最基础的概念原理的内涵,能从模型的角度认识这些概念和原理,并说出它们建立的过程和关键证据,能用相应的符号和数学公式来表征,并以这些概念原理为工具解决相应的问题。通过对化学基本原理的进一步探究,深化对化学基本原理、化学核心观念的理解与认识,反思这些基本原理建立的过程与方法,促进对化学本质的理解。
2通过对化学研究进展的进一步了解,体验现代化学发展的面貌和方向,增进对化学科学的整体感知,提升研究化学的潜能。能通过举例的方式描述化学科学研究的主要领域、重要成果和新进展,能说明解决某个前沿研究问题的研究思路与方法,能描述从事化学前沿研究的过程。能查阅某个领域学术研究的文献,对文献内容进行分析、点评。部分学生能够针对一个学术问题实际展开项目研究。