中学化学教育现状和改革课件.ppt

中学化学教育现状和改革 南京师范大学化学与环境科学学院 周 志 华 主要内容 一、国内外基础教育改革动向和化学学科发展概况 二、化学实验在化学学科发展中的重要性 三、新世纪面临的挑战 四、对实现新课程的看法 一、国内外基础教育改革动向和化学学科发展概况 会议背景 会议目的 日本课程改革的特点 新加坡理科教育的现状 氢键与中学化学竞赛试题 特别关注：2003年中国化学会化学初赛（省级赛区）考查了三道有关氢键的试题： 第2题：50年前，Watson和Crick因发现DNA双螺旋而获得诺贝尔化学奖。DNA的中文化学名称是：脱氧核糖核酸；DNA是由如下三种基本组分构成的：脱氧核糖（基）、磷酸（基）和碱基；DNA中的遗传基因是以碱基的排列顺序存储的；DNA双链之间的主要作用力是 氢键 。给出DNA双螺旋结构在现代科技中应用的一个实例：基因重组或基因工程、转基因作物、人类全基因图谱……。 气体水合物结构（中学化学试题和竞赛试题多有涉及） 二、化学实验在化学学科发展中的重要性 科学本质 化学实验的重要性 蜡烛燃烧的实验——一则适合不同层次学生的探究实验 抗癌药物的发现——科学思维方法的探索 新世纪面临的科技挑战 Rosenberg 博士最初的兴趣是天文学、然后是化学，再后来是物理化学，最后他的兴趣转移到物理上，成为一名物理学家。 顺铂的发现和应用的科研过程 这引起了我的兴趣。但我并不是唯一一个发现这个类似现象的人，但是没有人做过实验来验证。所以我想到设计一个相关的实验。 接通电源、启动电场后的结果和前面一样。这就说明：向营养介质通电流的过程引起了某种长期的化学变化，从而对细菌生长造成了影响。 三、新世纪面临的挑战 四、对实现新课程的看法 认识化学学科，形成化学思想 对基础教育的认识 本次课程改革的具体目标和任务 新课程理念 更新教育理念——一切为了学生的未来发展 科学探究是重要的学习方式 学生能力的培养 尝试改革评价体系 新课程理念 目的：科学素养提升 结构：基础性、选择性 方法：探究性学习 内容：学科融合，时代性 评价：更新观念，学生发展 化学新课程的特点： 化学新课程强调基础性 化学新课程体现时代性 化学新课程关注选择性 细胞的丝状分裂图 这幅图对物理学家是非常熟悉的。在一个条形磁铁上放一张纸，撒些铁屑在纸上面，可以得到磁偶极场的图。它与细胞丝状分裂图非常相似。 第一次实验 　 我们首先找到这样一种装置——细胞培养仪，当我们向细胞注入能量时能够检测到发生的变化。我们取两根铂电极并插入培养仪的腔内，然后我们想做的就是向培养仪中正在生长的细胞通交流电，想看看细胞分裂速度是否会有变化（目的）。 　　我们先以E. coli（一种细菌）为研究对象。当接通电源时，我们发现了令人惊奇的事情：腔内细菌的密度几乎降到了零点！实际上这已经变成一个无菌腔。我们用显微镜观察了从腔内中的流出物，结果看到的不是正常的E. coli细胞，而是很长的丝状体，是E. coli细胞长度的300多倍，很明显这是发生了新的情况。 （左） 正常的大肠杆菌细胞 （右）在含有顺铂的介质中生长的大肠杆菌细胞，顺铂阻碍了细胞的分裂，但没有使细胞生长停止，长成了长长的丝状物。 当关闭电场后，长长的丝状物会断裂成一段一段的细绳状，每一段又断裂成正常生长的E. coli细胞。当我与该领域的专家交流的时候，都认为其中还有许多疑问需要人们去了解。 寻找原因：是什么导致了这个结果？ 　 我们必须测定是否是电场本身的原因。于是我们尝试对实验做了修改。我们做了两个腔室，一个腔室中插入电极，另一个中放入细菌。将培养液输入接通电场后的第一个腔室，然后将它们通入细菌所在的第二个腔室，这样细菌就不是直接暴露在电场中了。 　 首先我们要设法鉴别第一个腔室中通电后产生了什么化学物质。通过改变放进培养液中的化学物质，我们发现必须要有铵盐、有氯化物、而且是在有氧气的环境下。这是三个需要的条件。但是到底生成了什么物质呢？一种可能性是在铂电极上发生了电解作用。于是我们开始研究铂电极上的电解产物。 第一次实验结果的首次启示 　　一种很显然的化合物可能是(NH4)2PtCl6或者是(NH4)2PtCl4。我们买了这些化学药品，然后用与腔室中相同的浓度做实验，但是它们对细菌没有任何影响。我们把这些化学药品的溶液放在桌子上，几个星期后用它们再做实验，突然发现它们对细菌有影响了——尽管影响不大，但是产生了一些丝状物，现在新的问题来了：是什么引起了含铂盐溶液的变化？通过测试，我们发现与光有关。 　 　 于是我们开始研究铂的光化学性质。我们用光照射(NH4)2PtCl6或 (NH4)2PtCl4溶液，然后将产物分离成几类样