基于KIMI的化學教材結(jié)構(gòu)化分析與教學設(shè)計--以滬教版《義務(wù)教育課程-化學（2024年版）》“二氧化碳”單元為例隨著教育改革的推進，課程標準對結(jié)構(gòu)化教學提出了明確要求，強調(diào)通過結(jié)構(gòu)化教學促進學生深度學習和核心素養(yǎng)的發(fā)展。教材作為教學的重要資源，其內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化分析對于實現(xiàn)這一目標具有重要意義。結(jié)構(gòu)化分析能夠幫助教師梳理教材內(nèi)容的內(nèi)在邏輯關(guān)系，明確教學重點和難點，從而設(shè)計出更加科學合理的教學方案。KIMI作為一種有效的教材分析工具，能夠為教材結(jié)構(gòu)化分析提供系統(tǒng)的方法和框架，幫助教師更好地理解和應(yīng)用教材內(nèi)容。本文將結(jié)合滬教版初中化學九上第5章“奇妙的二氧化碳”單元，探討利用KIMI進行教材結(jié)構(gòu)化分析的實踐，并基于分析結(jié)果設(shè)計教學過程。教材分析與教學設(shè)計過程，我們設(shè)置了五個問題（提示語），并上傳了相關(guān)材料，要求KIMI結(jié)合問題及材料開展教學分析、進行教學設(shè)計。具體過程與結(jié)果如下：Q1:你是一位課程設(shè)計專家，請結(jié)合上傳文件，梳理一下如何開展教材的單元或章的知識結(jié)構(gòu)化分析框架。K1:基于上傳文件內(nèi)容，以下是開展教材單元或章的知識結(jié)構(gòu)化分析框架：一、明確分析目標與依據(jù)分析目標：梳理教材單元或章的知識結(jié)構(gòu)，揭示其內(nèi)在邏輯關(guān)系，為教學設(shè)計提供依據(jù)，促進學生知識結(jié)構(gòu)化與素養(yǎng)發(fā)展。分析依據(jù)：以課程標準中結(jié)構(gòu)化視角和科學哲學為理論依據(jù)，結(jié)合教材編寫理念與目標，參考相關(guān)研究成果，如BCMAP內(nèi)容結(jié)構(gòu)等。二、構(gòu)建分析框架一級編碼維度：從大概念（B）、核心知識（C）、基本思路與方法（M）、重要態(tài)度（A）、重要實踐活動（P）五個一級編碼維度進行分析。二級編碼細化：（限于篇幅，具體內(nèi)容省略）大概念細化為B1、B2、B3；核心知識（C）細化為C1、C2、C3；基本思路與方法（M）細分為M1、M2、M3、M4；重要態(tài)度（A）細化為作為A1、A2、A3）；重要實踐活動（P）細化為P1、P2、P3和P4等。三、實施分析步驟確定分析對象→識別有效編碼單元→分類編碼→統(tǒng)計分析→深入解讀（限于篇幅，具體內(nèi)容省略）。四、應(yīng)用分析結(jié)果教學設(shè)計參考；教材編寫建議；教師培訓(xùn)與專業(yè)發(fā)展（限于篇幅，具體內(nèi)容省略）。Q2:請以你梳理的分析框架，結(jié)合上傳的課標（主題二部分）和教材(滬教版初中化學九上第5章《奇妙的二氧化碳》)，對《奇妙的二氧化碳》單元內(nèi)容進行結(jié)構(gòu)化分析。K2:以下是基于兩份文獻，對滬教版初中化學九上第5章《奇妙的二氧化碳》的結(jié)構(gòu)化分析結(jié)果：B1——物質(zhì)的循環(huán)轉(zhuǎn)化與環(huán)境影響（涉及環(huán)境科學）。二氧化碳在自然界中的循環(huán)（如光合作用、呼吸作用、燃燒等）對地球生態(tài)系統(tǒng)和氣候變化具有重要影響，體現(xiàn)了物質(zhì)在自然界中的循環(huán)轉(zhuǎn)化規(guī)律以及與環(huán)境的相互作用。B2——物質(zhì)的性質(zhì)決定其用途。二氧化碳的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)……決定了它在滅火、制冷、化工生產(chǎn)、人工增雨等方面的廣泛應(yīng)用。B3——化學反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化。二氧化碳參與的化學反應(yīng)（如與水反應(yīng)生成碳酸、與氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣等）伴隨著能量的變化……C1——二氧化碳在通常狀況下是無色、無氣味的氣體，在高壓、低溫條件下可以轉(zhuǎn)化為液態(tài)，在更高壓強、更低溫度下可轉(zhuǎn)化為固態(tài)二氧化碳（干冰）……C2——溶解于水的二氧化碳能與水反應(yīng)生成碳酸，碳酸不穩(wěn)定，稍加熱又分解生成二氧化碳氣體和水，因此打開汽水瓶蓋時，溶解在飲料中的二氧化碳會迅速逸出……C3——二氧化碳過量排放會導(dǎo)致溫室效應(yīng)，影響全球氣候……；通過二氧化碳的性質(zhì)和反應(yīng)，可以預(yù)測其在不同條件下的行為和應(yīng)用……。M1——通過實驗觀察二氧化碳的密度和溶解性，如將二氧化碳通入水中，觀察溶液的變化；將二氧化碳傾倒入放有燃著的蠟燭的燒杯中，觀察蠟燭火焰的變化；實驗室制取二氧化碳……M2——通過實驗現(xiàn)象推斷二氧化碳的化學性質(zhì)……；學習二氧化碳的實驗室制法時，從反應(yīng)原理、原料、裝置、條件和環(huán)保等多方面綜合考慮，設(shè)計合理的實驗方案。M3——實驗室制取氣體的一般思路……M4——二氧化碳在自然界中的循環(huán)過程：通過光合作用，植物吸收二氧化碳釋放氧氣；通過呼吸作用，動植物釋放二氧化碳；通過燃燒等過程，二氧化碳被釋放到大氣中。這一循環(huán)過程體現(xiàn)了物質(zhì)在自然界中的動態(tài)平衡和相互轉(zhuǎn)化。A1——通過實驗探究二氧化碳的性質(zhì)，培養(yǎng)學生對化學的好奇心和探究精神，鼓勵學生主動發(fā)現(xiàn)問題、提出假設(shè)并設(shè)計實驗進行驗證。A2——通過二氧化碳的實驗室制備，理解化學反應(yīng)的客觀性和可檢驗性，體會化學知識的科學性和嚴謹性，培養(yǎng)學生對化學學科的興趣和尊重。A3——通過討論二氧化碳的溫室效應(yīng)，培養(yǎng)學生的環(huán)保意識和社會責任感，引導(dǎo)學生關(guān)注化學知識在解決環(huán)境問題中的應(yīng)用，形成綠色低碳的生活方式。P1——驗證二氧化碳的密度比空氣大，如傾倒二氧化碳實驗……；驗證二氧化碳與水反應(yīng)生成碳酸……驗證二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁……P2——探索二氧化碳與水的反應(yīng)，如通過實驗探究二氧化碳溶于水后溶液的酸堿性變化；探索二氧化碳在不同條件下的溶解性……P3——實驗室制取二氧化碳的實驗操作……P4——設(shè)計實驗證明呼吸作用產(chǎn)生二氧化碳……設(shè)計低碳生活的行動方案。Q3.重要實踐活動是掌握核心知識、形成與發(fā)展基本思路方法、養(yǎng)成重要態(tài)度的關(guān)鍵。請結(jié)合結(jié)構(gòu)化分析結(jié)果，梳理前面四者的邏輯（某一重要實踐活動能夠促進哪些核心知識的掌握、思路方法的形成和重要態(tài)度的養(yǎng)成），并以表格的形式呈現(xiàn)出來。K3.以下是采用統(tǒng)整的方法，以表格形式呈現(xiàn)重要實踐活動與核心知識、基本思路與方法、重要態(tài)度之間的關(guān)系：PCMAP1傾倒CO2實驗CO2密度比空氣大觀察實驗現(xiàn)象，推斷性質(zhì)培養(yǎng)對化學的好奇心和探究精神將CO2通入紫色石蕊溶液CO2與水反應(yīng)生成碳酸將CO2通入澄清石灰水CO2能使澄清石灰水變渾濁P2探究CO2在不同溫度和壓力下的溶解性CO2溶解性分析實驗數(shù)據(jù)，總結(jié)規(guī)律培養(yǎng)對化學學科知識的尊重和興趣探究CO2溶于水后溶液的酸堿性變化CO2與水反應(yīng)生成碳酸P3實驗室制取CO2CO2的制取原理和方法確定反應(yīng)原理，選擇裝置，設(shè)計實驗方案培養(yǎng)對化學實驗操作的嚴謹態(tài)度和科學精神P4設(shè)計實驗證明呼吸作用產(chǎn)生CO2呼吸作用產(chǎn)生CO2將化學知識應(yīng)用于實際生活培養(yǎng)保護和節(jié)約資源的可持續(xù)發(fā)展意識與社會責任P4設(shè)計低碳生活的行動方案低碳生活的意義和方法將化學知識應(yīng)用于實際生活Q4.如何利用前面的結(jié)構(gòu)化分析結(jié)果，指導(dǎo)教學設(shè)計？請在總括性分析基礎(chǔ)上，結(jié)合具體案例進行詮釋。K4.以下是基于前面的結(jié)構(gòu)化分析結(jié)果，指導(dǎo)教學設(shè)計的總括性分析及具體案例詮釋：總括性分析通過前面的結(jié)構(gòu)化分析，我們明確了滬教版初中化學九上第5章《奇妙的二氧化碳》的教學內(nèi)容在知識、思維、態(tài)度和實踐方面的內(nèi)在邏輯關(guān)系。核心知識是教學的基礎(chǔ)，基本思路與方法是學生掌握知識、解決問題的關(guān)鍵，重要態(tài)度是學生學習的動力和導(dǎo)向，而重要實踐活動則是將知識、思維和態(tài)度三者有機結(jié)合的載體，通過實踐活動促進學生的全面發(fā)展。因此，在教學設(shè)計中，應(yīng)以核心知識為依托，通過精心設(shè)計的實踐活動，引導(dǎo)學生運用基本思路與方法，達成對核心知識的深入理解，并在此過程中培養(yǎng)學生的科學態(tài)度和價值觀。具體案例詮釋案例一：二氧化碳的實驗室制取教學目標：知識目標：學生能夠掌握實驗室制取二氧化碳的原理、裝置選擇及操作步驟。能力目標：通過實驗操作，培養(yǎng)學生動手實踐能力和科學探究能力。情感態(tài)度價值觀目標：培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和實驗操作規(guī)范意識。教學過程：引入新課：通過展示生活中常見的碳酸飲料，引出二氧化碳的實驗室制取課題，激發(fā)學生的學習興趣。核心知識講解：教師講解實驗室制取二氧化碳的原理，即利用石灰石或大理石與稀鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳，強調(diào)反應(yīng)方程式：CaCO3+2HCl→CaCl2+H2O+CO2↑。思路方法引導(dǎo)：教師引導(dǎo)學生思考實驗室制取氣體的一般思路，包括反應(yīng)原理的選擇、裝置的設(shè)計、氣體的收集方法等。通過提問和討論，讓學生理解如何根據(jù)氣體的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)選擇合適的收集方法，如二氧化碳密度比空氣大，采用向上排空氣法收集。實踐活動實施：學生分組進行實驗室制取二氧化碳的實驗操作。教師在實驗前強調(diào)實驗操作的注意事項，如檢查裝置的氣密性、藥品的添加順序等。學生在實驗過程中，按照實驗步驟進行操作，觀察實驗現(xiàn)象，并記錄實驗結(jié)果。總結(jié)與反饋：實驗結(jié)束后，教師組織學生進行總結(jié)，讓學生分享實驗過程中的收獲和遇到的問題。教師對學生的實驗操作進行點評，強調(diào)實驗操作的規(guī)范性和準確性。同時，引導(dǎo)學生回顧實驗室制取二氧化碳的核心知識和思路方法，加深學生對知識的理解和記憶。教學反思：通過本節(jié)課的教學，學生不僅掌握了實驗室制取二氧化碳的核心知識，還通過實踐活動鍛煉了動手能力和科學探究能力。在教學過程中，教師注重引導(dǎo)學生運用基本思路與方法解決問題，培養(yǎng)了學生的思維能力。同時，通過實驗操作規(guī)范的強調(diào)，培養(yǎng)了學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。案例二：二氧化碳的性質(zhì)與用途（略）通過前面的結(jié)構(gòu)化分析結(jié)果，我們可以明確教學內(nèi)容的重點和難點，以及各要素之間的內(nèi)在邏輯關(guān)系。在教學設(shè)計中，以核心知識為依托，通過精心設(shè)計的實踐活動，引導(dǎo)學生運用基本思路與方法，達成對核心知識的深入理解，并在此過程中培養(yǎng)學生的科學態(tài)度和價值觀。這種教學設(shè)計方法有助于提高教學效果，促進學生的全面發(fā)展。Q5.請重構(gòu)前面給出的兩個具體案例。要求如下：1.對于教學目標，請按課標界定的四個方面的核心素養(yǎng)來界定（見附件）；2.教學過程，應(yīng)先創(chuàng)設(shè)教學情境與問題任務(wù)；然后引導(dǎo)學生在問題解決的實踐活動中掌握學科知識、形成思路方法、建構(gòu)重要態(tài)度；3.以表格的形式呈現(xiàn)教學過程，包含教學情境任務(wù)、學生活動、預(yù)期標準及設(shè)計意圖（闡述對應(yīng)的情景任務(wù)與學生活動對學生學科知識掌握、思路方法形成、重要態(tài)度建立的價值追求）。K5.以下是根據(jù)要求重構(gòu)的兩個具體案例，以表格形式呈現(xiàn)教學過程：案例一：二氧化碳的實驗室制取教學目標素養(yǎng)維度具體目標化學觀念學生能夠掌握實驗室制取二氧化碳的原理、裝置選擇及操作步驟，理解化學反應(yīng)的本質(zhì)。科學思維學生能夠運用比較、分類、分析、綜合、歸納等方法，基于實驗事實進行證據(jù)推理、建構(gòu)模型。探究實踐學生能夠通過實驗操作，掌握實驗室制取二氧化碳的技能，培養(yǎng)動手實踐能力和科學探究能力。態(tài)度責任學生能夠形成嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和實驗操作規(guī)范意識，增強對化學學習的興趣和責任感。教學過程教學情境任務(wù)學生活動預(yù)期標準設(shè)計意圖展示生活中常見的碳酸飲料，引出二氧化碳的實驗室制取課題。觀察、思考、討論二氧化碳的來源和制取方法。學生能夠積極參與討論，提出合理假設(shè)。激發(fā)學生的學習興趣，引入課題。如何在實驗室中制取二氧化碳？分組討論實驗室制取二氧化碳的原理、裝置選擇和操作步驟。學生能夠準確描述實驗室制取二氧化碳的原理，選擇合適的裝置。引導(dǎo)學生運用化學觀念和科學思維，形成解決問題的思路。分組進行實驗室制取二氧化碳的實驗操作。按照實驗步驟進行操作，觀察實驗現(xiàn)象，記錄實驗結(jié)果。學生能夠規(guī)范操作，成功制取二氧化碳并收集。通過實踐活動，培養(yǎng)學生的動手能力和科學探究能力，加深對知識的理解。總結(jié)反饋：實驗結(jié)束后，組織學生進行總結(jié)，分享實驗過程中的收獲和遇到的問題。分享實驗心得，討論實驗中的問題和改進方法。學生能夠總結(jié)實驗過程中的關(guān)鍵點，提出改進建議。促進學生對實驗過程的反思，培養(yǎng)科學態(tài)度和責任感。案例二：二氧化碳的性質(zhì)與用途教學目標（略）教學過程教學情境任務(wù)學生活動預(yù)期標準設(shè)計意圖展示二氧化碳在滅火、制冷、人工增雨等方面的應(yīng)用圖片，引出二氧化碳的性質(zhì)與用途課題。觀察、思考、討論二氧化碳的性質(zhì)與用途。學生能夠積極參與討論，提出合理假設(shè)。激發(fā)學生的學習興趣，引入課題。二氧化碳有哪些物理性質(zhì)和化學性質(zhì)？這些性質(zhì)如何決定其用途？分組討論二氧化碳的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)，設(shè)計實驗方案驗證這些性質(zhì)。學生能夠準確描述二氧化碳的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)，設(shè)計合理的實驗方案。引導(dǎo)學生運用化學觀念和科學思維，形成解決問題的思路。分組進行二氧化碳性質(zhì)的實驗探究活動，包括驗證二氧化碳的密度比空氣大、二氧化碳與水反應(yīng)生成碳酸、二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁等。按照實驗方案進行操作，觀察實驗現(xiàn)象，記錄實驗結(jié)果。學生能夠規(guī)范操作，成功完成實驗并記錄現(xiàn)象。通過實踐活動，培養(yǎng)學生的動手能力和科學探究能力，加深對知識的理解。總結(jié)反饋：實驗結(jié)束后，組織學生進行總結(jié)，分享實驗過程中的收獲和遇到的問題。分享實驗心得，討論實驗中的問題和改進方法。學生能夠總結(jié)實驗過程中的關(guān)鍵點，提出改進建議。促進學生對實驗過程的反思，培養(yǎng)科學態(tài)度和責任感。通過以上兩個案例的重構(gòu)，教學目標明確地按照核心素養(yǎng)的四個維度進行界定，教學過程通過創(chuàng)設(shè)情境與問題任務(wù)，引導(dǎo)學生在實踐活動中學到學科知識、形成思路方法、建構(gòu)重要態(tài)度，表格形式清晰地呈現(xiàn)了