Effect of Different Designs of Science History on Students' View of the Nature of Science: A Case Study on Atomic Structure

科学史是促进学生科学本质观发展的重要策略.本研究以181名高一学生为研究对象,采用准实验设计,探讨了在原子结构教学中,不同科学史设计对学生科学本质观发展的影响.结果表明:无论何种教学设计对学生科学本质观发展都有影响,但影响的方面和程度不同；采用“认识型”、“反思型”的科学史设计效果要明显优于“知识型”.     

“显性”科学本质教学与论证结合对学生科学本质观影响的研究综述*

科学教育文献建议运用“显性”教学提高学生对科学本质的理解,但其有效性仍有待加强。近年来,论证领域的新兴研究表明,学生参与论证对提高他们的科学本质观具有积极的促进作用。为了更好地提高学生的科学本质观,在梳理国际科学本质教育文献的基础上,探讨了“显性”科学本质教学与论证相结合的教学方法的研究脉络、研究方法及影响教学效果的因素。以期为教师进行有效的科学本质教学提供参考和建议,并对未来有关科学本质的有效教学的研究提供基础。     

发展学生化学学科核心素养离不开化学实验

化学实验是化学教学的重要组成部分,不仅具有教育教学功能,而且具有发展学生化学学科核心素养的功能。从认识层面、实践层面和价值追求层面来看,化学实验在发展学生科学本质观、科学实践观和科学价值观方面均发挥着不可替代的功能。教师可以利用化学实验史实呈现真实的科学发现过程,发展学生的科学本质观;可以通过引导学生对化学实验现象的观察和基于实验事实证据的推理发展学生“宏观辨识与微观探析”“证据推理和模型认知”素养;可以通过开展化学实验探究,引导学生拓宽认识视角和认识思路,发展学生“科学探究与创新意识”素养;可以通过化学实验评价发展学生的“科学态度和社会责任”素养。     

采用不同教学处理进行盐类水解教学的案例研究

采用对比研究的方法,以不同教学处理为核心变量,探讨了采用“宏观-现象”和“微观-本质”的教学处理对高中生建构盐类水解认识的影响。研究结果表明,采用“微观-本质”的教学处理,利于学生建构盐类水解概念的认识,使学生形成从“微观-本质”层面上分析溶液问题,形成分析溶液问题的思路和方法。     

模型本质观进阶框架的理论构建及实证研究

在科学学习中,模型本质观是科学素养的关键组成。本研究基于对已有“模型本质观”研究的分析,建构了“模型本质观”的进阶框架,并对初、高中及大学共计381名学生进行调查。研究表明：学生普遍存在对模型本质认识的迷思概念,在“模型和实物间的关系”维度尤为突出。     

将教师的科学本质观转化到课堂实践——国际文献综述

提高学生的科学本质观是国际科学教育的重要目标，教师在提高学生科学本质观的过程中发挥着重要作用。本研究在梳理国际科学本质教育文献的基础上，聚焦教师的科学本质观到课堂实践的转化。研究发现，教师的科学本质观无法自动转化为有效的课堂实践，影响“转化”的因素可从教师、学生和教材等3方面进行分析，最后从职前教师和在职教师的角度综述了促进“转化”的措施。     

初中化学“分子和原子”的教学逻辑——基于2011-2018年的文献分析

以2011-2018年19篇有关初中化学“分子和原子”的教学研究文献为研究对象,基于教学观念与策略分析归纳出2种主要的教学逻辑:“证据推理型”和“模型认知型”。从“初步建立微粒观”“发展微粒观”“初步形成微粒观”等3个维度对2种教学逻辑进行归纳和评析,结合教学实践提出了一个新的“模型认知型”的教学逻辑。     

“蛙腿论战”化学史及其教学价值的探析

“蛙腿论战”是科学史上的经典事件,持久的科学争论当时以伏特发明了“伏打电堆”而结束,标志着人类自此由“静电”进入“动电”时代,同时这也被认为是电化学建立的标志。深入梳理“蛙腿论战”中理论的提出过程及其价值,对其教学价值进行探析:“蛙腿论战”充分体现了跨学科视角,并且促进对于科学本质的理解。     

利用游戏化教学促进“微粒观”建构*——以“原子的结构”第一课时为例

分析了初中化学微粒观的教学内容和“原子的结构”的相关教学设计,针对学生“微粒观”建构存在的难题,提出利用反馈机制,采用“寓教于乐”的游戏化教学设计,并进行实践效果访谈。不仅完成了本课时的教学目标,也让学生对化学的兴趣更加浓厚。     

运用科学史培养初中生的科学本质观

通过科学教学使学生获得对科学本质的理解,建立起一定的科学本质观已越来越受到理科教育者的关注。科学本质的复杂性、丰富性决定了个人或社会对科学本质的理解与认识存在层次性和结构性。科学史教育是培养学生科学本质观的一个重要途径,如何在化学教学中运用化学史增强学生对科学本质的理解是摆在化学教育者面前的一个重要课题。从对科学本质和科学本质观的理解入手,初步确定了初中生应具有的科学本质观。通过一个具体化学教学案例的设计,介绍一种融合科学史培养学生科学本质观的化学教学模式。     

中英化学教材“化学反应速率”内容比较研究

“化学反应速率”综合体现了微粒观、实验观及科学本质观等化学基本观念,是提高学生科学素养的重要载体。从内容选取、内容编排与内容呈现3个方面对英国索尔特高级化学课程教材与国内化学教材中“化学反应速率”相关内容的编写进行比较,并简要阐述几点对化学教材编写和化学教学的启示。     

从同课异构看化学教学设计的效果和发展

在同课异构的教学实践中,分别通过新授课、概念课和复习课的教学设计和实施,阐述如何遵循认识发展来突破学生的认知障碍,通过教学设计、教学实施、教学评价和教学反思诠释“为什么教”“教什么”“怎么教”“教得怎么样”和“教学发展”的问题,凸显教学的本质。     

基于文献分析的“氧化还原反应”概念教学逻辑

以15篇有关“氧化还原反应”的课例研究文献为研究对象,基于内容分析法归纳出4种主要的教学逻辑：“分类标准直给型”“分类标准批判型”“反应本质揭示型”“知识演绎批判型”。从“知识是什么”“知识是如何被理解的”2个维度对4种教学逻辑进行评析,以反思氧化还原反应教学研究的发展及其局限。     

基于核心素养的HPS教学实践——以“甲烷”为例

基于化学核心素养,以“打开第二自然界的大门”开启甲烷的科学探究与体验之旅,在“历史线”“活动线”“知识线”等3条认知与体验路线中,经历科学概念的形成过程,实现对“稻草变黄金”科学本质的理解,有效地将HPS教育与化学核心素养结合起来,使学生体会化学发展的过程与方法,感受化学的学科魅力和发展成就,以提高学生的学习兴趣。     

开启新一代的科学教育——美国《K-12年级科学教育框架》述评

美国国家研究理事会于2011年7月发布了《K-12年级科学教育框架》,为开启美国新一代的科学教育奠定基础。《框架》采用“核心学科概念”“交叉观念”和“科学与工程实践”3大维度来建构其结构,将“工程与技术、科学应用”纳入核心学科领域,突出科学的实践本质,并通过“学习进程”来描述科学学习的发展过程。通过对《框架》的解读,开拓我国科学教育改革的视野。     

以“位构性”模型建构和学科能力发展的必修“原子结构 元素周期律”教学设计和实践*

在高中必修阶段“原子结构 元素周期律”主题已有研究的基础上,将“位构性”系统模型与学科能力活动任务相结合,提出了本研究的理论框架,进行了单元整体的教学设计并实施。通过预设学生的表现水平,设计各课时的评价任务,过程性地诊断学生在各个课时中“位构性”模型建构与学科能力的发展水平,描述学生在本章学习过程中的发展变化,促进了学生“证据推理与模型认知”等核心素养的发展。最后,归纳出以“位构性”模型建构和学科能力发展的“原子结构 元素周期律”在教学实践中的有效策略。以期能够对日后开展“原子结构 元素周期律”主题的教学设计与实践能够提供参考和建议。     

“素养为本”的化学课堂教学*——以“原子晶体”为例

基于“素养为本”视角,以“原子晶体”的教学为例,对教学主题内容、教学现状及学情进行分析;以发展学生化学学科核心素养为主旨确定教学目标;以“微粒-微粒间的相互作用-物质的聚集状态-物质性质”的认识思路为主线,以“模型认知,建构概念-证据推理,归纳性质-微观探析,探究结构-科学史实,揭示价值”的任务型教学流程,达到落实并发展学生化学学科核心素养的目的。     

大学有机化学“五维度”教学新策略——以“芳烃的亲电取代和亲核取代反应”为例

介绍了大学有机化学“强理念、重思维、活课堂、共育人、乐钻研”五维度教学新策略的内涵与实践。以线下教学为主,腾讯会议和慕课为辅助,践行“有机化学是科学也是艺术”的教学理念;采用多循环“疑探式”教学方式,辨析亲电试剂和亲核试剂的多样性;注重培养学生多种科学思维的综合运用;强化“文献预习”“练习讲解”“综合作业”“师生互动”等多个教学环节,加深学生对知识的理解与应用,提升学生在课堂中的参与度,着重培养学生的科学思维和人文素养、自主学习与团队合作精神。     

职前化学教师对“科学探究”理解水平的调查研究*

采用美国诺尔曼·莱德曼(Norman G. Lederman)和朱迪斯·莱德曼(Judith S. Lederman)编制的科学探究观(View About Scientific Inquiry, VASI)调查问卷,对38位职前化学教师的科学探究观进行了调查。结果发现,职前化学教师对科学探究的理解水平参差不齐,理解水平最好的是维度三(D3),74%的职前化学教师对该维度持“通晓的(Informed)”观点;理解水平中等的是维度二(D2),66%的职前化学教师对该维度持“混合的(Mixed)”观点;理解水平最差的是维度七(D7),61%的职前化学教师对该维度持“朴素的(Naive)”观点,并且没有人对该维度持“通晓的”观点,针对这种情况,提出3条改进策略:一是“显性化”,在课程标准和教科书中以“显性”的方式呈现有关科学探究理解的内容;二是“活动化”,教师在教学中设计并实施基于理解探究的各种实践活动;三是“反思性”,引导学生积极主动地反思科学探究活动,获取对科学探究的深入理解。     

化学师范生教学设计的评价研究*——以广州市某高校为例

利用化学教学设计评价量表(CTDES),对广州市某高校86名化学师范生在教育实习期间完成的教学设计进行评价,发现师范生在“认知与元认知”“社会文化与情感”“科学描述与应用”指标表现中等,在“一致性”指标表现较好。师范生在对“理论化学”和“描述化学”类课题进行教学设计时,在“认知与元认知”“社会文化与情感”“科学描述与应用”3个指标上的得分存在显著差异。