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。     

化学课堂探究教学“制订计划”的评价

为了解化学课堂探究教学“制订计划”的有效性,在课堂观察与分析的基础上,提出化学课堂探究教学“制订计划”系统分析量表,并结合具体化学课堂探究教学,从计划制订的主体、计划制订的过程、计划内容本身等3个方面解析了“制订计划”环节。结果启示：化学课堂探究教学“制订计划”系统分析量表能科学有效地指导化学课堂探究教学,特别是其“制订计划”的设计、实施与评价。     

厘清科学探究教学的3个基本问题

针对目前探究教学实践中存在的模糊认识,提出需要厘清“关于科学探究教学的界定”“科学探究教学的价值内涵”“科学探究教学的层次性”3个基本问题,推动探究教学在化学课堂中深入开展。     

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。     

利用微视频彰显生活、人文与合作的课堂教学——以“水的净化”为例

以“水的净化——清泉之路”教学片段为例，展示了一节以微视频为主线的“三味”课堂：生活味的微视频情境吸引学生主动参与科学探究；人文味的化学课堂引领学生发现、感知、欣赏、评价美；合作味的活动氛围促进学生合作、体验、自主发展。     

科学实验教学中启发式科学写作(SWH)工具的发展及应用*

为提高科学写作在实验教学中培养学生能力的目的,韩德(Brain Hand)等人开发了一种实验教学的科学写作工具--启发式科学写作(SWH),是一种建立在科学语言与课堂探究基础上的论证工具,通过“问题、方法、观察、观点、证据、评判、转变”的过程使得科学内容与语言活动联系起来,激发学生参与论证,从而促进学生对科学的理解。SWH在实验教学中的具体应用还受到多种因素的综合影响。SWH从“框架建构到具体实施”、从“理论到实践”的研究思路对其他教学或学习工具的研制具有启示性意义。     

高中生对化学课堂环境感知的调查研究

采用“中学化学课堂环境问卷”作为研究工具,对深圳市、长春市、佳木斯市等3个地区的4所高中861名学生的化学课堂环境进行调查,并进行差异分析。研究结果表明,高中生对化学课堂环境的总体感知较好,7个维度中“学生凝聚力”“平等”“任务取向”“合作”等4个维度的平均分大于3.4,“教师支持”和“参与”维度的平均分在3.0~3.4,只有“探究”维度的平均分小于3.0。城市高中生对课堂环境的感知明显好于乡镇高中生,学生心目中所期待的化学课堂比实际的化学课堂更积极。     

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。     

高中生化学人文素养现状的调查与思考

基于已有研究和实践调查,提出化学人文素养的三维模型,即“知”“信”“行”。“知”包括人文知识与价值传承,“信”包括创新意识与探究精神,“行”包括健康生活与社会责任。以此模型设计研究工具,对北京市普通高中的272名学生的问卷调查及68名学生的访谈显示,学生自认为人文素养略高于“一般”水平,只有33.3%的学生获得了一定的人文知识和价值传承(知),以及具有健康生活和社会责任意识(行),仅20.0%的学生获得了一定的创新意识和探究精神(信)。基于此,从化学史、化学实验、化学与生活3个切入点提出人文素养提升的建议。     

“电离与离子反应”的单元教学设计与实施*——食盐精制:从微观角度看粗盐中可溶性杂质的去除

在“食盐精制:从微观角度看粗盐中可溶性杂质的去除”的单元教学中,通过初识粗盐中的杂质、微观角度看氯化钠、微观角度看粗盐溶液、微观角度认识除杂方法、设计除杂方案并实施等活动,促进学生理解与应用电离、离子反应等核心概念,引领学生解决真实问题,形成解决除杂实验问题的基本思路,实现能力素养的发展。经过多轮次教学改进,结合教学实践及其教学效果抽提出“聚焦核心概念和学生必做实验,实现认识能力的进阶与实际问题解决过程高度融合”“通过学科实践及实验探究,建立宏观、微观、符号关联,突出证据推理,构建思维模型”“通过持续性评价活动,外显学生的前概念,促进概念转变,形成化学学科思维方式”等教学策略。     

国际科学教育视角下1-9年级学生“物质”核心概念进阶维度研究

概念转变理论、认知架构理论、概念形成理论都验证了核心概念建构的重要性。基于核心概念建构的进阶路径,介绍了学生理解“物质”概念进阶表征框架、“物质”和学生能力水平进阶表征框架、“物质”结构的学习进阶表征框架、“物质”核心概念区块理论表征框架和“物质”概念描述理论表征框架,并以“水的认识”为例分析了其构造图和结果空间。基于美国、英国、澳大利亚、爱尔兰、新加坡、加拿大阿尔伯塔省、加拿大安大略省、中国台湾、中国大陆9个国家或地区1至9年级科学课程文件,梳理了学生“物质”核心概念,并从“成分与辨识”“性质与应用”“变化与转化”3个视角划分了学生“物质”核心概念进阶维度,介绍了“物质”核心概念进阶测量方法,以期对我国科学教育有所启示。     

初中化学教科书中能量观的建构

对2012年修订的人教版九年级化学教科书进行文本分析,按“科学探究”、“身边的化学物质”、“物质构成的奥秘”、“物质的化学变化”和“化学与社会发展”5个模块,分别对其中体现能量观的知识体系设置和核心观点进行归纳与分析;同时还选取典型案例提供基于观念建构的教学策略：（1）放热还是吸热的测定方法 （2）燃料的拓展认识（3）放热反应与反应类型。     

基于“教学评一体化”的化学探究活动一般思路方法建构*——以“物质的分离与提纯”复习课为例

针对学生面对化学实验探究问题无从下手的情况,以物质的分离与提纯这一类探究实验为例,通过“教学评一体化”的教学模式引导学生建立解决“物质分离与提纯”探究实验的一般思路方法。     

生活境脉促体验 实验创新助探究—指向核心素养发展的“铁及其化合物的应用”教学实践

有机融合学生生活中的经验与体验和化学学习中的认知与思维,可优化课堂进程,提高学习效率,让化学知识建构的过程同时成为化学学科核心素养发展提升的过程。在“铁及其化合物的应用”的教学中,以“笔·墨”为情境生成真实问题,在互动、探究、体验中整合物质性质,建构思维模型,并应用模型解决问题,发展科学探究、证据推理、模型认知等化学学科核心素养。     

以问题驱动化学核心素养的培养——“钠与硫酸铜反应”的探究性教学

基于科学探究的一般方法,从“钠和硫酸铜反应”的习题出发,以问题链为教学支架,根据学生认知结构,因材分组施教;通过改变反应条件引导学生由点到面地探究钠与硫酸铜溶液的反应,从而提升学生对化学变化的理解,培养学生的化学学科核心素养。     

“二氧化碳的性质及其转化”的项目式教学——探寻二氧化碳的工业捕集方案

以探寻二氧化碳的工业捕集方案为项目主题,开展初中化学二氧化碳的性质及其转化的教学。学生通过“建立价类二维模型并设计二氧化碳的理想转化路径”“实验探究二氧化碳的实际转化”“解决二氧化碳的工业转化”等3个项目子任务理解了物质“组成、性质、变化”之间的关系,运用手持技术数字化实验探究了二氧化碳在不同碱溶液中的吸收效率,发展了实验探究能力,构建了物质转化在化工生产领域的认知模型,提高了思维迁移的能力。从“碳捕集”到“碳利用”的进阶解决问题模式,有利于学生化学学科核心素养的内化。     

基于认识化学正向价值的教学实践——以“二氧化碳*”为例

模拟大型科普求真类节目《是真的吗？》创设学习氛围;通过基于生活生产实际的“日常灭火可否用N₂代替CO₂”“深海捕获CO₂可否调控温室效应”“石油采矿业中,向油井下注射1吨CO₂可否增产原油3~5吨”“用石灰水可否保鲜鸡蛋”等4个核心问题及3个真假难辨的小问题,引导学生从化学的正向视角深刻认识二氧化碳的性质;利用移动磁贴板设计板书,引导学生经历并建构结构化知识体系。     

对如何促进学生学好物理化学网络课程的思考*

从《物理化学(上册)》的首个教学章节“热力学第一定律”出发,以“雨课堂”和“腾讯课堂”为教学平台,分析了学生应该如何适应从“线下教学”到“线上教学”的转变,扮演好“学生”在网络教学中的角色,并以学生的这些注意事项为切入点,论述了教师应该做出的相应转变,以求引导学生更高效地完成线上学习任务。     

核心素养下新旧人教版教材科学探究内容对比分析

基于新课标对核心素养“科学探究与创新意识”的水平划分,分别选择旧教材的“科学探究”栏目和新教材的“探究”栏目作为分析单元,从内容对象、开放水平等2个维度对新旧教材科学探究内容进行分析。分析结果显示,新教材探究活动数目减少,但其开放水平整体提高,减少了无效探究,增加了结构化的探究活动。建议教师充分把握新教材“探究”栏目的新特征,开展素养为本的教学。     

“原电池”的项目式教学*——探究“水动力”盐水灯发光之谜

以“菲律宾能源救星”创设探究情境,以“水动力”盐水灯发光之谜展开项目式学习探究设计之旅,在项目任务推进中对“水动力”盐水灯的原理和影响因素展开深入探究,重建学生对原电池的模型认知;设计并制作“家庭版”水动力灯,最终回归到指导抗震减灾等社会场景中去,加强学科与真实情境的结合与应用,锻炼和提升学生的科学精神与社会责任感,发展学生的化学学科核心素养。