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。     

科学教育评价新领域:科学身份

世界经济合作与发展组织(OECD)于2020年3月发布了《PISA 2024:科学评价策略愿景与指导框架》,计划在2024年PISA科学测评框架中引入一个新的评估领域--“科学身份”。以该框架为基础,探讨科学身份的内涵、科学身份建构的阶段性过程、科学身份评价的重点维度,以及科学身份评价对科学教育实践和评价的重要意义。     

基于课程标准的化学学习表现性目标设计:理论基础、设计框架与案例解析

“教、学、评”一体化是确保化学学科核心素养课程顺利实施的重要举措。如何基于课程标准进行“教、学、评”一体化目标设计是当前化学教育理论与实践研究所共同关注的课题。引进国际科学教育领域中学习表现性目标理念,基于整合式化学学科核心素养视角,采用结构中心设计原则和证据中心设计原则作为设计方法论,构建了基于课程标准的化学学习表现性目标设计框架。并以“2.2 氧化还原反应”专题为例,阐述该专题下化学学习表现性目标的设计过程以及基于该目标的“教、学、评”一体化的活动设计,以期对基于化学学科核心素养的课堂教学与评价研究和实践提供新视角和思路。     

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。     

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。     

做科学——《义务教育化学课程标准(2011年版)》基本理念的一点解读

引导学生从“听化学”向“做化学”转变,从“记化学”向“探究化学”转变。学生只有通过“做化学”“探究化学”,在“做科学”的探究实践中培养创新精神和实践能力,科学素养才有可能得到主动地发展。     

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。     

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。     

高中生“绿色应用”素养的测评研究

基于绿色化学对社会可持续发展的重要性,提出科学教育中“绿色应用”素养的理论框架,结合高中生化学学习特征开发测评工具,实施测量,分析处理测试数据,探查了高中生“绿色应用”素养的行为水平。研究发现,高中生“绿色应用”素养水平与其学科能力水平具有较好的一致性,不存在性别差异。测评结果为绿色化学实践提供借鉴和启发,以促进学生“绿色应用”素养的提升。     

科学过程的多元理解及其对中学化学教学的启示

在不同的语境中,对科学过程的理解主要包括了哲学的过程、历史的过程、心理的过程和实践的过程4种。由此,对科学过程的教育价值也呈现出不同的理解。知识与过程并非对立或分立的,从外部来看,过程是对知识的多维度展开,从内部来看,过程是对知识的建设性重构。在学科教学领域,关注“学生的科学过程”就应该关注知识的内在逻辑和学生的经验背景,把学科思维过程作为化学过程的核心,把多维目标整合在知识教学的过程之中。     

深度学习视域下“线上线下”混合式教学模式应用实践*——以“无机与分析化学”课程为例

深度学习视域下“线上线下”混合式教学模式的核心是学生的深度参与、高级学习策略的使用及教师的优质讲授,最终实现学生深度学习能力的养成。“无机与分析化学”线上线下混合式教学通过在线预习、课堂讨论、课前课后测试、实践教学等多种教学设计,让学生化“被动”学习为“主动”学习,深度参与,锻炼学生自主学习能力,增强学生团队协作及解决复杂工程问题的能力,启发学生创新应用能力。     

基于香港高中化学学科校本评核的教、学、评活动设计*

化学实验评价对于培养学生的创新意识和化学学科实践能力具有重要意义,尝试借鉴香港高中化学学科校本评核方法设计“教、学、评”活动促进学生化学学习和实验能力发展。介绍了香港高中化学学科校本评核框架及准则,以人教版《化学1》(2003年课标本)“铁盐和亚铁盐”为例,结合2017年课标设计实验评价量表,通过实验活动串联教学任务,以期实现教、学、评目标。通过评价反馈,促使更加科学、全面地评估学生的实验能力表现,为教师的化学教学实践提供改进依据。     

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。     

问题解决学习在高三化学教学中的实践——基于证据推理与变化观念分析复杂体系中的反应

以学科核心素养为导向的命题框架强调“情境”与“知识”同时服务于“问题”的提出与解决,在高三课堂教学中创设复杂实验情境,采用问题解决学习,引导学生在应用内容性知识解决真实问题的过程中,自主合作习得程序性知识和认识性知识。培养对学科的整体认识,形成严密的知识结构体系和思维逻辑,着重发展“证据推理与模型认知、变化观念与平衡思想”等学科核心素养。     

《义务教育化学课程标准(2022年版)》解读——科学探究与化学实验

分析了《义务教育化学课程标准(2022年版)》学习主题1“科学探究与化学实验”的内容结构及核心素养发展的功能定位,阐述了该学习主题的内容要求及主要变化,解读了素养导向的学业要求,并阐述了主题1的教学提示,为教师教学提供了教学策略建议、学习活动建议和情境素材建议,促进教师积极开展学习主题1教学的新探索。     

美国科学教育研究热点与发展趋势——2016 NSTA年会述评

美国国家科学教师协会(NSTA)2016年会包含4大主题模块:搭建平台——科学素养;建立团队——与社会力量合作;协调概念——整合教学;全纳整合——三维学习。通过对主题模块的论文报告、特别活动、工作坊等会议单元内容的分析,发现美国科学教育研究的热点:美国下一代科学教育标准(NGSS)的三维整合,STEM教育的全面推进,以及科学论证在科学本质观养成中的运用。这也反映了国际科学教育的发展趋势,对我国科学教育的理念构建与实践探索有一定的借鉴和启发作用。     

美国《科学教师培养标准(2020年版)》述评*

美国《科学教师培养标准(2020年版)》针对《新一代科学教育标准》的推行而修订,立足于科学教育最新研究成果,尤其突出学科内容知识的重要性,补充对科学本质和科学文化的要求,强化对工程和技术、交叉概念、学科观念的理解,突出学习进阶规律在科学教师培养中的应用。此外,在学科教学法、学习环境、安全、对学生学习的影响等维度做出相应的改动。该标准启示我国:借鉴国际改革趋势出台中国特色的科学教师培养标准,但科学教师培养也要本土化;学科内容知识对科学教师专业发展非常重要;科学教师的培养应立足于学习进阶的规律;职前科学教师培养需要注重学习环境建设。     

高中化学必修课程“变化观念与平衡思想”学科核心素养的系统构成研究

“变化观念与平衡思想”学科核心素养的系统构成对开展“素养导向”的教学与评价具有重要意义。通过课标分析,基于学科能力模型明确了高中必修学段“变化观念与平衡思想”核心素养的核心知识与活动经验、认识方式、研究对象及问题情境、学科能力活动及其表现等4个维度的具体内涵,系统建构了高中化学必修课程“变化观念与平衡思想”学科核心素养模型。     

美国NGSS科学与工程实践构架与化学教学案例——影响化学反应速率的因素

美国《新一代科学标准》（NGSS）强调科学实践的重要性并提出科学与工程实践的关键要素，不仅为科学实践的具体实施提供了方向而且使科学实践的评价标准更加明确。在介绍NGSS科学与工程实践的构架基础上，以“影响化学反应速率的因素”为例分析了科学与工程实践的关键要素在教学中的反映及实施特点，并基于案例分析提出对我国中学化学教学过程设计的借鉴与启示。     

“证据推理”在高考化学试题(全国卷)中的考查特点*

基于《普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)》提出的化学学科核心素养中“证据推理”的内涵及相关研究,将“证据推理”化学学科核心素养进一步解构为 “证据解读”“证据与结论的关系”“证据评估”等3个要素,并将证据按其呈现形式划分为反应机理、实验数据、工艺流程和实验方案等4种类型,在此基础上构建了“证据推理”视角下的试题分析框架,并以近5年高考化学试题(全国卷)为研究对象,总结其考查特点与规律,进而为改进化学教学提出相关建议。