人教版高中化学必修模块教科书实验活动的分析与比较*——以2019年版教科书“实验”和“实验活动”栏目为例

以人教版高中化学必修模块教科书(2019年版)“实验”和“实验活动”栏目的实验活动为研究对象,采用Herron修正的“实验活动探究层次分类法”(LOLA)和笔者提出的“学生实验行为要求分类法”(RSBLA)对其进行分析,并与2007年版教科书进行对比。研究发现,2019年版教科书的实验活动探究层次处于层次1和层次2,学生行为要求为“观察”“记录实验现象”“回答与实验有关的问题”和“设计实验”。卡方检验表明,2019年版教科书和2007年版教科书“实验”栏目的实验活动探究层次分布比例和学生实验行为要求均存在显著性差异。     

初中化学“水的净化”的项目式教学——以“设计净水系统”为例

以“设计净水系统”为项目主题,介绍了项目教学主题选取、项目目标确定、项目规划、实施与评价策略。项目教学中,关注学生认知与思维发展,随着净水系统的设计、制作、测试和再设计项目学习活动的展开,引导学生综合运用化学、物理、数学等多学科知识方法分析解决问题,促进学生提炼真实情境下“物质分离与提纯”解决思路,发展化学学科核心素养,同时体验和感受完整的工程设计过程。     

“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。     

促进学生“科学探究与创新意识”素养的发展*——以“氢氧化亚铁的制备”为例

以“氢氧化亚铁的制备”教学设计为例,通过开展专题课,引导学生深入探究氢氧化亚铁制备实验的设计与改进,重点关注学生“科学探究与创新意识”素养水平的发展,并基于具体的测评数据进行反馈评价。     

高中化学“次氯酸盐的性质”的项目式教学*——84消毒液的使用指南

以“84消毒液的使用指南”为主题,开展高中化学“次氯酸盐的性质”的教学。学生通过完成“一张图说清消毒剂”“探究84消毒液的漂白效果与酸碱性的关系”“探究84消毒液的漂白效果与光照的关系”“探究84消毒液的漂白效果与温度的关系”“84消毒液与酒精混合会有氯气吗”等5个项目任务,理解了次氯酸盐的性质及漂白原理,培养了学生的文献检索能力、实验探究能力以及发展了学生的高阶思维能力。将文献查阅与学生实验相结合,让学生在真实问题的解决中,完成次氯酸盐的性质等相关知识的内化,是顺利完成本项目教学的关键。     

“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。     

“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。     

高中化学“氧化还原反应的应用”项目式教学——设计过氧化氢使用注意事项标签

以“设计过氧化氢使用注意事项标签”为项目主题,开展高中化学“氧化还原反应的应用”教学。学生通过说明书对比发现问题,完成“探究过氧化氢能否与氧化性物质混用”“探究过氧化氢为何不能与还原性物质混用”“探究过氧化氢起消毒作用原理”等3个主项目任务及“寻找日常生活中常见消毒剂”的拓展任务,完成过氧化氢性质的预测及验证,在探究过程中建构并应用价性模型,形成从化合价角度认识物质氧化性或还原性的思路方法,认识氧化还原反应的重要意义。本教学设计为单课时微项目,学生思维的开放度稍弱,可以适当延长课时。     

基于“大清河盐场”实地观摩考察的初中化学项目式学习*—食盐的“旅程”

食盐的工业生产是一个理想的基于实际问题解决的教学素材。盐场的生产环境安全可考察,学生可以完整地了解所有生产环节,与溶液及粗盐提纯的部分关联较为紧密。本课程以“食盐的旅程—从自然界中的盐到餐桌上的盐”为项目主题,开展初中化学“溶液和粗盐提纯”的教学。通过赴大清河盐场考察,针对食盐生产过程中纳潮、晒盐、收盐、洗盐中的问题展开讨论,解释生产过程的核心环节和关键问题,模拟食盐生产过程,自主建构饱和溶液、溶解度等概念,掌握溶解、过滤、蒸发等基本操作技能,建立物质分离的模型。     

高中化学“乙醛性质”的项目式教学*——解酒药的研制

以“解酒药的研制”为项目主题,开展高中化学“乙醛性质”的教学。学生通过完成“药物研发分析”“探秘致命物质,寻找救治办法”“药物新构想”等3个项目任务,掌握了乙醛的性质及其应用,构建了有机物结构分析和性质预测的思维模型,学会了对陌生有机物的分析与研究。运用手持技术数字化实验测定溶液酸碱性确定反应机理,锻炼了科学探究、合作交流、思维表达的能力。与课外活动有效整合、实验室仪器与试剂的保障、资料查阅、外援专家指导等是顺利完成本项目教学的关键。     

“乙醛溶液的电解”课堂演示实验研究

针对中学化学实验教学中电解有机物的空白现状,应用Schiff试剂定性检测电解液中乙醛浓度的方法,开发了一个电解乙醛的课堂演示实验。该实验将有机化学中的氧化还原反应与电解过程相结合,以此发展学生对电解池工作原理以及有机化学反应机理的认识。通过实验探究,培育学生“科学探究与创新意识”和“科学态度与社会责任”的学科素养。     

高中化学“铁及其化合物”的项目式教学*——探秘铁肥的合理使用

以“探秘铁肥的合理使用”为主题,开展高中化学“铁及其化合物”的项目式教学。通过完成“确定铁肥的主要成分”“检验铁肥是否变质”“铁肥的合理使用”等3个任务,学生学会不同价态铁元素化合物的转化和检验方法,形成从元素价态和物质类别角度探究物质性质的思路。初步培养了实验探究能力,提升创新意识,发展基于“铁及其化合物价类二维模型建构”的模型认知素养。学生收获了真实新颖、亲身实践、分组合作、交流展示等成就性体验,制作的铁肥保存和合理使用说明书体现了项目式教学的本质特征,实现学习结果的可视性、共享性、交流性。     

高中化学“乙酸乙酯的性质和制法”的项目式教学*——乙酸乙酯合成方法改进实验探究

以乙酸乙酯制备方法改进为目标,通过“分析直接酯化法的缺点,设计新合成方法” “探索改进实验方案” “总结汇报,分析实验方案的适用情境”等3个任务,使学生加深理解有机化学基本反应类型和认识工业生产的适用条件,理解有机化学与生产实际之间的联系,在探究过程中培养学生的信息处理能力、科学探究精神以及“科学态度与社会责任”的化学学科核心素养。     

以实验和论证为杠杆撬动化学概念深度学习*——以“分子与原子”教学为例

以倡导“理解与批判、联系与构建、迁移与应用”的深度学习为理念,围绕“分子与原子的概念”比较教材与文献的设计思路,调整认知脉络,着力解决“概念学习过程中实验探究少,宏观现象进入微观分析的相关实验不匹配,忽略证据推理、变化观念与平衡思想核心素养”等不足。设计“3种形态的碘与淀粉的反应、H2O2溶液与品红反应、H2O2溶液的分解反应”3组实验,设置学生画分子模型、画H2O2分子分解的微观过程等活动,提炼“物质种类、分子种类、物质性质之间的关系是什么？你从实验中找到哪些证据支持观点？前2个单元的实验,还有哪些可作为论证的依据？”等问题,引发学生充分论证。“实验、活动、问题、论证”环环相扣,促成教学内容的有效结构化,通过化学概念的深度学习实现化学学科核心素养的发展。     

高中化学“电负性”的项目式教学*——甲醛的危害与去除

电负性是高中化学选择性必修课程“物质结构与性质”模块的重要概念。本课例采用“项目式教学”的方式,在对“甲醛的危害与去除”的分析、讨论与实验过程中,加深对电负性概念的理解,同时尝试利用电负性分析与预测物质的化学性质,体会电负性概念的使用价值。     

以文献阅读与分析发展学生的核心素养——以“海带中碘元素的分离及检验”为例

以高中“实验化学”模块的“海带中碘元素的分离及检验”为例,依据权威性、针对性与可读性的原则,选取符合要求的文献,创设情境组织教学。学生们在文献阅读与分析的过程中,多角度认知海带处理、氧化剂选择、碘单质提纯与检验等,体会使用文献的价值。实践证明在教学中引入文献,有利于开拓学生视野,提升学习兴趣。     

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。     

基于思维模型建构的“物质检验”初中复习教学研究

以让学生自主建构物质检验的思维模型为目标设计教学,通过完成物质检验的探究任务,学生自主建构思维模型,形成完整的思路,从而提高解决此类问题的能力。并在北京某中学初三年级进行教学实践,对教学实施效果进行了检验,根据教学实践总结出建构“物质检验”思维模型教学的有效教学策略：基于建模历程与生活情境选择素材;以学生为中心自主建构“物质检验”思维模型,引导学生经历多样化的思维发展过程;学生经历不同层级进阶的模型建构历程。     

基于真实情境的初中化学微项目教学实践与反思*——以“溶液的形成”为例

以“溶液的形成”为例进行微项目教学实践,选择学生熟悉的护手霜为主题情境,巧妙设计了“原料分散”“微观探秘”“辨识活动”“对比实验”“感知乳化”等系列微项目活动,通过情境不断地设置认知冲突,引导学生反思、修正并最终形成更完善的概念,在环环相扣的探究活动中使学生自主建构结构化的知识。通过制作“护手霜”将“溶解”和“乳化”串联,感知溶液,感受乳化,感悟人与自然、社会的和谐、可持续发展。     

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。