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。     

“化学游戏教学”的“学教评产”混合式教学模式实践

基于师范类专业认证理念与毕业要求的教学前端分析,建构“学教评产”混合式教学模式,通过整合教学内容、重构教学安排与优化教学评价,对“化学游戏教学”课程进行创新性改革,并从学生学习成果、教学目标达成与学生满意度等3个方面评价教学成效。结果表明:该教学模式有助于学生学习成果质量的提升,能够有效促进教学目标的达成,并取得较高的学生满意度。     

无机化学教学中“原子结构”内容怎样突破重点和难点*

基于对“原子结构”内容的科学界定,认为章节定名为“原子与原子结构”较为合理,讲授内容应包含原子的结构和性质、原子结构模型的建立和演变、核外电子的排布、原子核结构模型简介和原子结构与元素周期律的关系等5大模块。提出在系统性中突出“玻尔原子模型、核外电子运动状态的描述、4个量子数、核外电子的排布和原子结构与元素周期律的关系”的教学重点;通过提前举办“量子力学基本概念”专题讲座,有利于“量子化的原子结构模型”这一教学难点的突破,并针对每一难点提出了具体的方法措施。提议讲授采用发散思维为主、收敛思维为辅以及有所为有所不为、张弛有度的哲学方法;目的在于通过本章学习后, 使学生在获得基础知识的同时,能学到些许科学的思想方法、学习方法和研究方法。     

Materials Studio软件在“金属”教学中的应用*

以中学化学所涉及的“金属”物质教学内容为例,运用MS分子模拟软件内嵌的Visualizer,Build 及Symmetry property 等3个功能模块,在不同尺度(从埃、纳米、微米到厘米)范围内,实现对“金属原子结构”“金属晶体”及“金属性质(密度)”的连续性可视化展示,帮助学生从原子的视角深入理解化学物质微观结构与宏观性质之间的本质相关性。     

基于翻转课堂-PBL的混合式“金课”教学*——以“药物分析”为例

以创新应用能力及岗位需求重构课程标准,更新教学方法和教学手段,从教学设计、教学实施、教学评价、教学效果等4个方面系统地探索了基于翻转课堂-PBL教学的药物分析课程教学模式建设与应用,旨在形成多元化、多层次的药物分析教学新体系,将“以教师教为主”的教学模式转变为“以学生学为主”,让学生化“被动”为“主动”学习,锻炼学生自主学习能力,增强学生团队协作及分析解决问题的能力,启发学生创新应用能力。     

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。     

“显性反思性”的科学本质教学*——以“原子结构”发展史为例

科学本质作为国际科学教育的重要目标,受到越来越多的关注。但在实践中,教师缺少对科学本质的内涵和具体方面的深度理解,同时缺少有效的科学本质教学的相关指导。本文探讨了基础教育阶段科学本质的8个方面的具体内涵,阐明了科学本质的有效教学的特征,并以“原子结构”为例,为教师开展科学本质教学提供范例。     

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。     

“基于尺度再探原子结构”的教学设计与实施*

教学设计阶段首先进行原子结构学科理解研究,通过阐释如何基于原子核认识原子的构成,如何基于核外电子运动认识原子的结构这2个本原性问题,对主题大概念原子结构模型进行本原性、结构化地理解。继而从教学目标和教学思路设计、教学实施过程、学生收获、教师反思及专家评价等方面,系统地呈现了基于学科理解的“素养为本”“基于尺度再探原子结构”课堂教学的研究过程。     

“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。     

指向“证据推理与模型认知”的教学设计——以“原子结构模型的演变”为例

以“原子结构模型的演变”为例,以化学史实为情境,设计环环相扣的问题,引导学生在分析证据及建构并评价模型的过程中体会实验证据与模型建构及演变之间的关系,认识模型在物质结构理论建立过程中的重要作用及其发展性特征。该教学设计在学生对原子模型的理解上具有显著效果。     

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。     

模型素材差异对初中生“分子和原子”概念认知水平的影响

以“分子和原子”3堂同课异构课为载体,阐述了模型素材差异对学生概念认知水平的影响。通过控制变量法以及采用“前测问卷-课堂授课-课后测试-访谈问卷”的研究方法,得出以下结论:(1)教师采用教育的类比模型进行教学更有利于学生对“分子”“原子”概念的建构,采用图像和符号模型进行教学更有利于学生“从微观角度解释物理变化、化学变化”概念的建构。(2)从知识来看,使用图像和符号模型组织教学整体来说能帮助学生对“分子和原子”的概念建构到更高水平。从建模能力来看,使用图像与符号模型教学更能培养学生的图像识别与描述能力,使用教育的类比模型教学更能培养学生的动手能力和空间建模能力。(3)同时使用2种模型进行教学时学生对概念建构的程度最好,概念建构所达到的水平也更高。同时,研究对教材的编写、教师的教以及学生的学提出了一些建议。     

中学生“原子结构”相异构想的认知成因分析及转变策略

物质结构内容的抽象性导致学生产生大量的相异构想,影响着学生对化学概念的学习和深刻理解。通过整合国内外相关研究结果,从思维的视角分析了中学生“原子结构”相异构想产生的原因,并提出转变学生相异构想、促进概念理解的教学策略。     

“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。     

校本课程开发:从“化学传奇”到“化学阅读”

校本课程“化学传奇”主要是引导学生阅读化学史文章。校本课程从“化学传奇”升级到“化学阅读”,化学阅读的内容拓展了,阅读形式升级了:由文章阅读升级为视频观看和整本书阅读,阅读的时间由校本课程的课内阅读延伸到课外阅读,阅读时段由校本课程季扩展为高中全学段。学生的阅读活动,也由教师规定阅读内容升级到学生在推荐书目内自主选择性阅读和个性化阅读。     

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。     

基于模型认知的“价层电子对互斥理论”学习进阶设计*

遵循学生认知发展的客观规律,以及化学学科核心素养“模型认知”由低到高的水平划分,借助PhET互动仿真模型平台,通过虚拟的分子模型搭建和真实的分子构型对比,将“成键电子”“孤对电子”和“价层电子对”等抽象知识,融入认识模型、理解模型、运用模型和建构模型的递进式学习进阶设计中,在促进学生对互斥行为深度理解的同时,避免了虚拟可视化模型的过度类比可能导致的“相异构想”。     

促进分类思想形成的“硅”教学设计

以含硅材料的主要成分为分类依据,对“无机非金属材料的主角--硅”第1课时进行了教学设计。旨在以含硅材料为载体,在落实“硅及其化合物”知识与技能目标过程中,促进学生分类方法和分类思想的形成,从而促进学生对“硅为什么是无机非金属材料的主角”的理解。     

“原子结构与元素性质”主题模型建构教学的探索

从2003年起至今,北京师范大学化学教育研究团队围绕“原子结构与元素性质”主题开展了跨越初中、高中必修、高中选择性必修的模型建构教学探索,涉及原子的构成微粒及空间分布、核外电子的运动状态、核外电子的排布规律以及元素性质等不同子主题。在这些教学探索中,梳理和还原了科学家解决问题的过程,对科学家所做实验进行再现、模拟,依据科学家在基于实验证据建构原子结构模型时的推理论证过程设计并指导学生开展模型建构活动,使学生理解、评价或参与模型建构的过程,促进学生建模能力和科学本质观的形成与发展。