日本初中理科教科书中“粒子的存在”内容选择及启示

日本理科课程中“粒子”科学概念主要与化学课程相关,“粒子的存在”是“粒子”的首要核心概念,主要发展学生从微观层面认识物质的性质、结构及2者之间关系的能力,明确物质是由粒子构成的,粒子包括分子、原子和离子等,且粒子的性质决定物质的性质。从“重要事实”“核心内容”和“主要观念”3个方面自下而上对日本《新科学》教科书中“粒子的存在”相关内容的选择进行分析,发现《新科学》教科书在内容选择上具有注重“粒子模型”构建的层次性和观念层面要求显性化的特征。     

促进学生化学学科核心素养发展的“铁盐和亚铁盐”的单元教学

设计了“铁盐和亚铁盐”的单元教学,以“探究硫酸亚铁的性质”和“线路板腐蚀液的研究”为核心任务,把铁盐与亚铁盐的性质、Fe²⁺和Fe³⁺的相互转化等核心知识贯穿其中,建立从物质类别、元素价态视角研究物质性质及转化的思路方法,促进多维度化学学科核心素养的融合发展。经过多轮次教学改进,结合教学实践过程及其教学效果抽提出“注重应用无机物的认识模型,重点把握研究物质性质的角度和思路”“抓住典型活动,培养学生的关键能力”“设计开放性任务,通过有效的师生对话进行诊断,外显问题解决思路”等教学策略。     

“笑气”:让人欢喜让人忧*——“笑气”的功过及其滥用问题的思考

我国青少年“笑气”滥用问题日趋严峻,引发社会关注。介绍了“笑气”的简要历史、制备方法、结构与性质、重要应用、滥用原因及危害等,期望引导青少年全面了解“笑气”,科学使用“笑气”,提早构筑起心理防线,自觉抵制“笑气”滥用。     

对“金属的化学性质”类中考试题若干问题的商榷*

金属的化学性质一直是中考考查的重点内容之一,通过对近4年来各地区涉及的“金属的化学性质”内容的中考试题的研究和分析后发现,试题存在如下问题:(1)依据金属与酸反应的剧烈程度判断金属的活动性强弱;(2)把金属的活泼性和活动性混淆为一体;(3)金属和酸反应呈现出“一斜二平”的图像关系;(4)试题超出义务教育化学课程标准的要求。针对上述4种情况对几组“金属化学性质”类中考试题分别进行讨论。     

基于化学学科理解的教学——以“苯”为例

以“第一种人工合成染料苯胺紫”为素材创设情境,将煤、苯和染料苯胺紫等建立联系,由此引导学生探讨3个问题:“苯从哪里来”“如何确定苯的结构”及“如何解释苯的性质”,让学生在收获具体知识的同时,理解苯环结构的稳定性,了解苯的结构的研究历史背景以及苯环结构学说在有机化学发展史上的卓越作用。     

高中有机化学教学中提升核心素养并体味科学价值*——以“乙炔的化学性质”为例

介绍了“乙炔的化学性质”的教学设计思路,展现了如何利用创新实验、丰富素材和问题讨论,帮助学生理解有机物性质和结构之间的关系。主要涉及以下几个环节:(1)通过课前自主预习,从乙炔与乙烯的相似性入手,预测乙炔的性质,了解乙炔的实验室制法;(2)结合2个创新分组实验“基于井穴板的微型化气体连续制备和性质检验装置”“利用真空输液瓶、微型样品瓶和注射器的密闭气体微型反应装置”,教师和学生一起巩固了乙炔的实验室制法,验证了预测的化学性质,丰富了对乙炔性质的感性认知,发现了“乙炔不能使酸性K₂Cr₂O₇溶液褪色”的异常现象;(3)从尝试解释异常现象入手,教师和学生一起从键能、加成比例、聚合后主链结构等多个角度探讨了乙炔与乙烯性质和结构的差异,建立起有机物官能团与性质关系的认知模型;(4)通过尝试利用模型解释2000年诺贝尔化学奖“导电高分子”和2017年度国家自然科学成果一等奖“AIE聚集诱导发光材料” 的结构、性质与应用,教师和学生一起提升了对认知模型的理解建构,感悟了科学研究的乐趣,体会化学科学在促进人类文明发展和社会进步中的重要作用。     

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。     

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。     

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。     

“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。     

基于学科理解的“醛的结构与性质探究”教学设计与实施

学科理解是教师教学的坚实基础,教学设计环节首先进行学科理解研究,通过阐释“如何基于极性多重键认识羰基化合物的结构与性质？”本原性问题,对主题学科大概念“有机物构性关系”进行本原性、结构化地理解。从教学目标、教学思路、教学实施过程阐述“醛的结构与性质探究”一课的教学。课后阶段进行学生访谈及分析、专家评价和教师反思总结。系统地呈现基于学科理解的素养为本的课堂教学研究。     

“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。     

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。     

“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。     

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。     

初中化学教学中培育社会责任素养*——以“燃料及其利用”复习教学为例

在分析“社会责任”素养内涵和研究现状的基础上,制订了初中化学“燃料及其利用”复习教学课的“社会责任”素养目标,并设计了以“秸秆综合利用的变迁”以及“历史悠久的薪柴燃料-使用方便的化石燃料-清洁环保的新型燃料”的燃料“进化史”为主线的教学流程。从“燃料及其利用”复习教学来看,初中化学教学可以通过真实情境、创新实验和有意义的学习经历等实践路径让学生获得“社会责任”体验,形成“社会责任”素养。     

“支点驱动-科研探索-逻辑拓展”模式下高校双语有机化学教学设计与实践**

建设高效课堂是教育主体回归育人主旨的一种教学重构。基于双语有机化学的课堂教学,系统阐述了以“支点驱动-科研探索-逻辑拓展”为模式,从“点”到“线”再到“面(体)”的高校双语有机化学金课课堂的设计与实践,以期为普通高校开拓双语有机化学的课堂教学提供方法分享、观点讨论以及有价值的思路借鉴。     

高中生“芳香烃”心智模型的测评及其教学启示*

采用二阶式纸笔测验以及半结构化访谈法对高中生持有的“芳香烃”心智模型进行测评,并重点分析了学生建构的与“芳香烃和苯的同系物的概念”“芳香烃的结构”“苯及其同系物的化学性质”等概念群相关的缺陷模型。研究发现学生建构的有关“芳香烃”缺陷模型包括3大类共计11种;学生对有机物空间结构的想象力和建构能力较为薄弱;学生对“有机化合物结构内基团之间相互作用对其化学性质的影响”认识不足,“性质结构”模型不完善;学生建构的有机化学的心智模型尚不具备整体性。     

高中生对化学核心概念掌握情况的测查分析——以“电解质、离子反应、化学键”概念群为例

电解质、离子反应、化学键组成一个核心概念群,是学生掌握相关知识的重难点。对北京市普通高中370名高二学生的测查显示:(1)概念掌握的程度为:化学键<离子反应<电解质。(2)“电解质的概念”与“导电原理”“离子反应概念”“离子共存”的掌握程度存在显著相关;电离与离子反应概念的掌握程度显著相关;“导电原理”与“离子反应概念”“离子共存”“离子键与共价键综合辨析”的掌握程度显著相关。表明电解质的概念、导电原理的理解与掌握是概念体系中的重要纽带。(3)优秀、中等、学困3类学生在解决容易和较难2类概念的相关问题上差异最大,而中等难度上的差异相对较小。基于此,提出了相应的核心概念教学对策。     

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。