基于微观粒子运动本质再探核外电子运动的教学设计与实施*

高中选择性必修阶段对核外电子运动再探究需要在学科理解视域下认识核外电子运动的本质规律。通过原子结构模型的演变过程抽提核外电子运动的本原性问题,在本原性问题解决的学习任务中引导学生发展性地建构原子结构模型。基于微观粒子运动的本质认识核外电子的运动特征和描述方式,建构核外电子运动的微观认识视角。     

原子结构主题课程标准比较与学科理解建构研究*

通过内容分析和比较研究的方法对6个国家或地区课程标准中原子结构主题相关内容进行分析,探寻课程要求、表现期望、相关概念等3个方面存在的差异与共性,并建构课程层面原子结构主题的学科理解。结果表明,在课程要求方面,关注学生的表现期望,注重科学实践,未全部提供教学实施建议;在表现期望方面,其层次和维度存在差异性;在相关概念方面,概念的层次和内容选取存在差异性。在学科理解方面,原子结构主题凝练的本原性问题为“原子中的粒子如何相互作用”,抽提课程层面的认识视角为“电子”视角,建构以“原子结构模型”和“原子构造模型”为主题大概念的概念层级结构。基于以上研究,为学生主题的学习以及教师教学的实施提供建议和参考。     

基于化学学科理解的“化学平衡常数”教学设计与实施研究*

基于化学学科理解,凝练了化学平衡主题的学科本原性问题,抽提了认识视角,建构了概念的层级结构。从教学目标和教学思路、教学实施、学生收获、教师反思及专家评价等方面,系统呈现了基于化学学科理解的“素养为本”的课堂教学研究过程。     

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。     

“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。     

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。     

构建 “三三三”混合式课堂教学新模式*——以“原子结构”类比模型的建构为例(Ⅱ)

根据优化的无机化学“原子结构”教学设计,运用一系列直观具体的原子结构类比模型,开展了“三三三”混合式课堂教学改革。通过比较改革前后的教学效果及问卷调查结果,发现试点班学生的主动性、积极性和参与性有明显提高,教学改革达到了预期效果。结果表明,在课堂中渗透类比思维,是帮助学生理解抽象概念和理论的有效方法。     

基于尺度视角下的“催化剂”拓展课教学*

通过对Fe3+催化过氧化氢分解的实验过程的探究,证实了有的均相催化剂参与反应后化学性质是有改变的,完善了对催化剂概念的认识。进一步基于尺度视角设计并制备了新型的非均相催化剂磁性Fe3O4纳米粒子,并对其催化双氧水分解的过程进行了实验探究,对其是否损耗与Fe3+的催化过程形成对比,对均相催化剂和非均相催化剂进行了比较与评价。以尺度为思考问题的出发点,引导学生理解科研前沿(单原子催化剂)的设计思想,构建学生认识物质的尺度观念,促进学生进一步认识科学本质和学科价值,培养学生的创新意识。     

基于学科理解的“物质成分”大概念教学*

以“物质成分”大概念教学为例,基于学科理解,以探究物质成分的相关化学史为线索设计教学,引导学生在追溯“物质成分”相关概念、理论的发展过程中,逐渐建构物质成分的宏观、微观、宏微结合视角。并在解决探究物质成分的真实问题的过程中,培养学生基于证据进行推理的科学论证能力,通过认识视角的发展,体会科学理论是在不断发展和进阶的,初步建立科学发展观。     

核心素养导向的教学设计与实施*——以“糖类”为例

围绕传统民间小吃“甜酒酿”, 以其生产过程中的真实问题为线索,设计甜酒酿“甜味来源-甜味调控-酒味探析”的任务线,引导学生明晰糖的分类与转化,并通过实验探究、糖类营养与工业价值的讨论,培养学生解决综合问题的能力。进而构建与食品生产和价值相关的基本营养物质认识实践模型,促进由知识到核心素养的转化。     

基于化学学科理解的电化学主题认识模型研究*

在核心素养导向的化学教学实践新时代背景下,基于化学学科理解构建相应主题的认识模型,提升教师的化学学科理解水平,进而开展素养为本的课堂教学促进教师专业发展,为化学教育理论和实践研究提供了重要的思路和方向。以电化学主题为例,基于化学学科理解构建其认识模型,以期其研究思路和过程对化学学科其他主题的理论和教学研究具有启示作用。     

基于学科理解的认识视角研究——以有机物分子组成与结构主题为例

学科理解对教师教学的主要价值在于凝练学科本原性问题、抽提认识视角、厘清认识思路及建构主题概念层级结构,其中认识视角决定了理解问题的深刻程度,能够指引认识思路的发展,具有学科认识论层面的重要价值。本研究探讨学科理解视域下的认识视角是如何抽提并发展的,以有机物分子组成与结构主题为例。通过理解化学史得出抽提认识视角的过程：(1)追溯化学家本原性思想,分析概念的学科功能;(2)基于学科功能抽提认识视角,纵向体会认识视角的发展性;(3)基于矛盾冲突丰富认识视角,横向体会认识视角的多面性;(4)基于认识视角发展结构化、本原性的理解。     

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。     

Atomic shells from the electron localizability in momentum space

The electron localizability indicator in momentum space is proposed as a functional of the same‐spin momentum pair density. This functional yields a discrete distribution of values, which are proportional to the charge needed to form a fixed very small fraction of a same‐spin electron pair. It resolves all atomic shells for the examined atoms (Li–Kr) with reasonable occupation numbers, especially in the valence region. © 2006 Wiley Periodicals, Inc. Int J Quantum Chem, 2006     

电子的发现与化学键电子理论的发展

1892年,荷兰物理学家洛伦兹通过创建电子论,为原子内部电子的发现提供了理论基础。1897年,英国物理学家汤姆逊从阴极射线中发现了自由电子,打破了原子不可分的传统观念,由此引发了卢瑟福、玻尔等人对原子内部结构的探索。同时,化学家们将物理学中的电子引入化学,开始用原子结构中的电子来解释化学行为,提出了化学键的电子理论,推动了化学键理论的发展。     

化学学科理解研究现状*——2019—2022年国内博硕学位论文的分析

化学学科理解作为影响素养为本的课堂教学和教师专业素养发展的重要因素,近年来受到研究者的广泛关注和重视。以2019-2022年国内21篇博硕学位论文作为研究对象,通过内容分析法,对其文献特征、维度建构以及研究方向进行梳理、统计、归纳和分析。结果表明,在文献特征方面,研究方法多样,研究主题丰富;在维度建构方面,以学科知识为基础,以化学哲学为理论统摄;在研究方向方面,现状测评研究中测评工具的开发和检验是关键,教学研究中运用学科理解指导教学实践是难点。基于以上研究,为学科理解测评研究、教学实践和教师教育提供参考与建议。