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。     

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。     

基于变构学习模型的高中化学“导致悖论”教学设计*

“导致悖论”教学是一种智在创境、妙在引领的教学,其核心理念源自于变构学习模型的悖论思想,给学习者创造一个“肯定→否定→肯定”的反思性学习过程。高中化学教学设计可以通过4种途径分别创设“概念与概念”相悖、“理论与实验”相悖、“理论与理论”相悖和“实验与实验”相悖的悖论情境,最终实现学生新旧概念的更替和高阶思维能力的发展。“导致悖论”教学在实施中要注意精选合适的知识内容,加强学生心理的调控,提供丰富的支撑材料。     

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。     

科学论证取向的原子结构教学设计

尝试构建科学论证取向的教学设计模型,并以原子结构教学为实例,采用该模型从科学论证的3个关键要素（观点、推理和证据）入手,让学生经历阅读、找证据、进行推理、最后证明假说的合理性等过程,以期培养学生的科学论证能力及对科学发展的认识。     

原子光谱实验的设计及其支持下的原子结构教学

原子光谱是研究原子结构的重要证据, 但是在教学中因很难设计直观的课堂实验变得不好实现。设计了自制分光镜并在此基础上改造成数码分光镜, 介绍了光纤光谱仪。并利用这些仪器分析了日光灯、钠、锶元素的光谱。简单介绍了在实验设计支持下的原子结构教学。     

医用基础化学原子结构的教学设计与思考

原子结构知识是学好化学的基础,其教学成败直接影响到学生对化学课程的学习。在多年教学思考和经验积累基础之上,将原子结构的发现过程与人的认知规律相结合并进行创造性的教学设计,不仅可极大地改善教学效果,而且还可培养学生的质疑精神与创新能力。     

Structure and Electron Transport at Metal Atomic Junctions Doped with Dichloroethylene

We have investigated the structure and electron transport at dichloroethylene-doped metal atomic junctions at low temperatures (20 K) in ultra-high vacuum, using Fe, Ni, Pd, Cu, Ag, and Au. The metal atomic junctions were fabricated using the mechanically controllable break junction technique. After introducing the dichloroethylene (DCE), the conductance behavior of Fe, Ni, and Pd junctions was considerably changed, whereas little change was observed for Cu, Ag, and Au. For the Pd and Cu junctions, a clear peak was observed in their conductance histograms, showing that the single-molecule junction was selectively formed. To investigate the structure of the metal atomic junctions further, their plateau lengths were analyzed. The length analysis revealed that the Au atomic wire was elongated, and the metal atomic wires were formed for the other transition metals: those that do not normally form metal atomic wires without DCE doping, as DCE adsorption stabilized the metal atomic states. There is a strong interaction between DCE and the metals, where DCE supports the formation of the metal atomic wire for Fe, Ni, and Pd.     

“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。     

大概念的内涵解析及大概念教学设计与实施策略

将大概念作为一项重要的化学课程内容,是《义务教育化学课程标准(2022年版)》的重大变化之一。对大概念内涵从抽象知识到上位概念再到学科观念的发展过程进行了梳理,认为主题大概念对发展学生核心素养更具有独特价值;基于学科理解理论阐释了大概念的idea功能,认为大概念是对解决学科本原性问题的一系列idea的概括;从大概念素养发展功能的定位,基于大概念idea功能的教学内容的组织与呈现,以及探究式、建构式教学方式的运用等3个方面,探讨了大概念教学的重要实施策略。