以层层深入的问题引导计算思维模型建构* ——以“化学反应中含杂质物质质量的计算”为例

针对学生在学习“依据化学方程式的计算”中普遍存在的“机械记忆解题步骤、怠于探求问题背后深层原因、将化学问题沦为单纯的数学计算”等倾向问题,采用层层深入的问题设置来激发学生深度思维,促使学生将已有知识链条化、结构化,同时将内在的思维链条外化,逐步搭建解决问题的一般思维模型,以此促进学生对化学核心概念和原理的深度理解。在初步建模的基础上,进一步引导学生对“化学反应中含杂质物质质量的计算”的具体问题再次建模,逐步形成“依据化学方程式的计算”类问题的解决图式。调查数据表明,经过思维建模及其应用有效发展了学生的深度思维能力和问题解决能力。     

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。     

高中生“绿色应用”素养的测评研究

基于绿色化学对社会可持续发展的重要性,提出科学教育中“绿色应用”素养的理论框架,结合高中生化学学习特征开发测评工具,实施测量,分析处理测试数据,探查了高中生“绿色应用”素养的行为水平。研究发现,高中生“绿色应用”素养水平与其学科能力水平具有较好的一致性,不存在性别差异。测评结果为绿色化学实践提供借鉴和启发,以促进学生“绿色应用”素养的提升。     

学生对离子反应概念的认识研究

化学概念是物质及其变化等的抽象或概括,其根本意义在于提供了一种分析问题和解决问题的新方法。学生学习化学概念,不仅是对具体概念的辨析和记忆,更为重要的是要建立起对概念的理解,将化学概念作为认识问题的工具和方法。针对高中化学1“离子反应”概念的学习,从概念的认识、概念的应用2个层面,就学生对于离子反应概念认识中存在的问题进行了探查和分析,提出了相应的教学对策。     

发展学生化学学科核心素养的课例研究——以“离子反应”为例

以高中化学“离子反应”概念教学为例,阐述了发展学生化学学科核心素养的课例研究思路和教学活动设计。围绕离子反应概念、离子方程式书写、离子反应发生条件等知识内容,挖掘教学内容与学科核心素养内涵的联系,创设真实且富有价值的问题情境,开设高水平的实验探究活动,注重微观分析过程,将离子反应概念的学习与从微观离子角度分析水溶液中反应的认识思路进行整合,力求发展学生的化学学科核心素养,帮助学生形成对“离子反应”概念的整体认识。     

“电离与离子反应”的单元教学设计与实施*——食盐精制:从微观角度看粗盐中可溶性杂质的去除

在“食盐精制:从微观角度看粗盐中可溶性杂质的去除”的单元教学中,通过初识粗盐中的杂质、微观角度看氯化钠、微观角度看粗盐溶液、微观角度认识除杂方法、设计除杂方案并实施等活动,促进学生理解与应用电离、离子反应等核心概念,引领学生解决真实问题,形成解决除杂实验问题的基本思路,实现能力素养的发展。经过多轮次教学改进,结合教学实践及其教学效果抽提出“聚焦核心概念和学生必做实验,实现认识能力的进阶与实际问题解决过程高度融合”“通过学科实践及实验探究,建立宏观、微观、符号关联,突出证据推理,构建思维模型”“通过持续性评价活动,外显学生的前概念,促进概念转变,形成化学学科思维方式”等教学策略。     

基于模型建构的“初中化学用语”教学*——从知识传递走向深度学习

通过化学用语认识模型的建构,彰显其教学功能价值,为内隐的“心智模型”与外显的“符号模型”之间建立可能的联系和发展。运用“联想与建构”“迁移与体验”“本质与变化”等教学策略,实现化学用语的教学从内容传递走向深度学习。     

基于核心素养的HPS教学实践——以“甲烷”为例

基于化学核心素养,以“打开第二自然界的大门”开启甲烷的科学探究与体验之旅,在“历史线”“活动线”“知识线”等3条认知与体验路线中,经历科学概念的形成过程,实现对“稻草变黄金”科学本质的理解,有效地将HPS教育与化学核心素养结合起来,使学生体会化学发展的过程与方法,感受化学的学科魅力和发展成就,以提高学生的学习兴趣。     

物质的分类相关概念及其教学分析

“物质的分类”是普通高中化学课程标准要求学生必须建立的基本的化学观念。论述了物质的分类相关概念的知识层级结构,包括静态分类和动态分类,分析了物质的分类相关概念的学生认识发展和学习困难,解析了物质的分类相关概念的教学关键问题,揭示了基于观念建构为本的教学有利于学生建立“分类观”和形成解决这类问题的能力。     

利用三段式诊断法探查化学平衡概念的理解

采用三段式诊断测试的方法,以浙江省某二级重点中学的高三化学选考生为研究对象,从“化学平衡状态的判定”“平衡常数与转化率”“平衡移动的影响因素”等3个维度,探查选考生在化学平衡概念理解上的表现。结果显示,选考生化学平衡概念理解的整体水平良好,但对平衡状态的速率判据理解不够全面,相异构想严重;转化率的计算能力和自信表现稍有不足;对催化剂、压强等平衡移动的影响因素存在认知缺陷,特别是压强因素,还未真正掌握压强影响平衡移动的本质机理。     

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。     

不同发展阶段高中化学教师的PCK表征研究*——以“物质的量”主题为例

为探讨不同发展阶段的高中化学教师对于“物质的量”主题的认识,聚焦学科教学知识(PCK)的2个基本组成部分:(1)学生理解的知识,(2)教学策略和表征知识。基于PCK课堂观察量表和CoRe模型,对比分析新手、熟手、专家型教师关于“物质的量”主题的PCK表征。研究结果表明,不同发展阶段化学教师的PCK存在差异,教师对学生知识的理解影响了教学策略和表征方式的决策。     

9-(4-溴丁基)-9H-咔唑的相转移催化合成、表征及室温磷光性能研究——推荐一个大学化学综合实验

介绍一个涵盖有机合成、药物化学与仪器分析等学科的研究探索型综合实验,本实验选择具有抗癌、抗菌、抗糖尿病和抗病毒活性的喹喔啉酮类烯胺酮分子作为合成与研究对象,首次使用可循环的酸性树脂Amberlyst15为非均相催化剂,在可见光的协同催化下,利用Mannich反应一步合成喹喔啉酮类JNK3 (c-Jun N-terminal kinase 3)抑制剂。本实验取材于学科前沿热点且已有较多验证的研究前沿成果,不仅有助于学生可以学习到经典Mannich反应的实验操作方法,巩固了专业知识的理解,同时也紧跟时事,学习非均相催化和光催化的相关知识,结合拓展阅读,提高了他们的探索创新意识。建议纳入本科高年级和研究生低年级的"综合化学实验"课程。     

指向“教学评一体化”的化学实验测评与教学反思*

依据学习目标、教学活动、评价任务、成绩评定一体化设计的要求,研制中学化学实验试题,通过试题的测评结果开展教学反思,分析实验教学中存在的问题,改进实验教学模式,激活学生从化学实验中认识物质及其变化的好奇心和求知欲,诊断并发展学生的核心素养水平。     

Samurai Chemists,Charles Graham and Alexander William Williamson at University College London, 1863–1872

Abstract

This article analyses the dynamic interactions between Japanese samurai students in the 1860s and their chemistry teachers at University College London (UCL) in chemical laboratories and other socialising spaces with the concept of “contact zones.” In addition to Alexander William Williamson (1824–1904), the professor of chemistry and practical chemistry, this article sheds light on the important role of lesser-known figures, especially Williamson's ex-student Charles Graham (1836–1909), who, as a junior teacher, had undoubtedly more chance to interact with samurai students and yet has been overlooked by historians to date.     

《高分子化学》教学过程新教学模式探讨

随着高分子科学技术的快速发展,《高分子化学》已经成为了化学、化工、材料等专业的必修课程,也成为了理科和师范院校的选修课程。但由于《高分子化学》涵盖的内容繁杂、抽象,致使学生在学习《高分子化学》课程中感觉非常吃力,常常出现难理解、难消化等问题。笔者在教授《高分子化学》课程中,使用"类比教学"、"实物教学"、"翻转教学""口诀教学"等手段将高分子化学所涉及的概念具体化、形象化、丰富化,使学生快速理解和掌握高分子化学中的概念知识,牢记知识要领,起到了很好的教学效果。     

基于香港高中化学学科校本评核的教、学、评活动设计*

化学实验评价对于培养学生的创新意识和化学学科实践能力具有重要意义,尝试借鉴香港高中化学学科校本评核方法设计“教、学、评”活动促进学生化学学习和实验能力发展。介绍了香港高中化学学科校本评核框架及准则,以人教版《化学1》(2003年课标本)“铁盐和亚铁盐”为例,结合2017年课标设计实验评价量表,通过实验活动串联教学任务,以期实现教、学、评目标。通过评价反馈,促使更加科学、全面地评估学生的实验能力表现,为教师的化学教学实践提供改进依据。     

有机化学实验教学内容改革笔谈

有机化学实验是化学、化工、制药及其他近化学类专业学生必修的一门基础实验课程,对增强学生动手能力、培育创新思维有不可替代的作用。本文以八个具体的实验为实例,介绍了随着时代变迁和人才培养规格的变化,有机化学实验课程建设、教学内容改革的情况,从早期简单的过程模仿、性质鉴定、基本操作实验,发展为现有的“基础规范性实验–综合设计性实验–研究探索性实验”三层次实验,并经实践检验行之有效,使实验教学形式更丰富、内容更充实、手段更新颖,更加有利于学生的多样化成才,教学质量和教师的教研水平得到极大提高。     

基于认识化学正向价值的教学实践——以“二氧化碳*”为例

模拟大型科普求真类节目《是真的吗？》创设学习氛围;通过基于生活生产实际的“日常灭火可否用N₂代替CO₂”“深海捕获CO₂可否调控温室效应”“石油采矿业中,向油井下注射1吨CO₂可否增产原油3~5吨”“用石灰水可否保鲜鸡蛋”等4个核心问题及3个真假难辨的小问题,引导学生从化学的正向视角深刻认识二氧化碳的性质;利用移动磁贴板设计板书,引导学生经历并建构结构化知识体系。     

在垃圾分类中寻找化学元素*——基于生活情境的探究性学习

介绍一个结合4种教学策略(情境教学、探究性学习、合作学习、混合式教学)面向非化学专业类大一学生开展元素化学教学的案例。以垃圾分类为主题,学生分组协作完成探究性学习任务,调查不同种类垃圾中存在的化学元素及其用途,通过线下课堂展示、线上成果共享以及校外推广等3项活动传播探究结论。对比活动前后收集的数据,活动前有75%的学生只认识原子序数前20的化学元素,活动后学生认识的元素数量明显增多,平均值是原来的1.7倍。元素中文名称与元素符号记忆混乱的情况得到改善。最后问卷调查表明活动提高了学生上课的积极性并且对了解生活中的化学元素有帮助。