大概念统领的项目式学习——基于碳中和理念设计低碳行动方案

《国家十四五规划纲要》提出要在2030年实现“碳达峰”,2060年实现“碳中和”。因此,设计并实施了“碳中和”大概念统领的6课时的项目式学习活动。学生在“碳中和”思路的指导及制定低碳行动方案任务的驱动下,经历了探究二氧化碳的来源及去路、寻找降低二氧化碳排放量及增加二氧化碳吸收量的方案、分析方案的可行性等一系列项目活动,不断迭代改进项目作品“低碳行动方案”。项目实施后取得了显著效果,学生的学科观念、对学科价值的理解、态度责任、解决实际问题的能力等均有明显发展。根据教学实践,提炼了设计和实施项目活动的策略。     

基于STEAM理念的项目式教学——制备生物柴油

以“有机化学基础”中的酯交换反应为知识基础,选取“生物柴油”作为教学主题,基于STEAM教育理念设计并实施了2课时的项目教学活动。以“碳达峰、碳中和”社会背景创设情境,学生自主设计实验方案开展探究活动,利用超声波清洗机完成生物柴油的制备及检验。“制备生物柴油”探索了STEAM教育与项目式教学的结合,在发展学生科学探究与创新意识、科学态度与社会责任等化学学科核心素养的同时,促进了高中化学课堂的跨学科整合。     

“碳中和”时代愿景下的课题式教学实践——二氧化碳

深入贯彻落实“碳中和”目标是改善环境和气候问题的重要之路。因此,在“碳中和”时代愿景下,利用课题式教学方法,以“珊瑚白化”问题为探究载体,借助数据可视化的数字化实验,在初中教学中开展一节以二氧化碳为中心的课题教学是必要的。不仅可以培养学生的社会责任感,还可以提高学生科学探究的能力和化学素养。     

“碳达峰碳中和”中的无机化学问题探究——PBL教学实践

依托国家级一流本科课程,融合PBL (Problem-Based Learning)开展混合式课堂教学,设计了PBL教学案例——“碳达峰碳中和”中的无机化学问题探究。引导学生从大气中CO₂污染产生的化学反应过程入手,分析基于降低碳排放开发的CO₂转化新技术的化学反应原理,探讨不同CO₂转化技术的优势和劣势。通过PBL教学实践,将化学理论与工业实践深度融合,在夯实理论基础的同时,使学生的学习能力和解决问题能力得到提升。通过思政教育有机融入,使学生了解到我们国家科技的进步,体现课程教学的立德树人。     

基于证据推理与模型认知素养及跨学科概念的“原电池”教学

以“原电池”教学为例,通过设置紧密联系的任务,结合手持技术,探究“如何获得稳定工作的电池”和“如何获得高效的电池”的原理。充分运用物理、化学已有的认知模型,进行跨学科概念的教学,培养学生从宏观和微观水平上收集证据、分析证据的能力,发展“证据推理与模型认知”的学科核心素养。     

学科大概念统领下基于真实情境的“合成高分子”单元教学

通过新旧课标与教材的对比分析,在大概念的统领下,确定“合成高分子”的教学目标以及认识方式。以“结构决定性质,性质决定用途”大概念统领单元教学,围绕教学目标选择新冠疫情下的“防病毒口罩”为情境,在真实问题的解决过程中发展学生认识合成高分子的基本思路,促进学生化学学科核心素养的发展。     

中学化学概念教学的症结与策略探析——基于“电解质”概念教学的实证研究

以“电解质”概念为切入口，对河北省某普通中学的241名高一学生进行调查研究，并对部分化学教师进行访谈。结果表明：（1）不同类别学生在概念学习时的困难表征不同，体现在学困生知识储备匮乏、中等生知识应用能力较弱、优秀生概念理解深度不足；（2）相关概念之间具有很强的关联性，学生概念系统构建不够准确全面。基于3类学生的不同症结，给予相应教学策略，即重视学生的前概念与先前知识，提高知识储备；加强概念之间的深度关联，促进概念间转化；关注概念的发展历程，提升概念理解的深度。     

高中“化学反应与电能”跨学科项目式教学*——探究原电池电动势的影响因素

以“探究原电池电动势的影响因素”为项目学习主题,以探讨化学电源的应用、探究原电池的工作原理、测量原电池的电动势、搭建高电动势原电池等4个任务为关键项目任务,呈现高中“化学反应与电能”跨学科项目式教学设计思路和教学实践过程。     

化学项目式学习的课程、教学与评价系统研究——北京师范大学化学教育研究团队20年研究历程与成果

北京师范大学化学教育研究团队经过20年对项目式学习的不断探索,在项目式学习课程教材资源建设、项目式教学理论研究和教学案例开发、评价系统设计、培训模式创建和学术研究等方面取得了丰硕的成果,团队的研究和实践成果在全国范围内得到推广和应用,产生了积极广泛的影响力。     

“钢铁电化学腐蚀原理的再认识”项目式教学

以"钢铁电化学腐蚀原理的再认识"为项目，教师用"项目式教学"的方式引导学生深入地认识钢铁电化学腐蚀原理。详细介绍了教师如何确立项目，如何规划项目，如何实施项目。学生在原有金属腐蚀原理的基础上，又学习了氧浓差电池腐蚀，对原电池的原理有了更加深入的理解。根据氧浓差电池腐蚀的特点，学生提炼了一个合理的简易判据来判断氧浓差电池腐蚀。项目结束之后，学生利用思维导图重新构建了金属腐蚀和防护的知识结构。     

基于“焰色实验”项目的创客教学——制作彩焰蜡烛

以“制作彩焰蜡烛”为项目主题,开展“焰色实验”的创客教学。学生立足教材,从自己的疑惑出发,完成“探究焰色成因”“选择制作材料”“提高彩焰效果”等子任务,最终制作出彩焰蜡烛,掌握焰色实验的实验操作,理解焰色的成因,构建了猜想-证据-结论-应用的认知模型,锻炼了实验探究、合作学习、反思改进等能力,增强了社会责任感。     

“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。     

基于项目式教学的含硫物质转化复习教学设计与实施

从硫酸工厂选址问题入手,将问题转化为项目任务,再由学生主动转化为化学问题,在问题解决中构建含硫物质的价-类二维图。此认识模型的建构让学生在复习元素化合物时有章可循、有图式可依。     

基于理解的概念教学——以“物质的量浓度”为例

针对概念教学中向学生直接呈现概念,然后通过机械训练来实现所谓概念掌握的教学现状,以物质的量浓度概念教学为例,提出应在学生深刻理解已有概念的基础上,通过任务驱动来引导、启发,让学生自己概括出原理、规律,从而实现概念的自主、有效的建构,再通过具体问题的解决,以期达到学生真正理解概念的教学目的。     

基于大概念的单元教学设计与实施——探秘甜蜜分子木糖醇和葡萄糖

基于结构与功能、转化与能量等大概念,对甜蜜分子木糖醇、葡萄糖的结构、性质与用途进行了单元教学设计与实施。以木糖醇(多羟基醇)和葡萄糖(多羟基醛)的鉴别创设情境,通过木糖醇发生银镜反应的实验事实激发学习兴趣,引导学生从基团间相互影响的角度构建多官能团有机物结构与性质的关系,预测并验证赤藓糖醇等饱和多元醇能否发生银镜反应;从性质决定用途的角度辩证地认识代糖,科学选择代糖产品。随后发展从位阻的角度,认识有机物中的极性不饱和键对物质性质、用途的决定作用。本单元教学发展了学生宏微结合、证据推理、模型认知及科学精神等学科核心素养,并以小组合作促进“教、学、评”一体化的达成。     

化学概念的多重表征及教学建构——基于“氧化还原反应”概念的调查研究

从心理表征的角度看,“化学概念的理解”就是学习者对化学概念形成了恰当的心理表征。通过调查高三学生“氧化还原反应”概念的表征发现,学生对化学概念存在多重外部表征,但并非关于概念的真正理解。本文运用DeFT(Design,Functions,Task)概念框架建构教学,设计多重媒体学习环境以促进学生对抽象概念的理解。     

初三化学“气体的制取”复习课项目式教学——探秘温室气体的温室效应

以“探秘温室气体的温室效应”为项目主题,在初中化学“气体的制取”复习课中开展项目式教学。在建构温室效应模型的基础上,学生遵循控制变量法设计实验,并综合应用气体性质和制备的相关知识,选择合适的化学反应,自主设计发生装置、除杂装置、收集装置,以满足项目实际需求。项目还采用了基于热成像检验温室气体的创新实验设计,缩短了实验时长,提高了科学性。项目的实施提高了学生迁移应用知识的能力,发展了实验探究与实践素养,培养了建模能力,增强了社会责任感。     

关注大概念的教学设计与实践——以“气体摩尔体积”为例

以高中化学中的“气体摩尔体积”概念教学为例,分析了基于大概念教学的必要性,建构了“解读基本概念教学价值,编写基本理解和基本问题,创设有层递性的学习活动”的大概念教学的模式,有利于更好地凸显学科概念本身的价值和意义,形成具有持久价值和迁移价值的关键性的方法、思维和能力。     

落实核心素养的“铁及其化合物”复习项目式教学——硫铁矿烧渣的综合回收利用

以“硫铁矿烧渣的综合回收利用”为项目学习主题,以硫铁矿烧渣为原料制备绿矾晶体,并进行定性检测和定量组成测定为项目学习活动,呈现项目学习流程和项目实施过程。通过对真实问题的解决,培养学生的化学学科核心素养,促进深度学习。     

融通无机与有机模块发展核心素养的高中化学单元教学——碳中和背景下捕集和综合利用二氧化碳的研究

以社会热点切入,设计了基于类别、价态、化学键等3个视角探寻CO₂的转化路径,从而引发基于化学平衡、电化学、催化剂等相关反应原理探索调控转化CO₂的方法,再到融合成本、环保、安全等视角探秘CO₂的工业利用的3课时结构化单元教学。从CO₂分子结构的深度解析入手,联系反应原理,融通无机与有机,最终达到实际应用问题的解决,强化学生结构化认识物质及其转化的意识,提升自主调用知识调控物质转化及解决真实问题的能力,促进多维度化学学科核心素养的融合发展,最终引导学生成长为有持续学习内驱力的新问题解决者。