提出基于"等效变换"思想的建模新方法,开发用生活材料自制原电池模型的学具,帮助学生把陌生情境的新型电池一步步变换为经典的烧杯模型.首先识别实物装置中的四个"关键要素",用铝丝圈表示正极和负极,用橡皮筋表示电子导体,用丝绸表示离子导体,搭建原始模型;然后通过弯折、拉伸、裁剪等"作用等效"的方式多次变换"可变要素",把原始模型变形为学生熟悉的形式.以浓差电池、普通锌锰干电池、熔盐电池、固体电解质电池为例,介绍了该方法的应用.
以学科大概念为抓手开展单元教学是学科核心素养落地的重要途径.以化学选择性必修1中的"化学反应与电能"为载体,以"化学反应与能量"大概念为统领,阐述了构建电化学知识的结构、形成认识电化学的思路方法以及结合学生能力发展的单元教学与实践的相关策略.
以具支U型管为主要仪器,设计一套既能检验反应产物又能多角度解释实验现象的钠与水反应的一体化装置.在具支U型管中加入煤油和水,两侧分别投入一小块金属钠形成对比,感知钠与水反应的剧烈程度;两侧分别加入两小块金属钠,探明钠为什么会"熔"成小球,将熔融概念可视化.在U型管中加入蓖麻油验证密度因素是使钠"浮"在水面上的原因之一.
2023年全国卷高考化学试题践行高考评价体系要求,突出对化学核心素养、必备知识和关键能力的考查,体现了育人价值导向,有利于促进基础教育改革和高考综合改革的发展.依据SOLO分类评价理论对2023年高考全国甲卷和乙卷化学试题的能力结构水平进行比较研究,探查试题命制特点和规律,以期优化和改进课堂教学.研究发现:试题SOLO层次结构完整,多点结构水平和关联结构水平试题占比较高,体现试题的选拔性;知识模块SOLO层级分布整体平稳,试题检测内容全面,注重对基础知识的考查,体现试题的基础性.
基于FRA范式理论,运用结构性内容分析法建构教科书科学本质表征评价工具.继而运用此工具收集了改革开放以来6套人教版高中化学教科书中所有科学本质片段,对其进行系统编码与归类,并从重视度、均衡性、外显性与关联性四指标进行分析,得出教科书科学本质表征变迁呈现稳定性与跨越性兼备的辩证发展特征的结论.最后对该结论进行解释,提出相应建议与未来研究展望.
对高中化学三个版本教材中"HNO3的性质实验"的实验装置进行评析与改进,将玻璃导管、医疗用品等用于组装实验装置,能对比Cu与稀、浓HNO3反应现象的不同,且能完成NO、N02的多个性质实验,简单易操作.改进后的实验可以减少试剂用量,具有微量化的特点.
从迷思概念、认知逻辑、深度学习三个角度,分析初中科学教材"倾倒二氧化碳使蜡烛熄灭"实验存在的问题;基于深度学习理念,从学生认知逻辑出发,迁移氧气性质的验证方法,通过问题引导设置三个小实验认识二氧化碳的性质;再让学生设计倾倒二氧化碳灭火实验,分析异常现象产生的原因,点燃思维智慧火花,提高学生的学科核心素养.
以穆斯构架理论和多元情境框架理论为基础,采用问卷调查法探索中学化学实验课堂环境对学生学习投入的影响.研究结果表明:中学化学实验课堂环境对学习投入有显著影响,其中实验课堂环境的个人发展与系统支持这两个要素对学习投入产生显著正向影响,但关系支持要素对行为投入与认知投入会产生显著负向影响;环境的二级变量中,实验课堂氛围、规则清晰度、学生凝聚力、整合性和开放性对学习投入有强的预测力,启示教师在实验教学中需要重点设计.
以常见烃分子空间结构的实验事实为依据,基于认知冲突通过证据推理引导学生自主建构原子轨道杂化的概念,并运用杂化轨道理论解释分子的空间结构;通过常见微粒空间结构的列表分析,探究原子轨道杂化方式与价层电子对数的关系;基于知识关联和认识思路的内容结构化,引导学生学会预测与解释微粒(分子)的空间结构,促进学生"证据推理与模型认知"学科核心素养水平的发展.
以"非遗-蓝染技艺"为学习主题的项目式教学,包括蓝染原料和操作的选择、蓝染工艺和流程的探究、染液性质和蓝染原理的探秘三个项目任务,引导学生在分析解决实际问题过程中,从宏观和微观、定性和定量的角度建构溶解、溶液等重要概念,理解物质在水中分散的本质,领悟物质在水中分散的价值,建立对传统技艺的文化认同,厚植家国情怀.
课程改革倡导从"教教材"走向"用教材教",依据《普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)》的课程内容,对人教版(2019年版)和苏教版(2020年版)高中化学必修课程模块的两套教材进行了结构、内容、实验等方面的比较分析,结合教材分析得到的结论,提出了"用教材教"的教学策略建议.
基于化学学科大概念和化学学科理解内涵的解读,依据《义务教育化学课程标准(2022年版)》的教学要求,从解读"物质变化与转化"大概念内涵出发,确定"蜡烛的故事"单元主题,结合教材内容和学情基础确立单元教学目标,设计教学环节和基本探究问题,生成真实情境下的驱动性任务,展开协作式学科实践活动,制定表现性评价量规,以真实问题的解决促进学生化学学科理解,落实"教-学-评"一体化的教学理念.
针对现有教材以及文献报道中"铜与浓硫酸反应"实验装置的不足进行改进.使用定制的下端开口的具支试管做反应容器,反应完后打开活塞即可检验铜离子;用T形塞代替橡胶塞,并在铜丝上涂凡士林,可轻松拉动铜丝控制反应进程;用脱脂棉柱吸收蒸发出来的酸雾,避免其对二氧化硫的检验产生干扰.新设计的装置,能很好地控制反应进程,实验现象明显,且能验证二氧化硫的漂白性、酸性及还原性.
内容的结构化是促进学生从化学学科知识向化学学科素养转化的关键."绿色化学"具有丰富的内涵,能贯穿化工生产的全过程.以"工业制硫酸"为例,基于"绿色化学"理念开展内容结构化教学的设计与实践:基于知识关联的结构化,分析讨论"工业制硫酸"的生产原理、生产条件、能量利用、三废治理、原料评价等;概括化工生产的基本思路,开展基于认识思路的结构化;不断建构、完善、应用"绿色化学"的核心观念,提升核心观念的结构化水平;基于案例实践经验,形成高中化学内容结构化的"教""学"设计思路.
基于国际科学教育领域480篇模型和建模相关文献梳理,总体概览了文献发表的时间分布与被引变化.基于关键词的共现分析和文献阅读,从模型和建模的认识论、具体内容主题、与其他实践的联系以及技术支持下的相关研究四个方面分析了现有研究的进展.基于现有研究发展的脉络,思考了国内有关模型和建模研究的进路;同时基于现有研究成果,提出了有关模型和建模教学的建议.
《中小学幼儿园教师培训课程指导标准(义务教育化学学科教学)》指出,"学科整体理解"能力是教师提高学科教学能力的基础.简析了教师对"化学学科理解"存在的问题,基于学科本原性问题及其结构化认识的思考,建构了"学科整体理解的认识模型".在"学科整体理解的认识模型"指导下,建构了初中化学课程标准五个一级学习主题的整体理解模型,并对其基本内涵作阐述.以"溶解现象"为例,提出学科整体理解认识模型指导下的教材单元内容的解构与重构思路.
对高中化学教材中"铜与浓、稀硝酸反应"的实验装置进行评析与改进设计.使用具支试管等仪器将铜与硝酸反应、氮氧化物间的转化实验整合在一套密封装置中分别连续进行;借助pH传感器实时监测反应过程中二氧化氮溶于水后溶液pH的变化.该实验装置具有现象明显、操作简单、反应可控、安全环保等特点.
为探究浓度、压强、温度对"CO2(g)⇄CO2(aq)"平衡移动的影响,用改装的气压式喷壶制作实验装置,通过改变鼓入气体类型、开闭排气阀门、水浴加热等方式控制瓶内CO2的浓度、压强、温度,用溴百里香酚蓝溶液的变色识别平衡移动.该装置还能完成三个拓展实验和趣味实验,具有成本低、易组装、时间短、多功能的特点,适合学生分组实验.
教育部等八部门印发的《新时代基础教育强师计划》(教师[2022]6号)指出"高质量教师是高质量教育发展的中坚力量.加强高水平教师教育体系建设,培养造就高素质专业化创新型中小学教师队伍".《教育部办公厅关于进一步做好"优师计划"师范生培养工作的通知》(教师厅函[2022]22号)要求"强化学科(领域)基础知识教学""强化教育实践环节,着重体验学习先进教育教学理念与方法"等.强师、优师计划需要新师范教育来落实,新师范教育需要新教材作支撑."化学教学论"是高师院校化学教师教育课程体系中将"学科"与"教学"紧密联系的最具"师范"特色的课程,杨玉琴教授编著的《化学教学论》教材(化学工业出版社,2023)对接强师、优师计划要求以及最新版化学课程标准实施需求,着力提升师范生教书育人本领,特色鲜明.
"物质的量"是高中化学的重要概念,是宏观与微观联系的重要桥梁.基于化学史实,追寻科学家的思维方式和方法,促进概念本质理解.以概念的历史动态演变过程为线索,追随化学家的脚步去探寻知识发展的历史脉络,了解概念提出的背景和意义,深刻体会概念的内涵和价值,感受科学家严谨求实的科学态度以及追求真理的科学精神,发展学生的化学学科核心素养.
