立足当前中学理科教育中项目式学习的实践现状,通过辨析“项目”的含义,与情境、活动、问题等进行区分,明确项目式学习的内涵;阐明了项目式学习的关键特征,包括学习开端有待解决的真实问题,学习结果必须制得产品,学习活动必须应用技术。最后针对教学实践中的问题,给出具体的教学建议。
认为要搞好化学教学必须“守正创新”,对化学教学“守正创新”的内涵进行了阐释,提出要全面深入理解化学教学的功能、使命与目的、追求,并展望了化学教学的一些创新方向。
《义务教育化学课程标准(2022年版)》中凝练的“科学探究与实践”是对以往“科学探究”的进一步发展。 对2022年版化学课程标准中“科学探究”相关内容进行解析,以明晰作为学习方式的“科学探究与实践”的新内涵,厘清2022版化学课标中“科学探究与实践”变化的具体特征,这对探讨学科核心素养与实践育人取向下探究教学的进一步发展尤为重要。
IBDP化学课程包含理论知识和实验两部分内容,其十分重视对学生综合实验探究能力的培养,设置了多元化、系统化的实验评价体系。通过对IBDP化学课程实验体系的设立模式、评价方式和评价标准的解读,希望对我国高中化学实验课程的改革提供借鉴与启示。
借助CiteSpace对2021年《中学化学教与学》所转载的165篇论文进行分析,发现当前化学教学研究的三大主题为基于化学学科核心素养的教学研究、实验教学研究、教学测评研究。教学研究聚焦于素养导向的情境教学、结构化教学、模型教学、深度学习、学科理解、教材分析等热门方向;实验主要涉及实验教学功能拓展和信息化融合研究;教学评价以试题的分析和命制为主。可以预见未来研究会紧跟基础教育改革的步伐,不断探索素养导向的教学和评价研究,拓展信息技术与化学课程融合的应用实践,深化对化学学科理解、教材编写等的研究。
化学研究的重要对象之一是复杂抽象的微观世界,抽象的微观事物常难以用语言表述。现代信息技术的发展提供了更深入理解复杂概念、复杂思维过程的可能性,有助于提高学生模型认知与建构水平。基于近10年Journal of Chemical Education中相关文献的分析,探讨了3D打印技术、VR技术以及AR技术在中学化学物质结构建模教学中的运用。研究显示,这些技术方法适用于复杂概念的理解、模型要素与关系的动态表征、物质结构的三维空间可视化等模型的认知过程,以及思考探索过程与思维结果的表征、指导物质性质与结构关系的探究、提炼蕴含动态特征的观念等模型的建构过程。它们作为认知工具、交流工具和探究工具,在我国的化学教学中具有较广阔的应用前景。
构建融入评价的POEC教学模式,以元素化合物教学为例,基于模式设计POEC教学表现性评价量表和评价等级表。介绍学生在模式初期的前测(以“钠与水反应”为例)、模式后期的后测(以“浓硝酸与铜反应”为例)POEC维度能力的不同表现,提出元素化合物知识整体教学的有效策略。
关注知识教育向文化教育的转向,分析文化性理解的内涵,认为形成文化性理解有利于建构更广阔、更完善的认知结构,是形成学科核心素养的有效途径。结合“不饱和烃”单元教学的案例和反思,提出四种促进文化性理解的课堂活动设计策略:能动参与知识发生、深度关联生活引发顿悟和思考、充分运用化学史、实践绿色化学思想。
以学科能力框架为理论依据,对“配合物”教学单元进行分析,从研究对象和化学问题、能力活动任务类型、知识基础、认识方式四个维度构建“配合物”教学单元的学科能力模型,制定学科能力发展目标,设计以学科能力为导向的教学方案。通过教学实验和前、后测的数据分析,证实基于学科能力的教学改进有利于农村学校学生学科能力的发展,提出教学实践中应有层次、有梯度地发展农村学校学生化学学科能力。
“变化观念”是高中化学学科核心素养的主要内容之一。从物质变化和能量转化两个维度分析苏教版三册教材中“变化观念”的层级进阶。以“硝酸”的教学为例,比较新旧教材的编写结构,构建指向“变化观念”的教学目标和内容,利用实验探究,合理地、阶段性地发展和培育学生的“变化观念”。
以"制作一枚食用皮蛋”为学习主题的项目式教学,包括追溯皮蛋制作工艺流程、制作皮蛋并观察记录、分享交流皮蛋制作与食用指南、揭示鸭蛋变皮蛋的奥秘以及构建不同物质类别间相互反应的模型共五个项目任务,并将酸、碱、盐等不同物质类别间的相互反应及转化的有关知识穿插其中,旨在帮助学生构建清晰、完善的知识网络。
基于氧化还原反应原理,结合生物学知识,设计了制备Fe(OH)2的新实验:采用简易的套管装置,利用酵母菌呼吸作用去除管内的氧气,综合生物和物理知识,跨学科创造性地在无氧环境中制备Fe(OH)2。结果表明调控酵母菌量可有效避免制备的Fe(OH)2被氧化。另外通过改变反应物滴加方式和浓度的试验,解释了Fe(OH)2沉淀过程中呈浅绿色的原因。新设计的装置能成功制备白色的Fe(OH)2沉淀,现象清晰,操作简便。
将普通试管改制为直角试管。借助直角试管改进了教学中常见的检验火柴头中硫元素、比较碳酸钠与碳酸氢钠的热稳定性、CO还原氧化铜等实验,取得了较好的教学效果。
用传统的方法制备氢氧化亚铁,白色沉淀快速转变成灰绿色,但又不能迅速生成红褐色,不利于学生对白色沉淀和红褐色沉淀的观察。为此改进了实验:在玻璃片上先后滴加1-2滴硫酸亚铁溶液和氢氧化钠溶液,然后将另一玻璃片盖到溶液上,在两玻璃片之间产生白色沉淀,当揭开上面的玻璃片,可看到玻璃片上的白色沉淀立即转化为灰绿色,大约,25-30秒后灰绿色已全部转化为红褐色。改进实验操作简单,实验现象清晰、直观。
对教材中一氧化碳还原氧化铁的实验进行改进。利用定制的长柄U形管、气袋以及MCH陶瓷加热棒等仪器设计高炉炼铁的新实验装置。改进后的实验采用炭粉还原氧化铁,避免了一氧化碳的制备及尾气处理,使整个实验操作简便、高效、环保及安全。
由两道高考试题引出对Fe 2+与H2O2反应的探究。结果发现,不同的亚铁盐与H2O2作用的结果与实验条件有关:在无外加酸碱时FeSO4溶液与H2O2作用会得到碱式硫酸铁和氢氧化铁沉淀的混合物;FeCl2溶液与H2O2作用会得到聚合氯化铁胶体。在酸性较强时Fe 2+与H2O2作用主要生成Fe3+ ;在酸性不太强时主要得到胶体,往往得不到沉淀。亚铁盐与H2O2混合除了发生Fe 2+与H2O2之间的氧化还原反应外,同时含铁物质会催化H2O2的分解,H2O2分解放热还会促进Fe3+的水解得到胶体或者沉淀
学科理解是形成学科能力和素养的底层逻辑,学科能力是学科理解的外在表征,也是形成学科素养的直接要素。命题应依据考查目标、考查对象特征,在主题式大概念统领下,立足学科理解、凸显学科能力考查并进行结构化命题。
基于中国高考评价体系理念与要求,解读江苏高中化学学业水平等级考试“单项选择题,聚焦必备知识与关键能力,侧重基础性与综合性;实验综合题,聚焦关键能力与学科素养,侧重应用性、关注创新性”的化学实验评价方向与要求,提出“理解实验操作规范的相关原理”“认识学生必做实验的教学价值”“建构实验问题解决的思维模型”的教学策略。
粗盐提纯实验中存在关于除杂试剂选择、沉淀成分、实验室与工业生产差异等多方面的疑问,如:Ba(OH)2溶液是否可以代替BaCl2溶液、NaOH溶液进行除杂;为什么不选用碳酸钠溶液同时除去粗盐中的Mg 2+ 、Ca 2+及引入的过量Ba 2+;碳酸钠溶液的加入会不会导致氢氧化镁沉淀转化为碱式碳酸镁沉淀;用NaOH溶液除去粗盐中的Mg 2+ 会不会生成Mg(OH)2胶体。 对这些常见问题进行了探讨,以期为化学教学提供一些有益的参考。