互联网的发展加速了信息和知识的传播,在为大学课程教学提供更多资源的同时也给传统的课堂教学方法带来很大挑战。介绍了北京师范大学物理化学教学团队在线上线下混合教学方法的创立、大规模在线开放课程(MOOC)建设、思政元素引入教学等方面利用互联网资源所实施的教学改革和实践,为探究和建立信息时代大学化学课程教学方法的新模式提供参考。

介绍了大学有机化学“强理念、重思维、活课堂、共育人、乐钻研”五维度教学新策略的内涵与实践。以线下教学为主,腾讯会议和慕课为辅助,践行“有机化学是科学也是艺术”的教学理念;采用多循环“疑探式”教学方式,辨析亲电试剂和亲核试剂的多样性;注重培养学生多种科学思维的综合运用;强化“文献预习”“练习讲解”“综合作业”“师生互动”等多个教学环节,加深学生对知识的理解与应用,提升学生在课堂中的参与度,着重培养学生的科学思维和人文素养、自主学习与团队合作精神。

以北京师范大学化学专业的无机化学课程改革为例,从教学内容、教学方法、课程考核等方面探讨无机化学课程优化和改革。明确教学目标,提升教学质量,达成化学(师范)专业的毕业要求,全面提升学生的思想政治素养、专业知识技能和教育情怀。

化学分析是师范院校化学和化学教育专业学生的核心课程之一。在多年教学经验总结基础上,北京师范大学化学分析教学团队依托学院的教学资源、学科建设平台和学校教育教学改革项目,从教育理念、教学模式、课程考核、课程思政等角度出发,形成“多元化教研融合”的教育模式,建设培养高师创新人才的化学分析课程体系,逐步形成特色突出、切实可行、行之有效的创新人才培养模式。

北京师范大学电化学课程教学团队主动对标新时代创新人才的培养要求,深入分析原有课程体系和教学方式的局限,开展了涉及课程内容、教学模式、考核方式、课程思政等多方面的综合教学改革,实现了课程内涵式发展,取得了积极的教学成效,推动了本校电化学方向创新人才的培养。期望通过总结研究生课程改革经验,找出共性问题及教学发展规律,为提升硕士研究生专业课程质量和助力创新人才的培养提供有益参考。

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。

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。

化学是一门具有创造性的基础科学,是环境、生命、医药、材料等科学的基础,在思维逻辑上彰显和蕴含了丰富的科学思维方法。系统总结化学科学思维方法,可以有效破解中学化学学习中的“繁,难,乱”。在多年的教学实践中,提出了化学科学多向思维方法体系,强调多层次思维过程中对多因素的立体逻辑思维辨析。重点介绍了与中学化学教学相关的零阶、初阶、中阶和高阶逻辑思维辨析的内涵,期望化学教学中重视化学思维逻辑过程,实现化学教与学在思维模式上的深层次发展与提升。

“电解质的电离”作为高中化学的重要学科内容,受到教师广泛重视,但是在实践中存在着教学效果不理想的情况,主要表现是学生未建立微观认识物质的视角,这与教师在教学过程中过于关注电解质概念,进行具体性知识教学而忽视具有核心素养培养功能的电离概念的教学有直接关系。从素养发展来看,“电解质的电离”是培养学生“宏观辨识与微观探析”素养方面时重要的内容载体,而教、学、评一体化的落实情况决定“电解质的电离”这一核心概念的教学效果。通过凸显水的作用、导电性实验的功能化处理、加强电离概念的功能化教学等区别于传统教学的尝试,在教、学、评一体化的实践中取得了较好的教学效果。

通过“燃煤污染与防治”“金属矿物的开发利用”等2个典型的元素化合物教学案例,探讨如何将元素化合物的学习置于一定挑战性的问题情境中,形成问题解决基本思路,从化学视角分析解决实际问题,促进学生化学学科核心素养的发展。

项目式学习方式对学生学习效果和未来发展具有积极的推动作用。在实践研究的基础上,提出了化学学科项目构建的原则为围绕学科核心概念和设置开放性任务。项目实施的教学策略包括3个方面:以学生为中心的教学过程、团队授课的教学过程、注重过程和反思的项目评价。以“有机保水材料的合成与性能检测”为项目案例进行了全过程描述,呈现项目教学流程,为实际教学提供借鉴。

基于“化学学科能力内涵构成及其活动表现模型”,分析北京市近3年高考试题,总结北京高考对学生的要求;设计了高三三阶段复习计划,并以第一阶段复习为例,展示大单元复习教学整体设计、高三统练整体规划和试题设计;分析统练中学生各能力要素和知识主题的得分率,形成针对年级的评价、针对教学班教师的评价、针对个体学生的个性化评价。

实践创新素养是中学生核心素养的重要组成部分。以选择性必修模块3中“合成高分子”内容为例,以“棉粮争地”问题为背景,以项目式研究的形式在化学课堂上进行实践创新素养的教学尝试,并取得较好的结果。同时还引入了班内分层教学的尝试,为因材施教进行了有效的尝试。

在处理电解质溶液的化学平衡理论中,有关离子的活度和活度系数的计算或估算都有比较严谨的理论公式或经验公式,而国内分析化学教材中关于经验公式的表述略显随意。以0.050 mol·L^-1AlCl₃水溶液中Cl^-和Al³⁺的活度计算为例,结合国内外分析化学教材中关于活度系数计算的经验公式进行讨论。由计算结果可知,关于活度系数计算的经验公式需给出明确的使用条件。

以将前沿的科研成果转化为大学综合化学实验为目标,介绍了全无机型CsPbX₃荧光钙钛矿纳米材料的微波辐照制备和性能表征实验。学生将通过本实验提升文献调研和阅读能力,了解微波辐照法合成的基本原理和特点,探索温度、反应物比例等因素对CsPbX₃纳米晶体形成的影响。在实验中巩固晶体结构相关知识,掌握紫外-可见吸收光谱、荧光光谱、X射线衍射等常用的表征方法,对实验结果进行合理分析,培养学生严谨的科研思维。本实验适用于高年级本科生的综合化学实验课。

和传统电解液相比,固态电解质热稳定性好,电位窗高,力学性能好且对环境友好;更重要地,由固态电解质组成的锂离子电池能量密度比传统锂离子电池更高,因而成为当前研究的热点。综述了几种主要固态电解质,包括无机固体电解质、固态聚合物电解质、凝胶电解质及复合型电解质的优势、研究进展以及面临的问题,并展望了未来固态电解质的发展趋势。

非富勒烯稠环电子受体因具有易调控的分子结构、宽且强的光谱吸收及较高的光电转换效率吸引了科研人员的广泛的研究兴趣。非富勒烯稠环电子受体分子的中心给电子单元一般为较大的共轭稠环平面结构,这类稠环结构通常是经过多步反应得到,包括合成成本高、难度大且产率低的关环反应过程。研究人员在分子中引入带有O、F、N、Se等杂原子单元, 利用分子内非共价键相互作用来锁定分子骨架得到类似稠环结构的非共价稠环电子受体材料,减少合成过程中关环反应的使用,使得合成更容易,成本更低;利用分子内的非共价相互作用可以增强分子平面性,拓展吸收光谱,降低材料的制备成本。综述了近年来利用分子内非共价键相互作用合成非富勒烯受体材料及其在有机太阳能电池中应用的研究进展, 并展望了其发展趋势和应用前景。

线粒体钙离子单向转运体是一种位于线粒体内膜上的转运蛋白,具有选择和传导钙离子的功能,参与多种细胞的生理过程。目前已经确定了该单向转运体的组成成员,其中包括离子转运蛋白MCU、MCU的负调控亚基MCUb、2个Ca²⁺结合蛋白MICU1、MICU2以及MCU的调控亚基EMRE蛋白。近十多年来已经有大量的研究提出并构建了多种线粒体通过该单向转运体调节Ca²⁺摄取的模型。最近对其研究的重点转向单向转运体单个组分的结构以及对它们复合体的结构表征。这些问题的解决得益于结构生物学中核磁共振技术、X射线衍射技术的持续发展和冷冻电镜技术的突破。回顾了结构生物学技术在有关单向转运体结构问题过程中的综合运用。这一内容将有助于我们了解核磁共振、X射线晶体学以及冷冻电镜技术各自的优缺点,同时深入探究线粒体钙离子单向转运体各部分的结构及其发挥功能的分子机制。

北京师范大学化学学院坚持教书与育人相统一,认真贯彻落实全员全过程全方位育人要求,立足学科特点,围绕立德树人重要任务,以人才培养实际需求为核心,以改革第二课堂培养模式为重点,不断加强第二课堂科学化建设,着力推动第一、第二课堂在形式、内容、师资等方面互通、互补、互融,探索2个课堂协同合力育人新路径,有力提升了培养卓越化学教师和化学拔尖人才的育人实效。

为落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要》,提升教师专业素养,肥城市教体局与北京师范大学化学学院签订“高中化学名师发展基地项目”,围绕高中教师特别关注的教材教法、课程衔接、科普教育、教研与论文写作、高考指导等主题,形成了“教学研训立体化”的高中化学教师培训体系,提升了高中化学教师的整体教育教学水平,培养出一批教学名师,催生出县域高中与优质高师教育共建教师研训共同体新样态。