学习轨迹是特定教学活动下学生学习心理的轨迹,有利于教师掌握学情从而实现以学生为中心的教学。在国内外相关文献基础上,首先明确学习轨迹是学生在由教学引起的关键事件上认知、情感、动机等与学习有关的动态心理过程的总和;提炼出学习轨迹的3个特征,分别为特异性、序列性和结构化;之后介绍了学习轨迹的探查、教学与测评以及教师专业发展等研究领域;最后从教学设计和有效教学2个方面探讨了学习轨迹的研究价值,为化学教育研究者了解该领域提供一些参考。

命题细目表由双向到多维是新时代教育考试发展的使然要求,多维细目表的制定有利于实现试卷设计的整体性和均衡性。多维细目表的构建主要包括5个步骤:明确测试水平要求、划定测试范围、收集命题素材、试题设计与呈现、汇总与调整等。多维细目表具有指导试卷命制与审核、指导试卷分析与教学、促进教师专业能力发展与提升等功能。

以“揭秘人体生命健康中的配合物”为项目研究主题,引导学生掌握配位键以及人体中配合物的存在和结构,并设计“调研人体中配合物的存在” “探究配位键的概念” “明确配合物的结构特征”“认识配合物的应用”“解释一氧化碳中毒的原理”等5个子任务。内容分为2个部分,第1部分以人体血红蛋白中的配位键为情境认识配合物的存在,第2部分从结构角度设置3个进阶梯度升华对配合物的认知,从宏观辨识到微观结构探析,提升学生对配合物的认知水平和学科素养,落实教、学、评一体化要求。

以“植物补铁”为微项目,进行选择性必修模块“物质结构与性质”与其他模块间融合的综合复习。2课时的微项目学习包括3个核心环节:确定植物补铁剂成分、研究补铁剂的保存与使用、改进补铁剂的结构与性质。基于实验证据与文献资料,研究硫酸亚铁晶体溶于水的过程中结构与性质的变化,建立宏观层面分析外界条件对化学反应影响的模型与微观层面分析物质结构的模型,最终应用模型对植物补铁剂进行性质调控与结构改良,深刻体会物质结构研究的价值,发展科学精神与创新能力。

以《本草纲目》中对青梅的描述创设真实问题情境:青梅为什么酸,青梅酒如何降酸,由此引导学生剖析羧基体现酸性及发生酯化反应的本质,并进一步探讨如何利用酯化反应合成人们需要的酯。突出了知识的发生、发展过程和实际应用价值,让学生认识化学在解决真实问题、促进社会发展、提高人类生活质量等方面的重要贡献。

围绕实验室如何制备铁的氢氧化物这一问题展开实验教学。选取氢氧化亚铁制备过程中会呈现灰绿色这一由复杂因素导致的异常现象展开科学探究活动,结合情境的驱动作用,逐步经历与开展科学探究的各个环节,注重关联实验活动,充分预设学生活动,从而突出证据结论之间的联系,实现科学探究能力的发展。

教师通过运用合适的课堂视觉表征方式,降低学生对抽象知识的学习难度,并提高他们的视觉素养。根据已有文献,建构化学课堂视觉表征量表,分析化学课堂教师的视觉表征方式的特点。在此基础上,运用扎根理论,以开放性编码形式归纳总结使学习者更有效解读视觉表征内容的效用特征。在此过程中,也发现了目前课堂教学中存在的某些问题。

为拓宽学生的化学视野,丰富学生的实践应用能力,以“烃的衍生物”复习课为例,介绍了在高中有机化学内容复习中采用“主题式复习”的意义和流程。将“认识肉桂酸乙酯”作为真实情境开展主题式复习,在“结构探究、性质探究、合成探究”3个环节引导学生类比分析相关图谱和科研成果、推断解决真实的综合性问题,从而构建有机物结构测定、性质与结构关系以及逆向合成的认知模型,进一步形成化学学科的核心观念。

以普通高中高一年级学生为研究对象,研究样例学习中采用正误样例学习、提升正误样例变异性对学生测验成绩和认知负荷的影响。实验结果表明:高变异正误样例组的测验总成绩显著高于正确样例组;在近迁移测验中,采用正误样例学习、提高正误样例变异性无法显著提高测验成绩;在远迁移测验中,高变异正误样例组测验成绩显著提升;正误样例学习相比正确样例学习可以有效降低学习认知负荷。建议在化学符号技能教学中采用高变异正误样例学习,可有效提升学生测验成绩;积极采用正误样例学习降低学生认知负荷。

基于扎根理论对“学习强国”平台中化学家的报道进行了质性分析,提炼、归纳化学家身上所具有的品格,从而构建了化学必备品格要素的结构体系。该体系以化学学科领域特有的品格、科学领域普遍具有的品格、各个领域普遍具有的品格等3大维度为框架,包括热爱化学、绿色化学意识、批判质疑、严谨求真、求索创新等11个品格要素,这为理解化学必备品格提供了参考。

学生化学实验水平存在过程评价难、客观评价难、个人评价难的问题。运用Explain Everything软件对实验进行全程记录,提升评价的准确性。结合过程评价模型,将学生在实验中的表现数据化,提升评价的客观性。根据学生在实验过程中的贡献赋值,生成个人评价数据,绘制数据“画像”,实现评价的个性化。

针对教材中铜与浓稀硝酸演示实验存在反应过于剧烈无法控制、出现倒吸现象、反应缓慢及有毒气体外逸等不足,运用主体附加组合法,设计带支管和玻璃漏槽的分液漏斗、带支管的硼硅酸盐圆底烧瓶等仪器组合成新的演示装置,并达到仪器简约化、操作简捷化、现象可视化、过程环保化、体验艺术化等效果,有效达成“以实验创新促进素养发展”的实验教学导向。

不锈钢皂是用304不锈钢制作的肥皂,其有效性和原理存在争议。设计了跨学科融合实验,包括不锈钢皂的效果检验、原理探究与创新自制等3个主要环节。实验结果表明,不锈钢皂不能除菌,但能去除异味;其原理是物理吸附作用,而不是通过生成二价铁离子或三价铁离子与异味分子反应;可以通过物理打磨或化学腐蚀不锈钢表面、添加有效成分等多种方法自制不锈钢皂。实验基于生活情境中的真实问题,融合了化学、物理、生物、医学、通用技术等多学科知识和方法,培养学生解决跨学科问题的能力。

乙酸乙酯的制备与性质是中学化学的重要实验活动。乙酸乙酯在碱性条件下容易发生水解,但制备时却用碱性的Na₂CO₃溶液收集,这很容易引起学生的困惑。基于Arduino平台设计数字化实验,利用多传感器同步检测,从多角度定量比较乙酸乙酯分别与Na₂CO₃和NaOH溶液反应的差异,并探讨温度、浓度和搅拌对反应的影响,旨在帮助师生深度理解乙酸乙酯与Na₂CO₃和NaOH相互作用的差异。研究发现,虽然在化学热力学上自发,但乙酸乙酯在常温和搅拌条件下与饱和Na₂CO₃溶液几乎不发生反应,在非饱和Na₂CO₃溶液或较高温度下则可发生,而不管在何种条件下与NaOH溶液均能发生强烈作用。由此,基于数字化实验,为常温下饱和Na₂CO₃溶液可用来收集乙酸乙酯提供了充分的证据和理由。

针对教材和文献中次氯酸光解实验的不足之处,利用数字化实验从光照条件、氯水浓度、传感器、实验表征等方面探究次氯酸光解实验成功的关键因素,测得溶解氧、pH和氯离子浓度的数据为支持多重表征次氯酸光解过程,帮助学生通过实验促进对次氯酸分解反应的理解,发展学生证据推理与模型认知、实验探究与创新意识等化学学科核心素养。

颜色是缤纷世界的重要组成部分,热致变色微胶囊的颜色随温度变化而变化,具有“可视、可玩、可教”的特点。本科普实验以热致变色微胶囊制备为切入点,从分子结构选择到微胶囊制备和表征,讲述热致变色现象中的化学原理,提高中学生对生活现象的观察力和探知力。本实验操作过程简单、实验现象贴近生活、实验原理易于推广,可以培养学生的基础操作能力,有利于提高学生从理论到实践的转换水平,提升科创探索的设计和动手能力。

化学中有相当多的问题,不能用单一的方法或理论解决。课堂教学中应鼓励学生善于发现不同物质的结构与性质之间的差异,提出疑惑,并从定性、定量等多重角度,甚至挖掘新的视角,用科学的证据去推理解决问题,从而提升学生的学科关键能力与学科核心素养。

发展小学生对科学本质(nature of science, NOS)的理解是国际科学教育的重要目标。小学生的认知发展具有阶段性,教师应根据小学生的认知发展阶段设计符合小学生认知发展水平的NOS教学。适当的NOS教学能够改善小学生对NOS的理解,但小学生对NOS的理解较难从“素朴”水平提升到“充分”水平。后续研究应充分关注小学生的认知发展水平,结合显性反思性教学方法以及去情境化活动和情境化活动,探索适合不同认知发展阶段小学生的更为有效的NOS教学策略。

从基本概念、常见反应类型和机理出发, 对第37届中国化学奥林匹克(初赛)有机试题进行了解析,以供读者参考。

民国时期,催化概念藉由中小学化学教科书开始获得较广泛认知。民初壬子新学制下,高等小学阶段的“理科”教科书常于氧气、硫酸等章节隐含涉及催化概念。中学阶段则多在第4学年的化学课进一步详细介绍。壬戌学制施行后,关涉催化概念的课程也有相应变动,小学阶段基本不再具体涉及,而多推至初中和高中。此时期初中化学多含于“自然”或“混合理科”课程中,催化概念的呈现,除氧气、硫酸等传统内容外,也始见于一些新兴催化技术如催化合成氨等。高中化学对催化概念的介绍则多见单列专题式的讲解,陈义较深,真正体现高中的“高级”之处。