聚焦化学学科中的跨学科实践活动,探讨其理论内涵与价值、要素与特征及教学模式的延展。化学跨学科实践活动体现义务教育课程的“综合性”与“实践性”,强调通过跨学科整合和具身化实践解决真实情境中的复杂问题,其核心价值体现在促进学科整合、推动教学变革、培育核心素养等。其关键要素包括主题选择、目标设置、情境创设、活动设计与评价方式等。还分析了STEM,STSE和SSI等教育理念对化学跨学科实践活动的拓展,阐明了这些教学模式如何丰富跨学科实践活动的设计与实施路径。

实验安全教育内容编写质量直接影响科学实验安全教育效果。美国科学教材《科学探索者·科学探究》将实验安全教育与科学探究相融合,凸显了实验操作规范(科学探究规范)、应急处理能力及学生安全意识等实验安全教育重要价值,其内容结构的逻辑性和层次性、形式设计的情境化与互动性、教学评价的过程性与反思性等教材编写特色,为我国科学教材实验安全教育内容编写提供了有益的借鉴和启示。

运用德尔菲法、层级分析法(AHP)设计并完善了跨学科实践活动汇报展示、成果作品2个评价量规,并将这2个评价量规在“水的净化及自制净水器”的展示课中应用,根据学生的汇报展示表现与产品成果质量提出跨学科教学的启示。

以自热食品中的自热包为真实问题情境,提出探究问题:自热包中各成分的作用是什么？运用科学探究方法,从物质变化和能量变化相结合的角度进行理论预测。基于变量控制法,设计实验方案。借助多种信息与数字化技术开展探究实验,获取实验数据并展开分析讨论,经查阅文献验证,最终得出探究结论。加深学生对反应热及其应用与调控的理解,提高对化学探究实验的兴趣,感受信息与数字化技术赋能化学问题解决的积极意义,促进多项核心素养的发展。

在对“发热袋的模拟制作”跨学科实践主题内容分析的基础上,制定跨学科实践教学目标,设计跨学科实践任务及教学流程,展示跨学科实践实施过程及学生学习的成果,培养学生的科学思维、科学探究与实践核心素养,并进行教学反思。

基于新时代科技发展背景下的跨学科微项目教学,以中国空间站电能供给方式展示电源的多种多样,帮助学生认识电源的供电原理及优势,发展其核心素养及体会化学的学科价值。呈现了4个项目任务的教学实录,开展了对电源的评价、模型认知、实践操作与电池优化等多环节教学。

以“沉淀溶解平衡”为主题,选择融入思政教育的“盐碱地的改良”为情境素材,并以此为整节课的挑战性任务。通过理论分析与实验探究,激发学生在与问题的持续交互过程中,逐步建构盐碱地改良的研究思路、建构沉淀溶解平衡模型、发展验证性实验模型,实现了沉淀溶解平衡的概念、原理等具体知识作为解决问题的工具被探索、被发现,同时实现了知识关联的结构化、认识思路的结构化、核心观念的结构化。通过对改良方案的逐步分析、反思、更新,培养学生实验探究的有序性、发散性与创新性。本节课有效促进了学生深度学习的发生与核心素养的发展。

以“酒驾的检验”为情境,围绕重铬酸钾溶液与乙醇反应展开高三化学实验探究复习课教学。选取未用强酸酸化的重铬酸钾溶液与乙醇不反应这一违反学生认知的实验结论展开探究,结合化学反应原理的相关知识,利用实验探究情境逐步展开教学,得出结论:重铬酸钾型酒精检测仪可利用比色检测呼气酒精及其含量,理论上可将重铬酸钾型酒精检测仪由比色型改制成示数型,增强高三化学实验探究复习课的有效性。

根据课标要求、教师教学现状调查和已有超分子的教学研究,发现强化教师对超分子内容的学科理解,挖掘其学科价值和教学价值,是开展超分子教学的重要前提。提出基于微粒间相互作用理解教学内容,建构基于微粒间相互作用的超分子认识模型,并据此设计出清晰的学生认识进阶路径。以化学史为情境,通过设置层层递进的教学任务,丰富学生认识视角,形成认识思路,实现由“分子构建”到“分子组合”化学思维方式的跨越。微粒间相互作用认识模型具有统摄性,能够为开展相关教学内容的实践提供参考。

吉布斯自由能是物理化学的基础概念之一。通过溯源高中化学课程标准和多版高中化学教材,回顾了吉布斯自由能在高中化学教材中的引入和发展过程,分析对比了6版教材中有关吉布斯自由能的内容。以人教版、鲁科版、苏教版等高中化学教材中对这一概念的引入、定义和阐述内容差异为着手点,对可能产生的迷思概念进行了分析,并提出了深刻理解课标变化、深入理解教材编写意图、深挖情境素材等3点教学建议。

旨在通过梳理相关实证研究文献,从国际视野探明理科教师对STEM教育认知的研究现状。首先,依据哲学要素(本体论、认识论和价值论),构建“教师对STEM教育认知范畴”的理论框架,并阐释各研究主题的主要内容。其次,搜集筛选2013-2024年发表的相关国际科学教育文献,对围绕该议题的24篇实证研究进行综述,主要涉猎4个主题(STEM教育的本质特征、STEM学科的关系、STEM教育的价值、影响STEM教育实施的因素等)。最后,基于综述结果和实际情况,对我国STEM师资培养和STEM教育实施提供5点启示与建议。

直觉是学生潜在的影响学习的重要因素,学生的直觉会导致学习过程中相异构想的产生,那些根深蒂固的直觉导致概念转变难以实现。在已有相异构想的研究基础上,提出直觉遵循的规则,运用自编问卷,对初高中217名中学生的直觉进行了探查。结果显示不同规则的直觉对学生相异构想的形成存在不同程度的影响,且初中生和高中生的直觉并不完全一致。根据对初高中40名学生访谈的结果,归纳了直觉产生的原因,并在此基础上提出了相应的教学策略。

基于初中化学的概念性知识,开发了一款沉浸式教育游戏“化学飞车”。学生通过操控赛车的左右移动,撞击符合题意的障碍物,获得加速激励,在最短时间内到达终点。撞击错误将导致赛车减速,并自动整理错题集。设置对照组、实验组开展效果检验研究,发现该游戏有助于提高学生的化学概念学习效果(p=0.001)。通过对游戏用户的调查还发现,玩家对游戏的设计性、内容性、可玩性和有用性的认可度均较高。

受中国古代玻璃熔制工艺的启发,用硅酸铝材质的耐火材料改进了蜂窝煤炉,制成了小型焦炭炉,并进行了燃烧测试,发现该设备可用于玻璃熔制实验。设计了普通玻璃和清代博山鼻烟壶玻璃的熔制实验,将二氧化硅、纯碱、碳酸钙的混合物和二氧化硅、硝酸钾、碳酸钙的混合物分别加入坩埚中,并在焦炭炉中加热,制成了透明的钠玻璃和钾玻璃。

挖掘明矾与活性炭的净水原理,采用对比实验,借助浊度仪和色度传感器,结合自来水厂净水过程的实际情况,设计实验方案探讨添加混凝剂和活性炭的顺序,得出合理实验结论。促进学生深入理解化学课程内容,发展学科核心素养。

荧光是一种电子跃迁导致的冷发光,在日常生活以及生化和医药等领域应用广泛。以小番茄模拟眼角膜,展示荧光染色在角膜检查中的应用;利用浸泡在荧光素钠溶液中的晚樱枝叶,阐释眼底血管荧光造影的原理;用水宝宝模拟荧光探针,用黄色小番茄模拟病毒,用红色小番茄模拟正常细胞,表达荧光在病毒核酸检测中的重要作用。

s区元素具有典型的相似性与周期性递变规律,提出了一种解释s区元素性质周期性递变的一般性思路:单调性递变规律一般来自“结构-性质”关系中的单一变量控制,而非单调性递变规律则来自多个变量控制。通过这种思路,进一步解释了s区元素性质的单调性、非单调性递变规律,包括沸点、密度、电极电势、离子化合物的稳定性与溶解性规律等。

同分异构体作为化学核心概念之一,其研究贯穿化学发展历史。系统回顾自 19 世纪早期以来同分异构体的发现、演变轨迹,深度剖析其在有机与立体化学领域的关键意义,梳理维勒、贝采里乌斯等化学家的重要贡献,阐明其对化学结构及立体化学理论的促进作用。同时详细阐述 20 世纪的精细分类与 X 射线衍射、核磁共振等现代技术应用,凸显其在材料科学、药物设计等领域的广阔应用潜力,为化学研究提供全面历史视角与理论支撑。