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基于化学四重表征的教学设计--以“醋酸电离平衡常数的测定”一课为例

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湖北师范大学学报（自然科学版） 2024年第1期44卷 98-103页

作者：刘江燕方园李圳平湖北师范大学化学化工学院湖北黄石435002 监利市第一中学湖北荆州433300

传统课堂教学更加倾向于理论知识的单方面传授,不利于学生的全面发展。手持技术作为一种现代化的教学辅助工具,具有实验仪器灵敏、实验现象明显、实验数据精确等优点,能够将化学反应中难以理解的微观实质可视化、数据化、曲线化,帮助学... 详细信息

传统课堂教学更加倾向于理论知识的单方面传授,不利于学生的全面发展。手持技术作为一种现代化的教学辅助工具,具有实验仪器灵敏、实验现象明显、实验数据精确等优点,能够将化学反应中难以理解的微观实质可视化、数据化、曲线化,帮助学生建构化学四重表征思维。以醋酸电离常数的测定一课为例,结合手持技术实验开展基于化学四重表征的课堂教学研究,着力发展学生的化学核心素养。

关键词：四重表征手持技术电离常数化学核心素养

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基于四重表征的观念建构“离子反应”教学

中学化学 2024年第3期 5-8页

作者：马民许宏生李平均安徽省利辛县第一中学 236700 安徽省涡阳第四中学 233600

“离子反应”是中学化学的核心概念,其体现了“微粒观”和“变化观”2个学科基本观念,也是发展学生“宏观辨识与微观探析”等学科核心素养的重要知识载体。究其内涵,就是要学会从离子视角看酸碱盐在水溶液中的化学反应及其发生条件,明... 详细信息

“离子反应”是中学化学的核心概念,其体现了“微粒观”和“变化观”2个学科基本观念,也是发展学生“宏观辨识与微观探析”等学科核心素养的重要知识载体。究其内涵,就是要学会从离子视角看酸碱盐在水溶液中的化学反应及其发生条件,明确宏观现象的背后必然有其微观本质,归纳出物质及其变化的共性和特征。所以能否从离子视角认识化学反应是构建“微粒观”及“变化观”的关键。

关键词：学科核心素养微粒观中学化学观念建构离子反应四重表征宏观现象知识载体

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基于“四重表征”的盐类水解平衡影响因素实验探究

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化学教育(中英文) 2024年第17期 102-108页

作者：孟超越蔡晓庆温州大学化学与材料工程学院

以“四重表征”教学模式为指导，设计了一系列手持技术数字化实验探究盐类水解平衡的影响因素。借助石蕊溶液的变色现象，直观呈现硫酸铵溶液在水解平衡移动过程中的宏观变化，利用pH传感器测定硫酸铵溶液水解平衡移动过程的pH曲线，两... 详细信息

以“四重表征”教学模式为指导，设计了一系列手持技术数字化实验探究盐类水解平衡的影响因素。借助石蕊溶液的变色现象，直观呈现硫酸铵溶液在水解平衡移动过程中的宏观变化，利用pH传感器测定硫酸铵溶液水解平衡移动过程的pH曲线，两相结合，进而推测微观反应原理并以符号形式进行表征，从而提高学生的思维转化能力、宏微结合能力、科学探究能力和证据推理能力，落实化学学科核心素养，也能为相关的教学提供素材。

关键词：盐类水解平衡四重表征手持技术数字化实验硫酸铵

四重表征思维模式在高中化学教学中的应用研究

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四重表征思维模式在高中化学教学中的应用研究

作者：刘乐聊城大学

学位级别：硕士

新一轮课改中,强调了培养创新型人才的重要性。化学是一门研究物质变化的学科,是与能源、材料及生态环境等领域关联密切的一门学科。教育部于2017年对普通高中化学课程标准进行修订,提出化学学科素养,强调在教学中应贯彻立德树人根本任... 详细信息

新一轮课改中,强调了培养创新型人才的重要性。化学是一门研究物质变化的学科,是与能源、材料及生态环境等领域关联密切的一门学科。教育部于2017年对普通高中化学课程标准进行修订,提出化学学科素养,强调在教学中应贯彻立德树人根本任务,弘扬科学精神,提升学生化学学科思维,培养创新型人才。四重表征是宏观、微观、符号以及曲线四方面的表征,培养学生四重表征思维模式能够有效促进学生化学学科素养的形成。因此,在高中开展培养学生四重表征思维模式的教学研究具有重要意义。首先,通过文献分析法,阐述了研究背景,梳理了国内外研究现状,界定了“宏-微-符-曲”四重表征相关概念,并以认知主义、人本主义、建构主义及知识迁移等理论开展教学研究;其次,分析了“宏-微-符-曲”在《普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)》和高中化学必修1(人教版)教材中的相关内容;接着,通过问卷调查法和访谈法在临沂市某所高中开展中学化学四重表征教学现状调查,并对调查结果及访谈记录进行分析;而后,基于前期分析结果,结合教学实际,提出培养学生四重表征思维模式的教学策略,并选取“离子反应”“碳酸钠和碳酸氢钠的性质与应用”“化学键”教学内容为载体,设计贯穿四重表征思维教学策略的教学设计并进行教学实施。教学实施后,设计学生评价表以及测试题对学生进行调查,并结合学生访谈,分别从定量、定性两个方面对学生化学四重表征思维模式的发展情况进行分析。调查结果表明:基于培养学生“宏-微-符-曲”四重表征思维的教学实践,一方面极大的激发了学生化学学习的兴趣及课堂学习的参与度,并对发展学生宏观、微观、符号及曲线表征水平具有促进作用;另一方面,对于发展学生化学学科思维能力,形成发散思维,并运用该思维进行发现问题、认识问题及解决问题具有积极的促进作用。

关键词：四重表征思维模式高中化学教学设计

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氧化还原反应的四重表征研究

氧化还原反应的四重表征研究

作者：蒋鹏华东师范大学

学位级别：硕士

氧化还原反应相关概念的教学中存在灌输、死记硬背等缺乏对知识的理解和多手段表征等问题。开展氧化还原反应的有效教学需要寻找、开发适合氧化还原知识的表征手段。本研究提出了氧化还原反应的四重表征,即宏观表征、微观表征、符号表... 详细信息

氧化还原反应相关概念的教学中存在灌输、死记硬背等缺乏对知识的理解和多手段表征等问题。开展氧化还原反应的有效教学需要寻找、开发适合氧化还原知识的表征手段。本研究提出了氧化还原反应的四重表征,即宏观表征、微观表征、符号表征和量化表征,对氧化还原反应相关概念进行表征,每种表征细分为三个水平。通过文献研究、纸笔测验和访谈研究发现了高中生氧化还原反应相关概念表征水平较低。基于文献研究和理论分析,本研究构建了基于四重表征的氧化还原反应相关概念的教学模型,并进行了教学实践。教学干预前后分别对研究对象进行了氧化还原反应相关概念的四重表征能力测验和个案访谈。本研究围绕“目前高中生氧化还原反应四重表征现状如何?”“氧化还原反应四重表征教学模型如何构建?”“应用氧化还原反应四重表征模型的教学成效如何?”展开研究。本研究由三个子研究组成,最终得到的三个研究结论如下:（1）学生在氧化还原反应表征能力水平整体比较薄弱,其中以量化表征维度尤为突出。从个案访谈中得知造成氧化还原反应相关概念理解困难的原因主要是知识量大、知识过于抽象。（2）结合现状调查结果与文献研究,构建了基于“宏—微—符—量”四重表征的氧化还原反应相关概念的教学模型,该模型包括①教学目标确立:塑造四重表征能力;②塑造四重表征的路径:循序表征、模型构建和迁移应用;③塑造四重表征的教学方法:动画演示、绘制概念图、列式计算和实验操作。（3）基于“宏—微—符—量”四重表征的氧化还原反应教学可以提高学生的氧化还原反应相关概念的表征水平,其中以符号表征与量化表征的提升最为显著。

关键词：四重表征氧化还原反应教学模型

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高中化学四重表征实验教学设计及实践研究

高中化学四重表征实验教学设计及实践研究

作者：杜蕊黄冈师范学院

学位级别：硕士

新课程改革要求教学应体现以学生为主体,鼓励学生自主探究。四重表征(宏观表征-微观表征-符号表征-曲线表征)与化学核心素养中“宏观辨识与微观探析”维度紧密相关,体现了化学学科的学科特点。将四重表征运用于实验教学中,加强学生实验... 详细信息

新课程改革要求教学应体现以学生为主体,鼓励学生自主探究。四重表征(宏观表征-微观表征-符号表征-曲线表征)与化学核心素养中“宏观辨识与微观探析”维度紧密相关,体现了化学学科的学科特点。将四重表征运用于实验教学中,加强学生实验探究能力的同时将微观层面中的化学反应实质外显,帮助构建学生认知结构,充分发挥实验教学的学科功能与价值。本文对四重表征开展文献调研,设计学生问卷和教师访谈了解当前实验教学和四重表征的应用现状,对其存在的问题原因进行分析后总结归纳出高中化学四重表征实验教学设计原则,对“钠及其化合物”中的部分实验进行教学设计并运用于教学实践,最后采用教育统计法对结果进行分析得出研究结论。本文主要包括六个部分,第一部分为绪论,主要对高中化学四重表征实验教学的研究背景、意义、研究现状进行阐述后明确本文的研究目的、内容、方法、思路。第二部分对相关概念和理论进行界定。第三部分设计学生调查问卷和教师访谈对高中化学四重表征实验教学的现状进行调查,分析发现:(1)对实验教学的重视不够,教师开展实验教学的频率偏低;(2)教师将四重表征教学模式运用于化学教学的意识薄弱。第四部分根据文献分析和教学调查后提炼出教学设计应当体现出适用性、安全性、简便性原则,选择“钠与水的反应”和“碳酸钠和碳酸氢钠与酸的反应”进行教学设计。第五部分将教学设计应用于实际教学中,结果发现学生宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知、科学探究与创新意识等三个维度的化学核心素养水平有所提高,也能够促进学生对曲线表征类型题目的理解与掌握。为此,提出以下基于四重表征的高中化学实验教学策略:(1)重视四重表征实验教学模式,将其运用于教学实践;(2)提供动手实验机会,提高学生课堂参与度;(3)及时更新教学观念,利用现代化技术辅助教学;(4)呼吁社会各界高度重视数字化实验教学课程的建设与发展。第六部分对本研究的成果进行总结与反思,以期能丰富高中化学四重表征实验教学的案例库,并为当前一线教师的教育教学提供参考。

关键词：高中化学四重表征实验教学教学设计及实践

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核心素养视域下四重表征在高中化学应用研究

核心素养视域下四重表征在高中化学应用研究

作者：龚宇哈尔滨师范大学

学位级别：硕士

随着教育改革在全国范围内的深入进行,新课改要求各个学科教育应以核心素养为中心,形成由点成线,最终构建跨学科、系统性的知识网络结构。四重表征理论以微观粒子与宏观现象的统一、化学符号与化学反应的转换、数据图表与化学过程的描述... 详细信息

随着教育改革在全国范围内的深入进行,新课改要求各个学科教育应以核心素养为中心,形成由点成线,最终构建跨学科、系统性的知识网络结构。四重表征理论以微观粒子与宏观现象的统一、化学符号与化学反应的转换、数据图表与化学过程的描述,将现阶段高中化学知识体系有机地结合在一起。同时要求同学在理论学习过程中,有较高的全局性思维。因此,对于高中化学教学推广四重表征理论与新课改的要求不谋而合。近年来对四重表征理论的研究在国内蓬勃发展,相关理论已经成熟,为化学科学的四重表征理论的普及奠定了理论基础。本文以SOLO分类理论、建构主义理论、信息加工理论为指导,结合当前国内外关于四重表征的研究现状和已有研究成果,以化学平衡为切入方向,通过问卷调查的方式以哈尔滨市某重点中学高二年级为测试对象,进行相关测试,通过使用SPSS.21.0软件对测试试卷进行了相关分析,重点对比研究了不同班级和不同性别的学生的四重表征转换能力的区别。通过比对实验的数据结果可以看出,学生们在各表现转化能力上还存在一定的问题。从曲线表征和微观表征向其他表征的转换能力均相对较弱,尤其是微观表征向曲线表现的转化能力最为薄弱。可能产生这种问题的因素是由于曲线承载了过多信息造成学生无法完成对有效信息的筛选,以及微观世界复杂多变而抽象,无法描述反应的微观实质,从而导致曲线表征和微观表征之间的相互转换能力变得十分薄弱。通过对不同班级的对比则发现实际成绩具有明显差距,且重点班显著高于平行班;通过对不同性别的比较发现男生和女生在大部分表征能力的转换能力上并没有明显差异,只有在宏观表征和微观表征的相互转换问题上男生略优于女生,而在符号表征的问题上女生要优于男生。基于以上数据的分析,本文为提高学生表征转换能力提出了一些建议:教师在教学中应重点培养学生对于图像信息的挖掘;加强多重表征之间的联系,养成多重表征的思维逻辑,并提高学生对于四重表征的认识和理解,加强学生四重表征转化能力的培养意识;教师应开发基于“四重表征”教学模式的教学案例,帮助学生充分认识和了解化学,提高对化学学习的兴趣,掌握化学学习的方式方法,全面提高学生的化学核心素养;学生应积极主动提高四重表征转换能力,希望给更多的教师在教授化学平衡这部分内容时参考。

关键词：四重表征化学平衡 SOLO分类评价理论

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基于手持技术的化学四重表征研究

基于手持技术的化学四重表征研究

作者：郑雁方湖北师范大学

学位级别：硕士

伴随着教育改革在国内的深入开展,教育信息化的发展已经迈向新的征程,教育信息化的价值日益凸显。化学作为一门以实验为基础的自然科学,化学教学也应不断发展变革,而手持技术作为一种数字化信息实验手段,将手持技术应用到化学教学中,已... 详细信息

伴随着教育改革在国内的深入开展,教育信息化的发展已经迈向新的征程,教育信息化的价值日益凸显。化学作为一门以实验为基础的自然科学,化学教学也应不断发展变革,而手持技术作为一种数字化信息实验手段,将手持技术应用到化学教学中,已成为教育现代化建设新的责任与使命。利用手持技术的曲线表征,与化学三重表征相结合所形成的“宏观-微观-符号-曲线”四重表征教学模式不仅能够对化学学科知识进行深层次的解析,同时四重表征思维模式能够进一步优化学生化学学科核心素养的发展,落实立德树人的培养目标。因此,加强手持技术与四重表征理论的相关研究不仅是顺应时代发展的要求,同时对于学生核心素养的培育具有极强的实践意义。本文以运用手持技术培养学生的化学四重表征能力为目的,采用文献研究法、问卷调查法、实验研究法以及行动研究法四种方法结合进行分析研究。首先通过文献研究法,了解国内外关于手持技术以及多重表征(三重表征、四重表征)的发展现状,梳理它们在国内外的产生、发展以及在教学实践中的应用,从而明确课题研究的意义和方向。在文献阅读分析与理论研究的基础上,基于德尔菲法开展对三重表征的实证研究,历时四个月,来自高校和中学的30位专家通过四轮问卷调查研究,最终建构包含19项条目的化学三重表征能力体系,通过专家对能力体系条目的提出与阐述,不难看出专家对于学生科学探究能力与信息技术能力培养的重视,从而为后续的研究奠定理论基础。基于课程标准的要求,对人教版普通高中化学教学教材内容的分析,针对部分教材实验教学内容的不足,引入手持技术开发设计“强电解质与弱电解质的定义”、“探究次氯酸光照分解的产物”、“探究影响盐类水解化学平衡的因素”、“化学反应速率影响因素的探究”四个手持技术教学案例。同时基于科学探究的步骤,梳理出四重表征教学模式的基本流程,以教材实验为载体,融入所设计的手持技术实验案例开发出《氯气与水的反应》的四重表征教学模式的教学案例,并开展教学实践研究,而研究对象选择的是水平相当的两个高一班级,因此得到的研究数据符合课题研究的要求,教学实践后,运用调查问卷法和访谈法的形式反馈实验班与对照班学生的教学效果差异,从而判断四重表征教学模式的效果。通过以上研究内容可以得到以下结论:(1)学生实验探究能力的培养与信息化课堂教学受到了专家的重视和关注,而作为信息技术与化学实验两者结合的产物,手持技术在中小学中的推广应用研究不仅契合新时代对于人才培养的要求,同时也能够有助于学生核心素养的培养。(2)基于手持技术开发设计中学化学实验教学案例,不仅能够对传统化学实验所存在的不足之处进行有效的补充,同时还可以促进教师课堂教学效果的提升,丰富和优化化学课堂教学,为手持技术的推广实施提供参考和借鉴。(3)通过教学案例开发和实践研究可得,基于手持技术的四重表征教学模式对不同阶段学生的提升都有一定的促进作用,并且该模式的教学得到了师生的一致认可,该教学模式不仅能够培养学生的多方面表征能力,同时能够促进学生核心素养的全面提升,增强科学探究能力,在中学教学实践上具有可行性。

关键词：手持技术三重表征四重表征应用研究

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促进四重表征的数字化实验教学研究

促进四重表征的数字化实验教学研究

作者：杨赵丹华东师范大学

学位级别：硕士

化学是一门以实验为基础的自然科学。实验探究的过程都需要记录实验现象进行宏观表征、描述微粒变化及其相互作用进行微观表征、用微粒符号表示化学变化进行符号表征,连续定量测定的实验还需要与化学变化过程相对应的数据、数据表、曲... 详细信息

化学是一门以实验为基础的自然科学。实验探究的过程都需要记录实验现象进行宏观表征、描述微粒变化及其相互作用进行微观表征、用微粒符号表示化学变化进行符号表征,连续定量测定的实验还需要与化学变化过程相对应的数据、数据表、曲线等数学表征。通过“宏观-微观-符号-数学”四重表征不仅丰富了学生心理上感知的内化形式,还能促进学生对抽象的化学知识的深刻理解。与传统实验相比,数字化实验通过传感器和数据采集器可以将测得的物理量实时转化为可定量表示的数据、曲线和图像,为数学表征提供了技术支持。在实验教学中借助数字化实验,不但可以呈现宏观现象,还可以将化学变化中难以观察到的微观变化通过数据、数据图和曲线等数学表征形式呈现。数字化实验不仅丰富了化学实验的探究方式,调动学生对化学实验的积极性,还可以促进学生对化学问题的四重表征,加深学生对化学知识的理解及掌握程度。本文拟在以下四个方面展开研究:（1）高中生对“离子反应”主题知识内容进行四重表征的现状。（2）建构促进四重表征的数字化实验教学模型。（3）运用促进四重表征的数字化实验教学模型进行“离子反应”教学设计。（4）促进四重表征的数字化实验教学成效研究。本研究主要采用了文献研究、问卷调查、教学干预和访谈研究等方法。得到了以下结论:实验组不同学业水平学生对“离子反应”主题知识内容进行四重表征的障碍和成因不同,三类学生都在数学表征上最为薄弱。本研究以“离子反应”为例开发了系列数字化创新实验,构建了促进四重表征的数字化实验教学模型。实施数字化实验教学前后学生对“离子反应”主题知识内容进行四重表征有显著性差异,学业优秀水平学生的数学表征提升更显著,学业中等水平学生的整体四重表征提升更显著。

关键词：四重表征数字化实验离子反应