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关键词： 一流本科教育   有机化学   混合式金课   探索与实践  

摘要： 一流本科教育是一流的“教”与“学”的有机结合。按照本科教育“金课”建设的“两性一度”的要求，改革传统教学模式，创新教学方法，教学具有鲜明的时代特点，实现当今我国一流本科教育的建设总目标。“金课”的丰富内涵和实践过程对教师的教学和学生学习都有更高的要求，金课建设是整顿高校课堂秩序，重构课堂教学过程，提升教学质量和实现人才培养目标的核心要素，淘汰“水课”，打造“金课”，是课程改革在我国高等教育领域内的体现。

关键词： 有机化学   UbD理论   大单元   教学设计  

摘要： 《普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)》中提出以发展化学学科核心素养为主旨,构建全面发展学生化学学科核心素养的高中化学课程目标体系,对高中化学教学提出了更高的要求,传统教学模式不再能满足当下的教学需求,越来越多的教育工作者开始探索新的教学策略。UbD(Understanding by Design)理论主张以学习目标作为起点,强调教学评估先于教学活动,目的是促进学生对所学知识的理解,提升学生的知识迁移能力。笔者考虑采取将UbD理论与大单元相结合进行高中化学教学设计的方式,帮助学生解决学习问题,改善化学教学的现状,特针对UbD理论展开相关研究。首先,通过查找文献、阅读专著,确定以UbD理论指导高中化学的大单元教学设计为研究主题,基于UbD理论对高中化学的有机化合物“烃”的内容进行教学设计,形成“教、学、评”一体化的教学体系,进而明确研究背景、研究现状、研究内容与意义、研究方法与思路,并对涉及的基本概念和理论基础进行阐述,说明UbD理论的三个阶段,明确单元教学与大单元教学的区别与联系,确定格式塔心理学、建构主义学习理论和布鲁姆目标分类理论作为本研究的理论基础。其次,通过开展前期调查,分析UbD理论的可行性与必要性,一方面对高中学生发放调查问卷,了解学生的化学学习现状,另一方面对一线化学教师进行直接访谈,了解化学教师的教学设计现状,最终对调查结果进行统计与分析,可以初步判定本研究对促进高中学生学习、理解、迁移与运用化学知识有一定的探索意义。再次,基于以上内容,以系统性原则、科学性原则与“教、学、评”一体化原则为指导原则,构建基于UbD理论的大单元教学设计的操作程序,并选定“烃”作为教学设计的主题内容,参考大单元框架梳理高中化学的有机化合物知识,严格按照操作程序进行教学设计。最后,选定实习学校的一个班级为实验对象,开展以“烷烃”为主题的教学活动,在教学活动前,通过发放诊断测试卷,深入了解学生在学习有机化学基础模块存在的认知障碍,为了检验该教学设计策略的有效性与可行性,在教学活动后,发放调查问卷,分析学生的学习效果。由结果可知,该教学设计策略有助于促进学生的学科兴趣与学习效果发生正向变化,有利于学生进一步理解、迁移与运用化学知识。综上所述,基于UbD理论的大单元教学设计在高中化学改革中具有积极意义,有利于促进学生学习过程中产生深度理解,有效落实“教、学、评”一体化的教学体系,改善高中有机化学基础的教学现状。另一方面,此策略对教师的教学综合能力提出了更高的要求,也为其他单元内容的教学设计提供一定的参考。

关键词： 学习进阶   高中化学   认识有机化合物   教学设计  

摘要： 当前,学生需要掌握的知识量越来越大,课堂教学的时间却是有限的,导致学生在课堂结束后所保留的知识信息是零散、孤立的,这种矛盾让我们必须思考怎样更好地进行课程设计和教学。学习进阶是当前国内外针对科学学科进行教学研究的热点之一,能够帮助学生由低到高建立科学思维和知识体系,直到形成完整的科学大概念体系。本论文通过对“认识有机化合物学习”学习进阶框架教学设计进行分析,发现其可以引导学生理解有机化学核心理念,同时可以将学科知识整合起来,促进核心素养发展。“文献综述”部分,通过国内外关于学习进阶的相关理论研究进行说明,初步搭建学习进阶假设的理论基本框架。依据《新课标》教学目标和学业水平要求,结合对高中一线化学教师的访谈结果,确定“认识有机化合物”的核心概念。对选定的“认识有机化合物”的核心概念进行知识水平的划分,围绕经验、映射、系统、整合四个层次构建起“认识有机化合物”的学习进阶框架。继而以“认识有机化合物”的学习进阶框架,结合《新课标》的教学要求,设计基于学习进阶下的“认识有机化合物”的教学实践研究,包括教材分析、学情分析、课时分配、测评工具等要素,以及分节课时的教学设计。利用课后反思和测验卷检验方法,对有机化学学习的进阶教学设计和教学效果进行分析,将所得数据利用SPSS25.0软件进行处理,得出在有机化学学习中引用学习进阶的教学方法具有可行性和有效性,并提出相应的教学建议。本文通过对高中有机化学学习进阶的教学设计进行研究,得到以下结论:(1)确定了高中有机化学中“认识有机化合物”的学科核心概念为:“碳原子的成键方式”、“简单有机化合物的命名”、“同系物”、“同分异构体”、“同分异构现象”以及“氧化反应”和“取代反应”;(2)从证据推理和模型认知的角度出发,为“认识有机化合物”学习,设计进阶框架。(3)通过对“认识有机化合物”核心概念进阶教学实验分析,可以发现学生已经达到认识有机化合物中,碳原子的成键规律、烷烃的结构以及烷烃的性质的认知水平,由此证明构建进阶框架的教学方法是合理有效的。这种教学设计旨在呈现难度递增、层次递进的学习过程,从而有助于学生培养化学核心素养。

关键词： 有机化学   课程思政   系统命名法  

摘要： 全面推进课程思政建设，是落实高校立德树人立身之本的战略举措。以有机化合物系统命名法为例，阐述有机化学课程思政实施路径，潜移默化地把专业知识与思政元素绘制在同一“网络”之中，有效提高学生对自然科学的学习兴趣并形成专业认同，有利于培养大学生的职业素养和社会责任感。

关键词： 有机化学   课程思政   思政元素   教学设计   羧酸  

摘要： 为提高有机化学课程的教学质量，提高教学效率，丰富教学内容，在教授有机化学基本理论知识的同时，需推进落实立德树人的根本任务。本文通过对《有机化学》课程思政理论的探索，提出在教学手段上，运用多元教学方式，以提高思政效果；在教学内容上，融入思政元素，丰富教学内容。以期培养学生的爱国精神和家国情怀；增强学生的创新意识与创新能力；树立学生严谨的科学态度和高度的社会责任感；提升学生学习激情和专业认同感。最终达到《有机化学》课程思政教学的知识、技能和德育目标。

关键词： 高考   有机化学试题   马扎诺教育目标分类学   核心素养   认知层级  

摘要： 为适应新时代社会经济和科学技术的迅猛发展,培养国家建设需要的复合型、创新型人才,推进教育现代化,我国高考进行了一系列改革和突破。高考试题是高考改革的重要载体,是人才选拔的风向标,其命制思路对一线教师的教学实践有很强的指导作用。有机化学与生产生活息息相关,对解决当前人类面临的能源、环境等瓶颈至关重要。分析和研究高考有机化学试题有利于充分发挥高考的功能,帮助一线教师了解高考变化的趋势和动向,提升教学效率,培养学生的综合能力和学科素养。本研究基于马扎诺教育目标分类学,结合《普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)》和《中国高考评价体系》,构建认知过程、知识和情境三维度的分析框架,用以分析近五年全国卷(包括2018～2020年全国理综Ⅰ、Ⅱ卷,2021、2022年全国甲、乙卷)和浙江卷中有机化学的试题内容。认知过程维度侧重分析高考有机化学试题所处的认知层级,包含信息提取、理解、分析和知识应用4个认知层级,各个认知层级又包含多个要素,并为针对性分析有机化学试题,将认知层级与教学内容相结合,整合出有机化学主题下的认知维度表现期望;知识维度侧重分析试题所包含的知识类别,包括信息和心智程序两种类型;情境维度主要指向试题情境距离学生生活的远近及其专业程度,包含学科情境、日常生活情境、生产环保情境和学术情境4个类别。并基于所构建的分析框架,结合化学学科核心素养内涵,确立有机化学主题下的学科核心素养要求,分析试题对学科核心素养的考查特点。最后,基于分析的结果和结论,对教师有机化学的教学提出建议。研究结果发现,近五年全国卷和浙江卷有机试题所占分值变化浮动较小,全国卷在21%～33%之间浮动,浙江卷在20%～30%之间浮动。全国Ⅰ卷信息提取层级试题占比变化波动最大,全国Ⅱ卷的变化相对平稳;浙江卷和全国卷信息提取层级中回忆要素的占比均超过一半。甲卷、乙卷和浙江卷理解层级试题数量占比均成下降趋势;整合与符号化两要素在全国卷和浙江卷中占比相当。在分析层级方面,浙江卷以导出为主,全国卷以导出和分类为主;浙江卷每年都会涉及1～2道知识应用的试题,而全国卷相对较少;信息类型的知识是两者的主要知识类别,近五年浙江卷的信息类型知识占比均值达71.6%,全国卷占比均值达56.9%,且两者均以事实性知识为主;情境方面,全国卷多涉及医药领域,浙江卷多以学科情境为主;对核心素养的考查全国卷和浙江卷均主要集中在“宏观辨识与微观探析”和“证据推理与模型认知”2个维度,与素养匹配的认知层级主要为理解和分析层级,试题较少体现对“科学态度与社会责任”素养的考查。研究表明近五年全国卷有机化学试题重视真实情境的选用,浙江卷则多以学科情情为载体。两者均以信息类知识为主,兼顾心智程序类知识,侧重学生高阶思维认知层级的考查,试题能够较好的体现化学学科核心素养。本研究有助于一线教师了解高考有机化学试题的命制思路,有针对性的开展教学,增强教学效果,帮助学生形成学科思维,提升认知水平,发展化学核心素养。

关键词： 化学品风险评估   机器学习   电子-电离质谱   混合物毒性  

摘要： 数目日渐增长的化学品对环境安全和人类健康构成越来越大威胁,因此迫切需要改进化学品的监管策略。传统的通过体内或体外实验的方法费时费力,且存在滥用的伦理问题。定量构效关系(QSAR)模型已被广泛用于预测化学品的潜在危害。近年来,使用机器学习评估生物毒性的研究取得了重大进展。然而,大多数机器学习模型是通过选择单个生物毒性终点(或随机选择某种机器学习算法)和依赖于对化学结构准确注释的描述符来构建的。这会导致化学品的不合理监管。为了解决这些限制,我们首先提出了一个更合理的框架来对化学品的水生物毒性进行评估。在该框架中,每种化学品的生态风险都是基于其对多种水生生物的毒性信息得出;并且,最优模型是从21种机器学习预测模型中筛选得出。这些模型包括4种分子描述符和4种传统机器学习方法组合得到的16个模型,以及5种深度学习模型。特征重要性分析解释了分子性质与不同生物毒性间作用的异同。所提出的框架最终被用于从10000多种化合物中筛选高风险化学品。研究分析了毒性在食物链不同层级间的表现差异,发现高等生物可能面临着更严重的副作用。我们的研究最终为监管机构提供了一种更合理的危险化学品监管方法。此外,在许多场景,例如复杂的水环境中,很难确定未知化合物的准确结构。我们通过各种机器学习方法将有机化学品的电子电离质谱(EI-MS)与毒性终点联系起来,避开了描述符计算对化学品精准结构解析的依赖。通过预测化合物对梨形四膜虫的半生长抑制浓度和药物所引起的肝脏毒性,验证了提出方法的可行性。最佳模型在训练集和测试集中的预测结果均获得R2>0.7或平衡精度(BACC)>0.72的分数。通过选用不包含在数据集内的10个化合物进行外部实验,进一步证明了我们提出的方法在未知化学品毒性预测中的应用潜力。特征重要性分析使我们能够确定导致化学诱导毒性的关键质谱特征。最后,我们还预测了中草药提取物的毒性,证明了该方法在预测混合物毒性的可行性。总之,我们的方法在难以获知准确化学结构的领域中预测毒性具有很大的潜力。

关键词： 有机化学基础   反应机理   电子效应  

摘要： 新课标、新教材、新高考背景下，《有机化学基础》教学中可酌情渗透反应机理。它符合“素养为本”的新课标理念；有新教材物质结构知识作为支撑；有助于学生从容应对新高考挑战。详细阐述在有机模块中渗透反应机理的教学实践，始终把握“机理是手段不是目的”，要“酌情”“渗透”的原则。

关键词： 系统思维   问题链教学   能力测评   高中有机化学  

摘要： 随着社会的不断发展,世界变得越来越复杂。每个公民学习知识和解决问题都与系统思维息息相关,培养学生的系统思维势在必行。国际纯粹和应用化学联合会在2017年提出了将系统思维正式引入到化学教育中。但是在化学教育领域中,目前对系统思维的研究还处于发展阶段,尤其是在促进化学系统思维的教学方法和不同模块化学系统思维测评工具的开发上。通过对文献的梳理,对系统思维的概念进行界定,明确了问题链教学的内涵。在对系统思维和问题链教学进行理论分析后,从理论上说明问题链教学促进学生系统思维发展的可行性。研究调查了一线化学教师对系统思维和问题链教学的理解和应用现状,为本研究提供研究的必要性支持,并为设计促进系统思维发展的问题链设计提供依据。研究开发了化学系统思维测评工具,使本研究的实践结论更具科学性和可靠性。根据系统思维的内涵与特征,问题链教学应用现状以及对问题链的常见使用误区,结合化学学科的特点,提出促进学生化学系统思维发展的问题链设计原则。再根据问题链教学的设计原则,制定问题链设计模式,并设计五节高二有机化学问题链教学案例。再以绍兴市某高中两个平行班的学生作为对象,一个班采用所设计的问题链进行教学,进行教学干预,另一个班采用常规教学。研究采用单组前、后测准实验法,在教学干预前对两个班进行系统思维问卷的测量以及收集两个班最近一次正规化学考试成绩,确保两个班在干预前化学系统思维没有显著性差异。在教学干预后对两个班进行有机化学系统思维的测试。数据分析利用SPSS26.0软件,结果发现学生在经过问题链教学后,化学系统思维得到了显著性提升。综上所述,研究得到以下两个结论:1.问题链教学能够促进学生化学系统思维的发展,其中,整体性、涌现性和动态性维度有显著提高,整合性和复杂性维度未能提高。2.在设计促进化学系统思维的问题链时,科学性、贴切性是必须要达到的基本原则。情境性和探究性是优秀的问题链设计的共性。在此基础上,提出了问题链教学的设计流程:确定教学内容,设计主问题链,创设情境,设计子问题链,设计课堂总结。