石景山區教育委員會學術委員會簡介
石景山區教育委員會學術委員會成立于2018年9月，是石景山區委教工委、教委落實市、區“十三五”時期教育改革和發展規劃的重要舉措，是“形成師德高尚、業務精湛、充滿活力的教育人才保障體系”的區域教師隊伍建設目標的重要手段。
學術委員會目前有正高級和特級教師21人，主要職責是為石景山區教育高端、綠色發展提供專業引領與專業咨詢，為區域教育工作的教育教學改革、學科建設、教育教學評價、教育科研及成果等重要事務提供學術指導與學術評定，對較大型學術活動提出建議并推動與促進各級學術交流。從學術角度對區域教育發展提出可行性意見，為決策提供依據。
此外，每位學術委員會成員，還通過成立特級教師工作室的方式，傳播先進的教育教學理念和方法，以學習為主導，以研究為主體，以工作為主線，選拔、培養青年骨干教師，提升其教育教學、教育研究能力，促進其專業成長，從而形成一個個研修共同體，帶動石景山區教師隊伍的整體提高，進而促進石景山教育高標準、高質量均衡發展。
CONTENTS
目? ?錄
大概念統領下的《物質結構與性質》大單元教學設計與實踐——以《分子結構與性質》為例
? ? ?/王曉軍 鄭華 趙曉冉 佟豐...............8
立足常規課堂的化學微項目教學實踐研究——以“鐵花肥”教學例
? ? ? ? ? ? / 楊士鋒 趙研 王瑤................27
基于“皮亞杰-比格斯”深度學習評價模型的高中化學教學實踐——以全息交互技術助力電子云的深度學習為例? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? /劉華 王曉軍................41
基于全息交互技術和科學史探究共價鍵? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?/鄭華 趙研 .............55
全息交互技術支持下建構“晶體結構與性質”認知模型——以《“三塊冰的奧秘”——認識分子晶體》為例?
? ? ? ? ? ?/ 杜銳英 趙研 王瑤 ................70
特級教師工作室大事記
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （上接封底）..........90
【刊首語】
【“趙研特級教師工作室”刊】
趙研特級教師工作室簡介
特級教師? 趙研
趙研 中學化學正高級教師，北京市特級教師。首師大附屬蘋果園中學教師。曾獲得全國優秀教師，首都勞動獎章，北京市先進工作者等榮譽。
石景山區學術委員會核心成員，主持化學特級教師工作室和石景山區化學教研基地校工作，在項目式教學、單元整體教學、全息交互技術輔助教學等領域有一定研究。近年來，工作室和基地校陸續完成了《暖貼的制做》等16節項目教學的展示課、6節融合全息交互技術的單元整體教學研究課。本人和工作室成員二十多篇論文在《化學教育》《化學教學》《中學化學教學參考》《中國現代教育裝備》等全國期刊發表。
趙研特級教師工作室現有成員7人，來自全區5所學校 。工作室自成立以來，始終秉持“站穩課堂，聚焦
素養，研究教學，傳播思想”的理念，以深度學習理論為依托，以大概念為統領，以項目式學習為抓手，以全息交互為技術支持，構建“研討、實踐、反思”一體化的區域教師成長共同體，助力區域教師專業成長，在區域內起到了引領示范作用。?
? ? ?
工作室聘請何彩霞、黃燕寧等多位專家，每學期圍繞教育教學理論、項目式學習和化學學科核心素養等開展專題培訓和研討，不斷深化對理論和學科本體知識的理解，并積極開展教學研究與實踐。從2020年4月至今，工作室共推出了16節項目式教學的研究課，6節融合全息交互技術的現場課。
工作室通過導師與成員逐一溝通課題、教學設計和論文，并邀請專家進行論文寫作指導，成員的研究水平和反思能力不斷提高。2021-2023年工作室成員獨立主持的市區級課題6項，有20幾篇論文在核心期刊發表。
工作室導師
趙研：首師大附屬蘋果園中學教師 北京市特級教師 正高級級教師
工作室學員名單
王曉軍：北京教育學院石景山分院化學教研員 北京市骨干教師 高級教師
鄭華：北京市第九中學教師 石景山區學科帶頭人 高級教師
劉華：北京市京源學校教師 石景山區學科帶頭人 高級教師
趙曉冉：北京市景山學校遠洋分校教師 石景山區
學科帶頭人 高級教師
牛麗亭：北京市京源學校教師 石景山區骨干教師 高級教師
王瑤：首都師范大學附屬蘋果園中學教師 石景山區骨干教師 一級教師
楊士鋒：首都師范大學附屬蘋果園中學教師 石景山區骨干教師 一級教師
大概念統領下的《物質結構與性質》大單元教學設計與實踐
——以《分子結構與性質》為例
摘要：大概念是引領單元教學變革的核心理念,基于大概念的學習單元重構，有利于教師把握教學內容的本質和落實學生核心素養的培養目標。從大概念的確定與解構、教學目標的確定、學習活動的設計與評價等方面設計與實施《分子結構與性質》章節的教學，嘗試抽提大概念統領下大單元教學的設計策略。
關鍵詞：大概念；大單元教學；“教、學、評”一體化；物質結構與性質；分子結構與性質
以大概念統領具體知識，建立具體知識與大概念的對接，有利于促進學生從化學知識向核心素養的轉化，以大概念為統領進行單元教學，有利于教師把握教學內容的本質和關鍵，讓具體內容的學習服務于學生學科核心素養的發展[1] 。喻俊[ 2 ]等指出基于大概念教學的基
王曉軍 鄭華 趙曉冉 佟文豐
本模式：“解讀基本概念的教學價值→編寫基本理解和基本問題→創設有層遞性的學習活動→促進大概念理解的教學評價”，吳慶生[3]提出大概念單元教學的架構路徑：“選擇突出單元主題的大概念→確定次級大概念→編寫單元教學目標→創設學習活動”。可見，大概念的確定與解構、教學目標的確定、學習活動的設計與評價是大概念統領下的單元整體教學要解決的幾個基本問題。
1 大概念的確定與解構
圍繞大概念的教學，需要明確其下位概念及其相互關系，厘清概念體系的邏輯關系（通常以概念圖的形式），進而深入認識概念群的教學價值，找出關鍵性概念，圍繞關鍵性概念設計教學活動，以更少的概念，進行更深層次的教學，促進學生化學學科核心素養的發展。童文昭等[4]梳理了結構版塊的92個基本概念，將其分為原子結構、分子結構、晶體結構三類，并指出“結構微粒”“微粒間的相互作用”“微粒的空間分布”“結構與性質的關系 ” 是認識物質結構一般程序的四個核心內
圖1 大概念統領下的分子結構與性質教學架構
2 教學目標的確定
2.1 學生已有基礎
在初中和必修階段學生對原子結構有了初步認識，知道共價鍵及其分類，共價鍵分為極性共價鍵和非極性共價鍵。通過選擇性必修2第一章的學習，學生進一步認識能級，s 和 p 能級的電子云輪廓圖，能結合構造原理、能量最低原理、泡利不相容原理、洪特規則書寫1~36號元素基態原子的核外電子排布式和軌道表示式，還能應用核外電子排布解釋相關問題。
2.2 大單元教學目標
基于學生已有基礎及課標要求，《分子結構與性質》大單元教學目標的重點是鞏固與發展學生認識物質結構的一般思路（從“結構微粒?微粒間的相互作用?微粒的空間分布?結構與性質的關系”角度），該單元及課時目標如表1所示。
容。分子結構概念群中的關鍵性概念是共價鍵和分子的空間構型，梳理大概念統領下的分子結構與性質的教學架構，如圖1所示。
抽象概括
大概念
分子的組成與結構決定物質性質
次級概念
微粒間的相互作用
共價鍵
微粒的空間分布與理論分析? ? ? ?
價層電子對互斥模型
雜化軌道理論
分子的
極性
分子間
作用力
分子的
手性
微粒的空間分布
微粒間的相互作用
微粒的空間分布
概念
σ鍵 π鍵 鍵能 鍵長 鍵角
價層電子對
中心原子上的孤電子對數
sp雜化
sp2雜化
sp3雜化?
極性和非極性鍵
范德華力 氫鍵
極性和非極性分子
相似相溶原理
手性分子
認識
可以用原子軌道描述共價鍵，共價鍵的類型有σ鍵和π鍵；共價鍵的強弱與鍵能和鍵長有關，分子的許多性質和鍵角有關
價層電子對互斥模型可以預測簡單共價分子的空間結構；價層電子對指分子中中心原子與結合原子間的σ鍵和中心原子上的孤電子對；中心原子上的孤電子對數= 0.5╳(a-xb)
雜化軌道理論可以解釋簡單共價分子的空間結構
利用電負性判斷共價鍵的極性，鍵的極性對物質的化學性質有重要影響；分子的極性與分子中鍵的極性、分子的空間結構密切相關
通常分子間作用力越大分子的熔沸點越高，相對分子質量越大范德華力越大，分子的極性越大范德華力越大，氫鍵大大加強了分子間作用力；極性溶質一般能溶于極性溶劑
手性分子具有完全相同的組成和原子排列，但在三維空間不能疊合
事實支撐
常見分子的分子式
某些共價鍵的鍵參數
常見分子的空間結構
某些分子的鍵角
實驗證據+不同羧酸pKa數值
某些物質的熔沸點
某些物質的溶解性
典型分子球棍模型
毛皮摩擦過的橡膠棒使水流偏轉而四氯化碳不偏轉
結構與性質的關系
圖1 大概念統領下的分子結構與性質教學架構
解構細化
| 單元目標 | 課時目標 |
| 原子軌道的組成與結構決定共價鍵的組成與結構；共價鍵的組成與結構決定分子的組成與結構；分子的組成與結構決定物質的性質 | 課時1：知道共價鍵具有飽和性和方向性；從原子軌道重疊角度認識共價鍵的本質，能說出共價鍵的主要類型、特征和實質，能說明簡單分子的成鍵類型，能用模型、圖像和符號等正確表征簡單分子中原子軌道的重疊方式 |
| 課時2：理解鍵能、鍵長和鍵角的含義，能利用鍵參數解釋物質的某些性質，體會不同理論模型的價值和局限 | |
| 課時3-5：體會分子結構的多樣性和復雜性，逐步建立對分子空間結構的認識；了解雜化軌道理論的要點和類型（sp3、sp2、sp）；能運用雜化軌道理論解釋簡單共價分子和離子的空間結構；能運用價層電子對互斥模型預測簡單微粒的空間結構 | |
| 課時6：知道分子的結構是可以測定的，了解紅外光譜、X射線衍射實驗等在物質結構研究中的應用 | |
| 課時7-8：認識分子的手性，了解手性分子在藥物研究中的作用；在分析解釋實驗或事實的過程中，建構極性共價鍵、極性分子等相關概念：知道共價鍵可分為極性共價鍵和非極性共價鍵，能利用電負性判斷共價鍵的極性；知道分子可以分為極性分子和非極性分子，知道分子極性與分子中鍵的極性、分子的空間結構密切相關；能根據分子結構的特點和鍵的極性判斷分子的極性，并據此對分子的一些典型性質及其應用做出解釋 | |
| 課時9：認識分子間存在相互作用，知道范德華力是常見的分子間作用力，發現范德華力對熔點、沸點等性質的影響規律；知道氫鍵是常見的分子間作用力，能說明氫鍵對物質熔點、沸點等性質的影響 | |
| 課時10（整理與提升）：能利用圖示展現自己對單元的結構化理解，形成基于“認識思路”的結構化，內化“結構決定性質”的基本觀念 |
3 活動的設計與評價
以深度學習理論為指導，圍繞關鍵性概念設計教學活動和評價活動，通過“對話指導”與“反思指導”著力于從“基于教科書水準”上升到“超越教科書水準”，以點帶面，以更少的概念進行更深層次的教學，探索“教、學、評”一體化的化學路徑。
3.1 活動的設計
將分子結構與性質教學架構圖拆解成“共價鍵”、“分子空間構型”和“分子結構與物質性質”三個概念群，分別對應單元目標中的三個次級大概念，發揮關鍵性概念的統攝作用，逐步架構完整的物質結構觀，三個概念群的教學活動設計分別如圖2、圖3和圖4所示。
核心內容
教學輔助
從原子軌道重疊認識共價鍵的本質和特征
①全息交互技術
②科學史話
教學活動
設計意圖
以H2、HCl、Cl2、N2為例，結合電子式描述共價鍵的形成，能否形成H3、H2Cl和Cl3
知識回顧，學習鋪墊
預測s和p原子軌道重疊形成共價鍵的過程和結果
嘗試探索，發現問題
利用全息交互技術，探究H-H鍵中原子軌道的重疊方式
深入探索，分析問題
利用全息交互技術，探究H-Cl鍵和Cl-Cl鍵中原子軌道的重疊方式
深度學習，解決問題
嘗試從原子軌道重疊角度分析N2中共價鍵的形成過程
應用知識，學會思辨
從原子軌道重疊的角度，描述H2、HCl、Cl2和N2中共價鍵的形成
歸納整理，首尾呼應
（1課時）
從鍵參數認識共價鍵的強弱與分子的空間結構
鍵能數據
鍵長數據
鍵角數據
（1課時）
如何鑒別C2H6和C2H4，結合數據解釋原因
結合數據，分析解釋
結合數據分析共價鍵的強弱規律
結合數據，歸納論證
硫酸根是平面結構還是立體結構
展示多樣分子的空間結構
分析解釋，認識鍵角
圖2共價鍵教學活動設計
借助科學史和全息交互技術，將枯燥的理論學習變成探究活動，通過對話指導深化學生對于原子軌道重疊的認識，建構原子軌道的組成與結構決定共價鍵的組成與結構的次級大概念。通過共價鍵參數的學習，引導學生從微觀視角解釋分子性質及其變化規律，關注學生的論證過程，提升學生的證據推理能力。
核心內容
教學輔助
解釋多樣的分子空間結構
幾組典型分子的空間結構
教學活動
設計意圖
為什么BeCl2和C2H2分子呈直線型
“基態→激發態→sp雜化態”建構認識模型
（共3課時）
分析解釋BCl3和乙烯的平面結構
“基態→激發態→sp2雜化態”建構認識模型
分析解釋CH4的正四面體結構
“基態→激發態→sp3雜化態”建構認識模型
為什么CO2呈直線形而水呈V形（給鍵角）
應用認識模型分析問題；提出π鍵不影響分子空間結構的假設
為什么甲醛呈平面三角形而NH3呈三角錐形
尋找新證據論證假設，明確影響因素
認識價層電子對互斥模型
歸納論證，明確要素
感性認識到理性認識
紅外光譜
X射線衍射實驗
了解測定分子結構的物理方法；通過追問評價學生本節的認識水平
質譜法與核磁共振氫譜
預測多樣的分子空間結構
幾組典型分子的空間結構
分子空間結構的測定
測定分子結構的物理方法
（共1課時）
圖3 分子空間結構教學活動設計
將雜化軌道理論前置，目的是通過逐層遞進的學習活動設計發展學生的空間思維能力，從“結構微粒”成鍵方式變化的角度認識“基態→激發態”，從微粒間相互作用的結果（典型分子的空間結構）倒推s、p軌道可能的相互作用，創造性的認識“激發態→雜化態”，建構認識模型，然后應用認識模型解釋3原子和4原子分子的空間結構，強化學生對軌道表示式、s軌道、p軌道、sp雜化軌道、sp2雜化軌道、sp3雜化軌道的認識，建構共價鍵的組成與結構決定分子的組成與結構的次級大概念，發展學生的創新意識；在應用雜化軌道理論解釋CO2、H2O、甲醛和NH3空間結構的過程中，提出π鍵不影響分子空間結構的假設，并舉例說明（如乙烯和乙炔的空間結構）；從中心原子σ鍵的數目和孤電子對數目等角度分析分子空間結構的影響因素，建立價層電子對互斥模型。從理論解釋到模型預測，再到測定分子結構的物理方法，促進學生的深度學習。
在實踐活動中建構手性分析的概念，學生深入分析“水分子帶電，四氯化碳分子不帶電”的原因，從共價鍵極性和分子空間結構角度認識分子性質，然后從鍵的極性和分子的極性角度解釋物質的酸性、溶解性等。在分析物質汽化過程中感受分子間存在作用力，發現范德華力的一般規律，應用規律解釋鹵素單質熔沸點的變化，鞏固認識模型，通過解釋HX沸點的變化，發現異常現象，進而建立對氫鍵概念的認識，建構分子的組成與結構決定物質性質的次級大概念。
3.2 活動的實施與評價
表現性評價是撬動深度學習的引擎，課堂中的表現性評價不僅能服務于教師的教學，更重要的是通過情境中任務的解決和利用評分規則引導學生進行自我主導的學習，促進深度學習的發生和表現的改善[5]。教學設計與實施時，以教學目標為準則，圍繞學科大概念，設置合理的任務或問題，通過對話指導、反思指導與表現性評價促進學生大概念的建構與發展，系統設計指向觀念性認識（大概念）的作業和診斷學生知識與技能掌握
核心內容
教學輔助
分子的手性與物質性質
搭建球棍模型
教學活動
設計意圖
搭建HCFClBr分子的球棍模型
在實踐活動中建構手性分析的概念，結合化學史認同化學的價值
（共2課時）
大家搭建的球棍模型有什么關系
毛皮摩擦過的橡膠棒靠近水與CCl4液體
感受分子的“極性”，提出假設
分子的極性和什么有關（從一組問題入手）
分析問題，建立認知模型，尋找證據證明模型
有什么證據能證明你的結論（一組到一類）
應用模型解釋事實（酸性、溶解性等）
由分子組成的物質如何汽化
應用模型解釋實際問題，落實結構決定性質
認識分子間作用力，自主建立認識模型
結合數據談談你對分子間作用力的認識
發現并解釋物質熔點、沸點變化規律
依托認識模型分析H2O等沸點反常的原因
共價鍵的極性、分子的極性與物質性質
①物理演示實驗
②多樣的事實證據
分子間作用力與物質的性質
大量的數據證據
（共1課時）
應用規律解釋問題，發現異常現象（氫鍵
發展認識模型，建立氫鍵的相關概念
圖4 分子結構與物質性質教學活動設計
程度的作業，以共價鍵第一課時為例（如表2所示）。
| 教學目標 | 指向表現性評價或知識與技能的任務或問題 | 學生表現 | |
| 次級大概念 ：原子軌道的組成與結構決定共價鍵的組成與結構 | （診斷學生前概念的認識水平）從原子軌道重疊角度認識σ鍵的形成及特征 | 任務1：請以H2、HCl、Cl2、N2為例，結合電子式描述共價鍵的形成；請寫出H和Cl的價層電子軌道排布式，并畫出s和p原子軌道的電子云輪廓圖 【對話指導1】H2、HCl、Cl2、N2它們的共價鍵有什么不同？任務2：用圖示表示s和s原子軌道重疊形成H2共價鍵的過程和結果 【活動探究1】借助全息交互技術，拖動2個s軌道的電子云輪廓圖，記錄原子軌道的重疊過程。【對話指導2】與你的預測相比，你發現了哪些規律或問題？ 【追問1】現在你能解釋一下嗎？ 【教師講解】軌道重疊面積越大, 能量越低，越穩定。 | 【對話指導1】：極性共價鍵和非極性共價鍵【對話指導2】：拖動2個s軌道的電子云輪廓圖時，太近或太遠能量均不是最低，而且能量最低時的電子云輪廓發生了變化，這兩點我都沒有預測到。 【追問1】：重疊后電子云輪廓發生變化是因為重疊部分的電子云密度變大；不明白：為什么兩個成鍵原子沒有完全重疊，而是保持一定的核間距 【追問】：不能完全重疊是因為原子核間存在斥力 |
表2 共價鍵第一課時的實施與評價
| 【活動探究2】借助全息交互技術，從原子軌道重疊的角度，探究H-Cl鍵和Cl-Cl鍵的形成過程，記錄原子軌道的重疊過程 【追問2】H-Cl鍵為什么是“頭碰頭”的重疊方式，其它方向不行嗎？ 【證據】《物質結構》大學教材[6]【追問3】Cl—Cl鍵是“頭碰頭”還是“肩并肩”重疊取決于什么？ 教師投影展示并結合實物模型講解 【對話指導3】請從原子軌道重疊角度，對比H-H、H-Cl和Cl-Cl共價鍵的相同點和不同點 【教師歸納σ鍵的形成及特征】 | （一名學生的課堂表現）【追問】：這種情況最大重疊，能量最低 一個空軌道形成一個共價鍵；都遵循能量最低原理；s-s重疊沒有方向性限制，s-p和p-p重疊有，要考慮p軌道的相互影響。 | |
| 從原子軌道重疊角度認識π鍵的形成及特征 | 表現性評價1：從原子軌道重疊角度，分析N2中共價鍵的形成過程<指向認識角度的主動應用> （在與σ鍵的對比分析中，師生共同建構對π鍵的認識） | 發現3個相互垂直的p軌道在重疊時有不同于σ鍵的重疊方式1分，認識到有1個σ鍵和2個不同于σ鍵的共價鍵1分，滿分2分 |
大單元教學目標和課時教學目標，設計大單元學習活動和課時學習活動，圍繞教學目標系統設計評價體系（課前評價、課堂評價與課后評價），優化作業設計，細化“對話指導”與“反思指導”，開展“教、學、評”一體化的教學設計與實踐，并不斷進行系統反思，其一般流程如圖5所示。
圍繞“原子軌道的組成與結構決定共價鍵的組成與結構”這一次級大概念，以學生熟悉的分子組成為突破口，設計與實施共價鍵第一課時的教學。借助全息交互技術，從原子軌道重疊的角度探究σ鍵和π鍵的形成及特征，從不用考慮方向性的H-H σ鍵到需要考慮方向性的H-Cl σ鍵，再到需要考慮3個p軌道方向性的Cl-Cl σ鍵和N≡N鍵（1個σ鍵，2個π鍵）逐步深化學生對微粒間相互作用的認識。課堂評價直指次級大概念的認識水平，課后的作業設計既診斷學生大概念的認識水平又探查學生知識與技能的掌握情況。
4 大單元教學設計策略
以深度學習理論為指導，以化學學科核心觀念（大概念）為統領，將課程標準、不同版本教材和文獻等進行結構分解，明確大概念、課時概念及其概念群，確定
| 作業設計 | 1.指出乙烷、乙烯和乙炔分子中共價鍵的類型 |
||
2.說出共價鍵的主要類型、特征和實質 | |||
3.為什么Cl2中的共價鍵是σ鍵不是π鍵，而N2中有1個σ鍵和2個π鍵，結合圖示解釋原因 | |||
解構
流程
設計
理論
《普通高中化學課程標準（2017年版）》、教材與教
參、文獻等
大概念的確定與解構
大單元教學目標的確定
大單元學習活動的設計
課時大概念與情境
課時目標的確定
課時學習活動的設計
作業的選取與設計
對話與反思指導的設計?
“教、學、評”一體化設計
反思
實踐
（判斷表現）
優化
圖5 大概念統領下的大單元教學設計與實踐流程
[3]吳慶生.化學大概念單元教學的實踐與研究[J].化學教學,2021(08):38-42.
[4]童文昭,鄒國華,楊季冬.基于學習進階視角的化學核心概念的界定——以“物質結構”為例[J].化學教學,2019(02):3-7.
[5]周文葉.促進深度學習的表現性評價研究與實踐[J].全球教育展望,2019,48(10):85-95.
[6]物質結構/潘道皚等編.—2版.北京：高等教育出版社,1989.5(2021重印).182-183.
【注】本文發表在《化學教學》2022年第6期。
從關注知識的單課時教學到以化學學科核心素養為導向的大概念單元教學，概念教學的重心從知識的傳授轉向利用證據構建認識模型，對于教師和學生均提出了較高的要求。需要教師先進行系統思考，自上而下完成學科大概念的解構，確定大概念統領下的教學目標，選擇恰當的情境素材，設置梯度合適的教學活動或問題，引導學生循序漸進地建構大概念，并通過教學全過程評價診斷學生學的效果。需要學生轉變學習方式，從關注概念的結果轉向概念的要素及其相互關系，從知識的接受者轉變為學習的評價者和反思者。大概念統領下的大單元教學是撬動教學改革的有力抓手，其教學策略有共性也有特性，需要教師不斷的設計、實踐與反思。
參 考 文 獻
[1]何彩霞.化學學科核心素養導向的大概念單元教學探討[J].化學教學,2019(11):44-48.
[2]喻俊,葉佩佩.關注大概念的教學設計與實踐——以“氣體摩爾體積”為例[J].化學教育(中英文),2020,41(09):41-45.
摘要：項目式教學是以學生為主體，讓學生在真實問題情境中去研究和實踐，在此過程中獲得基本知識和技能、關鍵能力和必備品格，其功能和價值正是與新課標的要求相吻合，通過真實情境確立項目，能夠極大激發學生學習的興趣，促進學生學習方式的轉變，培養和發展學生的學科核心素養。
關鍵詞：鐵花肥 項目式學習 核心素養?
一、問題的提出
2017版（2020年修訂）新課標[1]中提出學科核心素養是學科育人價值的集中體現，是學生通過學科學習而逐步形成的正確價值觀、必備品格和關鍵能力。化學學科核心素養包括“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據推理與模型認知”“科學探究與創新意識”“科
作者1簡介： 王曉軍 北京教育學院石景山分院高中化學教研員，北京市骨干教師，榮獲北京市第一屆京教杯一等獎，華北區說課一等獎，全國說課特等獎，在《化學教育》、《化學教學》和《中學化學教學參考》等期刊發表論文十余篇，對大概念教學有一定研究。
作者3簡介：趙曉冉 北京市景山學校遠洋分校教師，北京師范大學博士研究生，石景山區學科帶頭人，石景山區兼職教研員，石景山區試題命制組成員。 曾三次獲北京市教學大賽一等獎，多次承擔市、區級研究課，公開課，為北京市“基礎教育精品課“錄制課程等。參與多項市區級教育課題，承擔研究課、撰寫并發表教育論文多篇。
立足常規課堂的化學微項目教學實踐研究
——以“鐵花肥”教學為例
楊士鋒 趙研 王瑤
學生學業成績、問題解決能力[3]、學生參與度[4]、學習興趣及合作和解決沖突技能[5]等方面都有很大的促進作用。但是在我國現階段，項目式學習并沒有得到普遍推廣和使用，特別是在常規課堂上教學應用的較少。本文以“鐵花肥”微項目教學案例為載體，探索在常規課堂上如何利用項目式學習促進學生化學學科核心素養的發展。
二、“鐵花肥”微項目整體規劃
本項目的整體設計思路為：首先，基于真實生活情景來確定項目主題；其次，在項目主題的引領下進行項目的規劃，包括項目的拆解、課時的規劃和后續的設計優化；最后，在前期充分準備的基礎上進行項目的實施。
開展項目式學習，首先是確立項目。確立項目時要基于課程標準、教學內容和學生經驗。項目的特征是真實的、有意義的和更加貼近生活，學生對此很感興趣，并且具有較強的可操作性。此外，項目的來源可以是社會性議題、當前熱點問題、工業生產問題或者身邊需要
學態度與社會責任”5各方面。這5個方面立足高中學生的化學學習過程，各有側重，相輔相成，體現了化學課程在幫助學生形成未來發展需要的正確價值觀、必備品質和關鍵能力中發揮重要作用。新課標要求教師要重視展開“素養為本”的教學，倡導真實問題情境的創設，開展以化學實驗為主的多種探究活動，重視教學內容的結構化設計，激發學生學習化學的興趣，促進學生學習方式的轉變，培養他們的創新精神和實踐能力。
新課標給予教學很多新的要求，我們要打破以前的單純為了傳輸知識的教學模式，新的教學要立足于學科核心知識，通過創設真實問題情境，提出實際問題，激發學生學習的興趣，鼓勵學生勇于探索，實現學生化學學科核心素養的培養和發展。在新的教學模式下，項目式教學的功能顯得尤為重要，項目式學習強調學生的自我導向學習能力，倡導以學生為主，教師輔助做出決策，注重學生實際獲得和核心素養的培養。國外的中小學進行項目式教學開始較早，已有的研究包括對項目式教學的案例和效果研究[ 2 ] ，結果表明，項目式學習在
化為內容問題為：①硫酸亞鐵的性質；②哪些含鐵物質可以轉化為硫酸亞鐵。?
第二階段是課時的規劃。根據項目內容要求合理規劃課時，所設計的課時要基本能囊括主要教學內容，明確每個課時需要完成的任務，具體問題、活動和素材等。要統籌安排課上和課下任務，教師需要指導的核心知識需要在課上完成，學生可以自主完成的任務放在課下完成。此外，在實施課上活動過程中，教師要加強管理，需要提醒小組明確分工，提高小組合作和交流的效率，課下給學生布置的任務中所提問題開放度要適當大一些，但是指向要明確，不能偏離主題，讓學生有抓手。
本微項目設計為2個課時，其中課下任務為：
1.學生查閱資料，了解黃葉病的原因、鐵花肥的治療機理；
2.學生查閱資料，了解鐵花肥的制作方法；
3.學生制作鐵花肥，并進行肥效測評。
而課上要完成的任務有：
解決的問題。最重要的是項目要能承載學科核心知識、學科思想方法和學生核心素養的發展。本項目“鐵花肥”的確立就是來源于生活中的一種現象“校園里種植的鐵樹葉子發黃枯萎”，引發學生的興趣，具有一定開放性和可持續性研究等特點，并且能承載化學核心知識，所以是有意義的項目。
確立項目以后，進行項目的規劃，分為三個階段。第一階段是項目的拆解，確立項目的基本問題、單元問題和內容問題[6]。基本問題是開放性和普適性的，，要符合完成項目的基本思路和框架，要有意義，值得不斷探究，能激發學生的好奇心，并且需要高層次思維。單元問題是與項目學習和教學單元直接相關，與教學目標相對應，能有助于學生回答基本問題。內容問題是封閉性問題，有固定答案，基于事實，有助于回答單元問題。本項目的基本問題為：①黃葉病的原因和治療方法；②鐵花肥治療黃葉病的作用機理；③鐵花肥的制作、保存和使用中的問題。涉及到的單元問題為：①鐵及其化合物的性質；②鐵及其化合物之間的轉化。再細
如下：
[引入] 校園里種植的鐵樹葉子發黃枯萎，是什么原因？如何治療？
任務一：小組匯報課下任務
[問題] 1.花木得黃葉病的原因和治療方法？2.鐵花肥治療黃葉病的作用原理？3.鐵花肥在使用和保存中的注意事項？
[學生活動] 3個小組學生進行匯報。
[設計意圖] 通過學生的匯報，聚焦核心知識——鐵花肥的成分FeSO4的性質。
[能力素養發展目標] 培養學生從實際問題中抽取化學問題的能力。
任務二：探究鐵花肥的核心成分——Fe2+的性質
[問題] 你會選用哪些試劑來探究FeSO4的性質，并說明依據？
[學生活動] 1.討論實驗試劑的選擇并匯報；2.小組設計實驗并實施和匯報；3.師生共同總結物質性質探究的一般程序。
1.學生匯報課下任務；
2.學生探究鐵花肥的有效成分FeSO4的性質；
3.學生探討鐵花肥保存和使用問題；
4.學生展示鐵花肥的制備過程及肥效測試結果；
5.學生對制作方法和肥效優劣進行評價、原因分析和提出改進意見。
第三階段是對項目進行優化設計。重新對項目進行審視優化，再次確認項目的設計是否具有較強的可操作性，能否引起學生的足夠興趣；項目的內容是否能夠承載學科核心知識、學科思想方法以及能否發展學生的核心素養。課時的設計以及課上和課下任務的安排是否合理，特別是課下任務學生是否具有可操作性。發現不足的地方要及時進行再設計、再優化。在這個階段，也要充分發揮學生的主體作用，多征求學生的意見進行優化。
三、“鐵花肥”微項目具體實施過程
“鐵花肥”微項目具體實施過程以課上任務為例進行說明 。課上任務分為2個課時 ，第1課時主要教學環節
[問題] 1.如何制作鐵花肥？2.如何測試鐵花肥的肥效？
[學生活動] 3個小組學生進行匯報。
[設計意圖] 學生通過任務完成能夠進一步鞏固和認識鐵及其化合物的性質和轉化。
[能力素養發展目標] 培養文獻查閱和信息提取，分類整理能力。
任務二：小組對成品和肥效進行自評和互評
[問題] 1.制備鐵花肥選取什么原料？依據是什么？2.選擇什么制作工藝？依據是什么？3.如何選取實驗對象？如何施肥？如何設定測試時間？
[學生活動] 1.小組成員自行進行方案的討論；2.小組之間相互評價方案。
[設計意圖] 學生能夠初步體會原料選擇、制備工藝的設計和優化、“需求”與“成本”之間的關心等實際工業生產問題；能夠體會化學核心知識和思路方法對生產、生活的指導意義。
[能力素養發展目標] 培養和發展學生科學探究與創
[設計意圖] 進一步建立和完善“價類二維”的認知模型和研究物質性質的一般思路和方法。
[能力素養發展目標] 能力上：培養學生對于陌生物質的性質預測、實驗設計、操作和評價的能力；素養上：培養和發展了學生的證據推理與模型認知、科學探究與創新意識的學科核心素養。
任務三：再探究鐵花肥的保存和使用問題
[問題] 基于FeSO4的性質，你認為在儲存或使用花肥時還需要注意什么？
[學生活動] 學生再討論和完善鐵花肥的保存和使用問題。
[設計意圖] 進一步建立起鐵花肥的性質和其保存、使用方法之間的聯系，提升學生對于物質“結構-性質-用途”三者關系的認識。
[能力素養發展目標] 培養學生從化學視角解決實際問題的能力。
第2課時主要教學環節如下：
任務一：小組匯報課下任務
價，設計如下簡化的評價方式：
評價內容主要是核心知識、能力和素養，具體包括：鐵及其化合物知識、信息提取和整理能力、小組分工協作能力、實驗操作能力、價類二維模型建立和科學探究與創新意識。
評價方式是針對學生的具體表現給與具體的分值，包括：①掌握Fe及其化合物的性質和轉化，初步設計性質檢驗、物質制備方案—20分；②具有文獻查閱、閱讀、信息提取和初步應用的能力—10分；③小組做好分工，進行有效信息整理和課堂匯報—20分；④能正確使用相關儀器—10分；⑤能初步構建價類二維模型并初步應用—20分；⑥對異常現象、產品好壞有正確的分析和判斷，并修訂方案—20分。
當然，具體分值的設置只是其中一種評價方式，針對不同的教學項目，要靈活采用不同的評價方式，其目的都是為了更好的促進學生的知識、能力和素養的發展。
新意識的學科核心素養。
任務三：小組對肥效優劣進行分析和提出改進意見
[問題] 肥效較好或不好的原因有哪些？如何改進和提高？
[學生活動] 小組討論和分析肥效優劣的原因，并且提出有針對性的改進意見。
[設計意圖] 鞏固化學核心知識并解決實際問題，進一步建立學科知識與實際生活之間的聯系。
[能力素養發展目標] 培養學生從化學視角解決實際問題的能力。
四、項目評價
為了更好的實施“教、學、評”一體化，達成項目式教學的目標，在項目式教學的實施過程中要制訂相應的評價方案。評價的形式可以多樣化，可以用階段性評價和終結性評價相結合的方式進行，甚至可以具體到一課時一評價，一周一總評的形式開展，對于微項目的評價可以更加簡化，例如設置用內容相對應的評價量表等。
本微項目實施過程中，融合階段性評價和終結性評
專門進行輔導。除此之外，在項目式學習的過程中，需要小組分工合作，但是有些小組分工不合理，有些學生成了旁觀者，沒有真正參與到小組活動中，教師都需要在此過程中適時指導，進行評價。
綜上，在常規課堂中實施項目式學習，具有重要的意義和價值，有利于發揮學科教學的育人價值，有利于促進學生的核心素養的培養和發展。我們教師要改變教學觀念，勇于嘗試和探索，要敢于放手，和學生一起解決問題，教學相長，最后一定會收獲驚喜！
參考文獻：
[1] 中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準(2017版)[S]. 北京：人民教育出版社.2020：3.
[2] 侯肖，胡久華. 在常規課堂教學中實施項目式學習[J]. 教育學報，2016（8）：14-4.
【注】本文發表在《教育家》2022年第8期。
五、項目反思
（一）經過在常規課堂上嘗試項目式教學，自己的教學觀念發生了很大的轉變。自己以前的教學更多的是為了傳授知識，往往忽視了學生的主體地位，即使在課堂上設計有學生活動，但是這種活動沒有讓學生真正的進入深度學習和研究，只是為了完成任務，學生缺乏足夠的思考，沒有深度研究和學習所掌握的知識是不牢固的。但是項目式教學是和學生共同確定項目主題，這樣就可以引起學生足夠的興趣，學生也會全身心的去研究、去學習，并且項目本身能夠承載學科核心知識，因此在項目實施過程中，學生在掌握核心知識的同時，也能促進自身能力和素養的發展。
（二）在項目實施的過程中，也出現一些問題。在布置的課下任務中，學生需要自己查閱文獻和收集有用資料，但是學生沒有太多的查閱文獻的經驗，很多學生都是直接用百度，導致收集的資料可用的不多，這時教師要及時輔導學生如何使用專用工具查閱文獻。另外學生也不太會設計和制作匯報用的PPT課件，這些都需要
摘要：電子云借助全息交互技術，將看不見的核外電子運動規律“可視化”，幫助學生發展空間視覺、空間定位和空間關系；在教學架構上采用“皮亞杰-比格斯”深度學習評價模型設計，并通過對回答問題學生的學習過程的記錄和反思，幫助師生評價“當下”思維發展程度，能很好地對概念的理解“追溯與修正”、“重構與遷移”，促進學生深度學習。
關鍵詞：深度學習評價模型；全息交互技術；電子云
隨著深度學習研究的深入，建構主義理論、TPACK理論、SOLO分類理論等逐漸受到教師的關注，相關研究主要體現在：教學實踐、試題分析與教學評價
作者簡介：楊士鋒 首師大附屬蘋果園中學化學教師，高三年級主任，石景山區化學骨干教師。教學功底扎實，專業能力較強，帶班成績優異；從教12年來，主持和參與了教育部子課題、北京市十三五規劃重點課題等多項課題研究；20多篇教學論文及教學設計獲獎；承擔了10余次市區級研究課，錄像課獲得全國基礎教育化學新課程實施成果征集特等獎。
基于“皮亞杰-比格斯”深度學習評價模型的高中化學教學實踐
——以全息交互技術助力電子云的深度學習為例
劉華 王曉軍
表1。
?圖1 “皮亞杰—比格斯”深度學習評價模型
表1 “皮亞杰—比格斯”深度學習評價指標
學生在概念轉變過程中是如何思考的，怎樣的設計能夠促進學生的修正、重構與遷移，需要對學生學習的“當下”進行記錄與分析，信息技術的發展改變了傳統的手工記錄方式，全息交互技術就是其中的一種，全息交互技術是以人為主體，人與全息技術進行信息交流，并
三方面。有關深度學習的評價研究：一是針對業已發生的結果進行評價；二是以針對行為的測量來說明這個結果，若從指導教學的角度看評價，這種借行為描述對業已達成狀態的刻畫，試圖反推實際教學中學習者知識發生的那個“當下”應該“發生”什么和如何“發生”的做法，顯然有隔靴搔癢之嫌[1]。當前高中化學教學評價方式仍以“學生語言表述、課堂觀察、學生作業、實驗方案、師生訪談[2]等”傳統評價方式為主，缺乏量化的對學習“當下”的評價。
1 “皮亞杰-比格斯”深度學習評價模型
殷常鴻等[1]根據學習過程中的具體思維發展過程構建了“皮亞杰—比格斯”深度學習評價模型，對深度學習發生的過程以及發生的當下進行評估，具體評估模型如圖1所示，并將學生對某一具體問題的思考從對概念理解層次（當下）和掌握的程度（知識深度）上進行劃分，根據構建的評價模型，構建了深度學習評價指標體系以評價深度學習的發生過程，用分值從1 分到7 分來表示不同等級的層次，每個等級的含義以及具體說明見
? ? ? ?鄒國華等[3]遵循學生空間認識規律和各階段課標規定的能力水平，基于學習進階理論，構建物質結構空間模型發展水平，電子云模型和原子軌道模型的空間能力預期水平如表2所示，如何設計活動促進學生電子云模型的建構，如何通過信息技術促進學生空間能力的發展，如何通過記錄學生的學習過程開展過程性評價，是教學要解決的關鍵問題。
? ?表2 電子云模型和原子軌道模型的空間能力預期水平
? ? ? ?基于上述分析確定本節課的教學目標：知道電子的運動狀態可通過原子軌道和電子云模型來描述，借助全息交互技術理解s、p軌道電子云的形成過程，理解電子云、電子云圖、電子云倫廓圖等概念；通過對s、p電子云發展變化的規律研究，形成思維模型，并用此模型預測d電子云，培養學生模型建構、模型應用能力和創新思維能力，促進學生空間能力的發展。
產生相互作用及影響，兩者會產生一個信息交換的過程，可能是單方面的反映，也有可能是雙方面的反映。
2 基于深度學習評價模型構建“電子云認知模型”
在電子云學習中，借助全息交互技術，以一系列核心問題為導引，按照“皮亞杰—比格斯”深度學習評價模型進行教學架構，及時記錄了學生“當下”的思維情況，展示了學生從淺層學習到深層學習的過程。
2.1 教學內容分析
原子結構知識包含兩個核心問題：①原子的核外電子排布；②原子核外電子的運動狀態，即原子軌道的概念。人教版教科書通過電子云輪廓圖的模式引出原子軌道的概念，與電子云有關的概念框架如圖2所示[2]。
2.3 全息技術助力電子云的深度學習
通過全息交互技術將電子云由傳統的“講授式”轉變為“探究式”，學生依托全息交互技術分組探究s、p軌道的電子云，借助驅動性問題完成概念的抽象、追溯、修正與重構。
1.初識全息發展空間視覺
在本節課之前，學生對電子運動狀態的理解停留在想象的層次，具體的空間形狀是“只可意會不可言傳”。學生第一次用全息交互技術操作認識H原子（1s）電子云（如圖4所示），通過操作、觀察和感知，將之前頭腦中的“電子云”形象化，具象化，結合教師的驅動性問題：“①1s電子云什么形狀？②小黑點的疏密表示什么？③請預測并畫出2s、3s、4s電子云輪廓圖？有哪些相似性和遞變性？”，對s電子云進行抽象、概括，形成低層次的新概念。學生通過交互技術對1s電子云的立體形狀，電子云輪廓圖中小黑點疏密的含義有了清晰的認識，由學生預測的2s、3s、4s電子云輪廓圖（如圖3所示）可以看出全息交互技術的使用幫助學生把看不見
2.2 教學設計架構
基于電子云的教學目標和“皮亞杰—比格斯”深度學習評價模型確定本節課的教學設計架構，如圖3所示。
核心問題?
模型發展線
問題線
學生課堂表現
思維層次
核外電子如何運動
原子內
盧瑟福模型
波爾原子模型
電子云模型
你認為核外電子是如何運動的
氫原子電子云全息交互
p電子云全息交互
預測2s、3s、4s電子云
s、p電子云全息交互
預測3d電子云輪廓圖
斯特恩蓋拉赫實驗與泡利原理
你認為核外電子是如何運動的
共價鍵模型
原子間
（共價鍵的教學）
描述1：電子分層排布
描述2：電子運動速度非常快
描述3：電子繞核運動
電子分層排布，以特定的軌道繞原子核作高速圓周運動
（描述1s、p電子云）
重述
綜述
抽象
追溯
修正
重構
遷移
（修正波爾模型，從電子運動特點、靜電作用解釋s、2p電子云特點）
（結合發展的電子云模型，描述核外電子運動特點）
（基于電子云模型，發展對共價鍵的認識）
應用 發展
應用 發展
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?圖5 p電子云模型
3.三探全息落實空間關系
在驅動性問題：“①2s-2p電子云的變化是否有規律，如果有規律是什么作用力在推動變化？②思考預測3d電子云形狀，并說出預測依據。”的幫助下，學生借助全息交互技術對s、p電子云進行了重新操作和反思，通過“看得見”的電子云模型，得出不同能層和同一能層是s、p軌道空間的關系，來“修正”、“重構”原子內部微粒間的相互作用，“①原子內部有原子核對電子的引力，2p能級電子能量大于2s能級，應在2s電子云的外側，原子內部還有電子對電子的斥力，要盡量遠離且空間伸展方向對稱；②3d電子云插空3p電子云，且形狀對稱，像風車或者花瓣；從空間組成來看：球形的s電子云由一部分組成，啞鈴形的p電子云由兩部分組成，d電子云應該花瓣形由四部分組成（如圖3所示）”。需
的化學原型客體從感性的層面上升成為理性的化學模型，刺激學生的空間視覺，幫助學生形象化的認識電子云和原子軌道，初步建立電子云思維模型。
? ? ? ?圖4 H原子（1s）電子云與電子云輪廓圖??
2.再用全息進行空間定位
學生第二次用全息交互技術操作認識p電子云（如圖5所示），教師也提出了幾個驅動性問題：“①p電子云什么形狀？②p電子云什么形狀？③p電子云有什么特點？”，全息交互技術分別展示了啞鈴型的p電子云和電子云輪廓圖，幫助學生發現p能級有3個互相垂直的電子云（px、py、pz），也可以說p能級有3個原子軌道，動態的全息交互技術幫助學生認識了s軌道和p軌道在空間的取向分布，建立了三維坐標的空間位置，還幫助學生從能量的角度認識電子云的特點，發展電子云思維模型。
表3是對學生學習過程中思維“當下”狀態進行的記錄和表述，可溯源學生思維 “當下”的層次，可判斷學生是否進行了深度學習 ， 不但可以反映出學生的認知結
要指出的是：雖然用了全息交互技術，但從學生的分析中可以得出學生思考的還是電子云形成的化學本質即微粒間的相互作用（原子核對電子的引力、電子對電子的斥力），并從s、p電子云的形成過程分析得出一定的規律，建構電子云模型，并從空間伸展方向和數學的角度進一步推理得出d電子的空間形狀，實現了從模型建構到模型應用的發展過程，即縱深變化的深度學習過程。
3 教學效果與反思
3.1 學習過程評價分析
課堂對回答問題的學生的學習過程依據“皮亞杰—比格斯”深度學習評價模型做了記錄（如表3所示）：
表3：回答問題學生“皮亞杰—比格斯”深度學習評價表現及問題
| 等級 | 問題或任務 | 學生表現 | 學生思維障礙或閃光點 |
| 重述 | 你認為核外電+-子是如何運動的？ | 能較規范描述核外電子運動特點（質量、速度、位置、軌跡）。 | 不能準確說出“測不準”原理。 |
| 綜述 |
| 抽象 | ①1s電子云什么形狀？小黑點表示什么？是電子嗎？小黑點的疏密表示什么？②p電子云什么形狀？有哪些特點？ | 熟練操作、應用全息交互技術，對s、p電子云特點及相關概念能很好的理解和概括。 | 無 |
| 重述 | ①請預測并畫出2s、3s、4s電子云輪廓圖？有哪些相似性和遞變性？②畫出px、py、pz的電子云輪廓圖。 | 能根據預測畫出相應的2s、3s、4s、p電子云輪廓圖，并進行相應的解釋。 | 個別學生對不同能級s電子云的空間關系模糊。 |
| 修正 | ①2s-2p電子云的變化是否有規律，如果有規律是什么作用力在推動變化？ ②思考預測3p-3d電子云形狀，并說出預測依據。 | 關注學科本質，依據原子內部微粒間的作用力對新問題進行增調，正確預測3d電子云。 | 語言描述精彩“風車”、“花瓣” |
| 重構 | ①預測整理p、d、f能級的軌道數及能層能級與軌道之間的關系。②氫原子核外只有一個電子，那兩條譜帶能說明什么問題呢？ | 能正確整理能層能級和原子軌道的關系。能對光譜進行合理分析，得出電子自旋。 | 無 |
互評等評價手段，實現學生能根據其自身的問題發表“觀點”，自己或其他同伴可以隨時對該觀點進行建構、提升，完整記錄“當下”全體學生的思維狀態，有效地對全班概念理解層次和掌握程度進行合理評價，教師依據班級學生的“平均”思維水平，進行有效的教學調整，進一步發揮評價的教學價值。
通過教學實踐發現：“皮亞杰-比格斯”深度學習評價模型除了能評價學習的“當下”，還可以借助該模型設計概念理論課的教學過程。通過“重述”與“綜述”探查與發展學生的前概念，通過“抽象”、“追溯”、“修正”與“重構”逐步建構新概念，在概念的應用過程中實現“遷移”，促進學生的深度學習。
參 考 文 獻
[1]孫亞紅,熊輝,申敬紅,相紅英.“教、學、評”一體化的深度學習教學實踐——以“探究五大連池礦泉水補鐵功能”為例[J].化學教學,2021(01):46-51.
[2]李俊.融合學科核心素養的高中化學教科書編制——人教版《 物質結構與性質 》簡介[J].中學化學教學
構，還可以反映出學生的思維方式：對某個具體問題的縱向和橫向的綜合思考。
3.2 發揮全息交互技術優勢助力空間能力發展
微粒間相互作用（包括原子內部、原子間、分子間）非常抽象，學生看不見，摸不著，用傳統的實驗、分子模型、動畫等手段很難幫助學生理解，而電子云模型重點解決原子內部質子與電子、電子與電子之間的作用，是微粒間作用最基礎的部分，因此采用了全息交互技術，且所用全息交互技術課件由授課教師團隊與工程師共同研發，將抽象的概念原理可視化，交互性又允許學生按照一定的科學原理進行合理的模型建構和模型應用，幫助學生在質子、電子、原子水平上從結構的視角認識物質，進一步形成有關物質結構的基本觀念，提升化學學科核心素養。
3.3 開發人機互評、生生互評完善評價功能
本節課只對回答問題的學生進行了表現性評價，未達到對全體學生 “當下”的評價，后續會進一步設計和完善，借助全息交互技術完善人機互評、生生互評、師生
摘要：本文針對共價鍵教學特點和存在的問題，利用全息交互技術作為教學工具，引入到共價鍵教學環節中，同時和共價鍵發展史相結合，深刻揭示共價鍵成鍵本質和特征。整個過程通過嘗試活動、場景感悟、知識引申，概念遞進等，學生自主完善前概念，建構知識結構，增強空間思維，提升分析問題和解決問題的能力。
關鍵詞：全息交互技術 科學史 共價鍵
《普通高中化學課程標準（實驗）》[1]和《普通高中化學課程標準（2017年版）》[2]都對高中階段共價鍵的學習都做了明確的要求。學生認識和理解共價鍵的特征和本質，為后續學習《物質結構與性質》和《有機化學基礎》兩個模塊做了必備的學科基礎知識的鋪墊。
一、共價鍵的教學價值和科學史
1. 共價鍵的教學價值
參考,2020(03):6-9.
[3]鄒國華,童文昭,韓閩江.促進空間能力進階發展的物質結構空間模型教學分析[J].化學教學,2018,09:52-56.
作者簡介：劉華 北京市京源學校化學組教研組長、石景山區學科帶頭人。教學案例曾獲中國化學會第十五屆全國基礎教育課程與實施成果特等獎，在《中學化學教與學》、《創新人才教育》、《中小學數字化教學》等發表論文若干篇。教學風格活潑明快，善于激發潛能、挖掘潛能。在項目式教學、全息交互技術輔助教學等領域有著豐富的教學經驗。
基于全息交互技術和科學史探究共價鍵
鄭華 趙研?
礙。科學史和全息交互技術相輔相成，拓展了學生視野，打開了認識思路。
人類對物質結構的認識經歷了時間的洗禮，如果把科學發生的事件放在時間坐標上加以考察，這些事件不是孤立的，他既體現了科學理論的前后相繼關系，也體現了它存在的合理性和價值。共價鍵的發展見圖1[5]。
共價鍵是2020年人教版選擇性必修2《物質結構與性質》[3]第二章第一節的內容。學生在2020年人教版必修第一冊中，已從共用電子對角度認知共價鍵。本節的核心內容是在第一章原子軌道的基礎上，進一步從原子軌道重疊的視角認識共價鍵的本質和特征[4]。共價鍵理論在整個模塊中處于知識樞紐的地位，前面原子結構的知識為共價鍵的學習做好鋪墊，后面配合物結構的學習又是價鍵理論和雜化軌道理論的延伸和拓展。共價鍵理論還是有機化學學習的基礎之一，用于反應機理的預測、分析和解釋。
2.共價鍵的科學史
在共價鍵的教學中存在：理論性強、內容抽象，學生會出現困惑：為什么要提出這些理論？支持這些理論的證據是什么？科學史可以幫助學生更好地理解理論提出的背景，這些理論解決了哪些問題，還有哪些問題有待解決；然而，科學史畢竟離學生比較遙遠，學生很難建立起證據與理論之間的關聯，全息交互技術作為輔助教學工具，有助于學生深入理解理論，突破學生思維障
二、全息交互技術在教學中的作用
共價鍵的知識體系，理論性強、內容抽象，在具體教學中缺乏有效的教學工具，僅靠學生的空間想象能力和教師的講解，普通認知水平的學生理解較為困難。全息交互技術也稱虛擬成像技術，真正呈現3D的影像，裸眼可以從360°觀看影像的不同側面，并可以手動操作，能夠很好的輔助物質結構的教學。
全息交互技術輔助化學教學的作用
（1）增加學生的參與度：共價鍵這種概念理論教學，僅僅靠教師的描述和提問，很難調動和打開學生的思維空間。全息交互技術可以形象生動的輔助學生理解共價鍵的形成，并能讓學生積極參與到課堂互動，產生學習動機、生成化學認知。
（2）提供動態素材：教材中的文字描述和圖片只是一種靜態的展示，這樣讓概念理論知識更加抽象難懂。全息交互技術通過動態3D影像對原子軌道重疊的方向及重疊后原子軌道的變化給出生動形象的展示，還從分子體系能量變化給出定性依據，為共價鍵的學習提
時間
理論模型
理論概述
貢獻
1923年
路易斯
理論
分子中兩原子間以共用電子對吸引兩個原子核，每個原子都達到稀有氣體的原子結構
初步揭示了共價鍵不同于離子鍵的本質
1927年
價鍵理論
電子配對法
用量子力學解決共價鍵問題，兩氫原子各有一個自旋相反電子，隨原子軌道重疊會出現概率密度較大區域，氫原子在系統能量最低核間距處成鍵
闡明了電子配對的內在原因和共價鍵的本質
1930年
價鍵理論
雜化軌道理論
同一原子能量相近的原子軌道，在成鍵過程中重新組合成一系列能量相等的新軌道
解釋分子或離子的立體結構和穩定性
1930年
價鍵理論
雜化軌道理論
分子中的電子圍繞整個分子運動；
成鍵軌道、反鍵軌道和非鍵軌道；
能量相近原理、最大重疊原理和對稱匹配原理
能量最低原理、泡利不相容原理和洪特規則
解釋分子或離子的立體結構和穩定性
圖1 共價鍵的科學史
供多角度的動態素材。
（3）拓展思維深度：全息交互技術可以幫助學生在原有認知上發現問題，輔助學生分析問題，通過深入思考、深度學習，達到現有認知。
三、全息交互技術和科學史支持的共價鍵教學活動設計
1.整體教學結構
基于以上闡述設計整體教學流程如圖2所示。
核心內容
教學輔助
學科問題
設計意圖
從原子軌道重疊認識共價鍵的形成本質
①全息交互技術
②科學史話
以H2、HCl、Cl2、N2為例，結合電子式描述共價鍵形成。是否能形成H3、H2Cl和Cl3？
書寫H和Cl的價層軌道排布式，嘗試預測s和p原子軌道重疊形成H2、HCl、Cl2共價鍵。
利用全息交互技術，深入探討原子軌道的重疊方式
科學史話，提供資料，學生進一步探索原子軌道如何重疊。
嘗試用原子軌道重疊來分析N2中共價鍵的形成過程。
分析C2H6、C2H4和C2H2分子中的共價鍵類型
知識回顧，學習鋪墊
嘗試探索，發現問題
深入探索，分析問題
深度學習，解決問題
思考討論，理解本質
應用知識，學會思辨
圖2 整體設計思路
HCl、Cl2的原子軌道重疊變化及體系能量變化如表1所示。
表1 全息交互技術動態演示σ鍵形成過程
【學生追問】①為什么兩個成鍵原子沒有完全重疊，而是保持一定的核間距；②為什么采用“頭碰頭”方向重疊。
【科學史】利用科學史解決學生提出的問題。
2 關鍵教學環節
2.1知識回顧
【活動1】以H2、HCl、Cl2、N2為例，結合電子式描述共價鍵形成，并思考是否能形成H3、H2Cl和Cl3？
【設計意圖】通過電子式，回顧原子間通過共用電子對形成共價鍵，并分析形成共用電子對的電子是每個原子的單電子，因此也決定了共價鍵具有飽和性，為進一步學習做好鋪墊。
2.2 探究σ鍵的形成
【活動2】書寫H和Cl的價層軌道排布式，嘗試預測s和p原子軌道重疊形成H2、HCl、Cl2共價鍵。
【學生討論】畫法不同的可能原因：①原子軌道重疊應該按一定方向進行；②原子軌道重疊僅僅是簡單重疊嗎，有沒有軌道形狀的改變？
【全息交互技術】學生操作全息交互技術，通過按鍵拖拽原子軌道，當原子軌道按一定方向重疊時，其形狀和體系能量的均發生變化? 。全息交互技術演示H2、
| 原子軌道重疊（s-s） | 原子軌道重疊 | 原子軌道重疊 | 體系能 |
| （s-p） | （p-p） | 體系能量變化 | |
高
低
問題1解決：如圖1所示的價鍵理論闡述，兩氫原子各有一個自旋相反電子， 隨原子軌道重疊會出現概??
全息交互技術找到自我認識和已有理論的不同，嘗試去分析問題解決問題。同時運用共價鍵理論的科學史來解決學生提出的問題，讓學生感受科學理論的提出的合理性和存在的價值。
2.3 探究π鍵的形成
【活動3】請寫出N的價層軌道排布式，嘗試猜測氮原子的原子軌道如何重疊形成穩定的N2。
【全息交互技術】學生再次操作全息交互技術，通過按鍵拖拽p原子軌道，當兩個p-p原子軌道“肩并肩”重疊時，其形狀和體系能量的均發生變化，但此時重疊程度較“頭碰頭”小，體系能量較“頭碰頭”大。全息交互技術動態演示π鍵形成過程如表2。
表2 全息交互技術演示π鍵形成過程
率密度較大區域。如圖3所示體系能量隨著R的減小，不斷降低，當R=R0，出現能量最低值D，達到穩定狀態。??
問題2解決：價鍵理論提出：最大重疊原理。s軌道為球型，s-s原子軌道重疊時沒有方向性限制；s-p原子軌道重疊只有沿著p軌道的對稱軸方向重疊才能達到最大，如圖4所示；p-p原子軌道重疊也是沿著p軌道的對稱軸方向重疊才能達到最大。
【設計意圖】學生先嘗試猜想原子軌道的重疊方式，再通過全息交互技術發現自己猜測與已有理論的差異，并思考已有價鍵理論的重疊原則。整個過程學生在嘗試猜測過程中發現問題，通過討論找到問題，再借助
圖3 H2形成過程能量隨核間距的變化??
圖4 共價鍵方向性示意圖
出問題。嘗試活動學生的猜測可能合理也可能存在問題，學生如果不能及時得到反饋或者只是體驗錯誤的猜測，這種嘗試也是無效的。在此借助全息交互技術給學生的猜測做了及時的反饋，并通過重疊的方向性和體系能量的角度給出原子軌道重疊的本質。嘗試活動中，學生通過自主思考，并不斷修正完善自己的認識，對概念的理解更加深入全面。
2. 全息交互技術讓概念理論栩栩如生
全息交互技術軟件，操作簡單，動態畫面美輪美奐，讓課堂更加生動有趣。當學生們坐在三維立體影像前，不由自主開始學習。學生們思維活躍、互相交流，看著眼前清晰的畫面，將單純的文字符號記憶，轉變為在理解的基礎上的形象記憶，更能轉化為有效記憶。
3. 科學史豐富課堂教學
本文以時間為線索，將共價鍵發展過程以及在當時貢獻呈現給學生，一是解答學生在學習過程中提出的問題，拓展科學視野；二是引領學生從科學發展的角度學習并掌握相關化學知識的發展過程；三是科學史為理論
| 原子軌道重疊（p-p） | 體系能量變化 | 原子軌道重疊形成N2 |
高
低
【設計意圖】引導學生分析氮原子結合成分子的過程，從而發現p-p原子軌道的重疊方式不僅有“頭碰頭”，還有“肩并肩”的方式。從而學生認識到p-p原子軌道“肩并肩”的重疊是在“頭碰頭”基礎上形成的。加深對通過原子軌道重疊形成共價鍵本質的認識。
四、教學啟示
1. 嘗試活動有利于提升對概念的理解
本節課在探究σ鍵的形成過程時，給學生創設嘗試活動，通過猜測原子軌道重疊方式，并在嘗試過程中提
作者簡介：鄭華 北京師范大學碩士研究生，北京市第九中學化學教師，石景山區學科帶頭人。從教18年，一直堅持用心教學、用愛育人的教育理念，愛崗敬業、專心教育、嚴謹治學。曾獲石景山區教學大賽一等獎；多次承擔市區級研究課 ；獲全國中學化學教學設計一等獎；中國化學會課堂教學一等獎等；主持石景山區重點課題，所撰寫的論文在核心期刊發表，并在市區級評比中多次榮獲一二等獎。
依據，將其作為實際教學課堂中的過程，使化學課堂更加科學嚴謹；四是學生在潛移默化中接受科學史教育，感受科學理論發展的漫長和艱辛，體會科學家們大無畏的科學精神。
參考文獻
[1]中華人民共和國教育部制訂，普通高中化學課程標準（2017年版）北京：人民教育出版社，2018
[2]儲開桂 普通高中化學課程中“σ鍵和π鍵”的教材分析及教學建議. 化學教與學：2020（3）：81-83
[3]龍琪 宋怡 陳凱 共價鍵理論的教學地位、現存問題與解決策略. 化學教育：2016，37（4）：17-21
【注】本文發表在《中國教育裝備》2021年9月。
結構。學習晶體結構對于多數學生具有很大挑戰性，不僅需要學生從微觀視角認識物質，還需要學生具有相關的立體幾何知識和豐富的空間想象能力。實現晶體微觀結構可視化來幫助學生學習是目前必須思考的問題。?
本文利用全息交互技術（學習終端如圖 1）模擬典型分子晶體的微觀結構，全息屏中呈現立體結構影像，使抽象不可見的微觀結構可視化、動態化、具體化。多角度觀察并分析分子晶體立體模型過程中，建立微觀結構的空間立體感，提升空間思維能力，幫助學生深入理解微觀世界，自主建立晶體的認知模型。
圖1 全息交互技術學習終端
摘要：本文采用全息交互課件輔助教學，可自主操控的、立體的、動態的、關聯的晶體空間結構影像，降低了微觀結構的抽象性，為學生探究分子晶體的結構和性質提供技術支撐，為建構晶體結構認知模型和“結構-性質-應用”認知模型提供思維發展環境。
關鍵詞：分子晶體結構與性質 全息交互 認知模型??
一、問題的提出
選擇性必修2《物質結構與性質》第三章“晶體結構與性質”是從原子、分子水平上研究晶體不可見的抽象的微觀結構和堆積模型，與看得見摸得著的宏觀世界相比，微觀世界需要更多的想象力，圖片和實物模型展示都不足以讓每一位學生都深入、準確的認識物質的微觀
全息交互技術支持下建構“晶體結構與性質”認知模型?
杜銳英 趙研 王瑤
——以《“三塊冰的奧秘”——認識分子晶體》為例
構視角聯系地、宏觀地認識物質性質，進一步擴展物質結構認識的尺度層次，完善“物質結構與性質”的系統思維框架，建立系統、完整的物質結構觀。本章既是為學生認識物質結構建立了一個完整、有序、科學的認知結構，同時也是對前兩章內容和思路的延續、整合和應用。“晶體結構與性質”知識內容分析見圖3。
圖3 “晶體結構與性質”知識內容分析
“分子晶體”位于人教版高中化學選擇性必修2《物質結構與性質》（2020年出版）[2]第三章第二節第1課時，是學習幾種典型晶體內容的開端。分子晶體的知識內容分析如4所示，是在第二章“分子結構與性質”基礎上，建構分子晶體結構與性質的認知模型，為認識其他
二、“分子晶體”核心內容及其教學價值
普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）[1]指出：物質結構與性質課程模塊從原子、分子水平上認識物質構成的規律，以微粒之間不同的作用力為線索，層級性深入認識物質結構與性質之間的關系，建立對物質結構的統攝性觀念，提高學生分析問題和解決問題的能力，發展化學學科核心素養。在課標指導下，《物質結構與性質》知識內容整體分析如圖2所示。
圖2 《物質結構與性質》知識內容整體分析
第三章“晶體結構與性質”是“構建“原子-分子-晶體”三位一體內容的第三個重要組成部分。以幾種典型的晶體結構模型的形成和發展為主線，通過引導學生依次從物質的構成微粒、微粒間的相互作用、微粒的空間排布方式、微粒的聚集狀態有序研究物質結構，并從晶體結
個方面：
（1）微觀結構抽象性強，需要具備相關的立體幾何知識和豐富的空間想象能力。
分子晶體的構成微粒是分子，多原子分子體積大，分子結構、極性、取向、堆積方式各不相同，觀察難度大，數出并理解每個分子周圍的緊鄰分子是學習難點，不僅影響對分子密堆積特征的理解，也對探究氫鍵對冰的結構和性質的影響造成障礙。
本節課利用全息交互技術呈現立體的、動態的、直觀的干冰、冰、可燃冰的晶體結構，降低微觀結構的抽象性，為學生多角度觀察、分析、認識分子晶體結構特征提供思維載體，促進對分子晶體結構的認識和理解，突破難點，實現能力進階。
（2）知識內容綜合性強，要求激活的內容量大，激活內容的層次多。
認識分子晶體結構和性質需要調用“原子結構與性質”“分子結構與性質”“晶胞”等多層認識視角和分析思路。學生雖然有相關知識儲備，但無法將認識晶胞與認
典型晶體提供認識框架和分析思路，為全面認識物質結構及結構對物質性質的影響奠定基礎。
二、學生學習“分子晶體”的基礎和困難分析
通過前2章和第三章的學習，在知識上，已掌握原子結構與性質的關系、分子結構與性質的關系，以及物質的聚集狀態與晶體的常識。在方法上，能夠從原子、分子視角認識物質構成的規律，能從這2個層面分析元素性質和物質性質。還能夠從“晶胞大小和形狀，微粒種類、數目、空間位置”有序認識晶胞。在能力上，初步形成認識分子結構與性質的微觀視角：? ? ? ? ? ? ? ? ? ?建立“結構-性質-應用”思維框架，具備一定分析和解決問題的能力。
在學習“分子晶體”中，學生的主要障礙包括以下2
構的微觀視角和分析思路。并借助分子晶體模型說明分子晶體中的粒子及粒子間的相互作用，以及范德華力與氫鍵對分子晶體結構與性質的影響，從晶體結構視角認識分子晶體的微觀結構與宏觀性質之間的關系，建構“物質結構與性質”的思維框架（圖5⑤），形成結構決定性質的觀念，發展“宏觀辨識與微觀探析”和“證據推理與模型認知”“科學態度與社會責任”核心素養。本節課的整體教學結構如圖 6。
圖5 教學過程中“晶體結構”和“結構-性質”認知模型的建構過程?
識晶體結構有機關聯起來，還不能主動調用分子結構與性質認識視角來分析分子密堆積的本質原因，通過晶體結構預測物質性質時，依然呈現無序性。
本節課設置開放度不同的驅動問題，引導并激發學生的思維角度，使學生將零散的認識整合建構在晶體結構認知模型中。任務一的設問給出提示角度，在指向明確問題提示下，逐層逐點激活原有認知，建立認識角度間的推理關聯，形成完整系統的認識思路。任務二不再給提示角度，學生自主調用認知模型認識冰的晶體結構。任務四進一步增長問題的思維路徑，學生自主基于可燃冰的分子結構，主動激活晶體結構認知模型、“結構—性質—應用”認知模型，預測可燃冰的晶體結構、性質，并解釋相關問題。
三、全息交互技術支持的“分子晶體”教學活動設計
1.整體教學分析
本節課將從“構成微粒→微粒間相互作用→微粒的空間排布”認識分子晶體結構特點，建構通過晶胞結構認識晶體結構的認知模型（圖5 ③），形成認識晶體結
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 圖 6 教學流程圖
2.全息交互技術支持的問題設計
本節課在“認識干冰的晶體結構”和“認識冰的晶體結構”2個環節中2次采用全息交互課件觀察分子晶體的空間結構。將靜態的抽象的復雜的平面結構模擬轉化為動態的形象的直觀的立體結構，促進學生對分子晶體結構的理解和認識，幫助學生建立空間立體感，培養學生的空間想象力。相關的驅動問題和學生活動如下：
| 驅動性問題 | 學生活動 |
| 問題：請打開干冰晶體的全息交互課件，觀察干冰的晶體結構特點，并找出每個CO2周圍緊密相鄰的分子數？ 問題：請打開冰晶體的全息交互課件，觀察冰的晶體結構特點，每個H2O和其緊鄰分子的空間排布有何特點？ | （1）通過自由旋轉干冰晶胞的全息影像，觀察構成晶胞的微粒種類、數目、位置等。 （2）通過觀察多個無隙并置的干冰晶胞結構，找出每個頂角或面心CO2緊密相鄰的分子數目，歸納尋找方法。 （3）根據全息交互課件中的結構，反思并修正對干冰晶體結構的認識 （1）通過自由旋轉冰晶胞的全息影像，觀察構成晶胞的微粒種類、數目、位置等。 （2）觀察多個并置冰晶胞全息影像，輔助觀察平行六面體實物幾何模型，修正對冰晶體平行六面體結構的認識。 （3）觀察并尋找冰晶胞中每個H2O的緊鄰分子，認識氫鍵對冰的晶體結構的影響 |
3.關鍵教學環節
【引入】初步感知分子晶體
[問題0-1]在不同的晶體中，構成晶體的微粒是什么？
[素材0-1]4種典型晶體的晶體結構（見圖7）
[素材1-1]干冰晶胞的立體圖和實物球棍模型
學生活動：有序觀察干冰晶胞的立體圖和實物模型，依據認識晶胞的思路，有序描述干冰晶胞的結構特點：干冰晶胞的構成微粒是CO2分子，分子間相互作用是范德華力。晶胞呈立方體，每個頂點和面心各1個分子。每個晶胞中有4個分子。
[問題1-2]在無方向性和飽和性范德華力作用下，每個CO2周圍有多少個緊密相鄰的分子？依據分子結構與性質關系分析為什么？
[素材1-2]干冰晶體全息交互課件：
[素材1-3]由乒乓球模擬的面心立方密堆積模型、中心分子與12個緊鄰分子模型
[素材1-4]碘晶體和C60晶體的晶胞立體圖
學生活動：
[問題0-2]生活中哪些是分子晶體？舉例說明
[素材0-2]元素周期表和價態-類別二維圖（見圖8）
學生活動：觀察4種典型晶體的外觀、晶體結構、晶胞及構成微粒，了解晶體分類。調用元素周期表、價態-類別認識模型有序尋找常見分子晶體。
設計意圖：從宏觀到微觀、由表象到本質呈現對物質的認識規律，建立通過構成微粒認識晶胞，通過晶胞結構認識晶體的微觀視角。激活元素周期表、價態-類別認識模型，為后續尋找其他類型晶體，建立晶體間關聯提供方法支持。
【任務1】認識干冰的晶體結構
[問題1-1]依據晶胞的認識思路，觀察并思考干冰的晶體結構有哪些特征？
圖7 4種典型晶體的晶體結構
圖8 元素周期表和價態-類別圖
①晶體到晶胞的縮放 ②晶胞三維空間動態旋轉 ③面心/頂角CO2周圍緊鄰分子
構的一般思路，建立分子晶體的認知模型，發展“宏觀辨識與微觀探析”和“證據推理與模型認知”的化學學科核心素養。
【任務2】認識冰的晶體結構
[問題2-1]觀察并思考冰的晶體結構有哪些特征？
[素材2-1]微距鏡頭下冰花微視頻、冰塊和冰山圖片
[素材2-2]冰晶胞的立體圖和實物球棍模型
[素材2-3]底面為棱形的平行六面體幾何模型
[素材2-4]冰晶體全息交互課件：
學生活動：
①運用認識晶體結構的基本思路，觀察冰晶胞的立體圖、球棍模型和平行六面體幾何模型，小組間討論交流冰的晶體結構特點及分析思路。
②觀察冰晶體的全息交互課件，檢驗并修正自己的
①觀察干冰晶胞的立體圖和實物模型，分小組分別以面心或頂角分子為中心，數出1個CO2周圍的緊鄰分子數是12個。
②觀察干冰晶體的全息交互課件，分析并修正干冰晶體結構特點，歸納尋找緊密相鄰分子的思路，得出干冰晶體中CO2堆積方式是分子密堆積。
③依據分子結構與性質的關系，分析干冰晶體具有分子密堆積特征的本質原因是分子間相互作用只有范德華力。
④通過乒乓球結構模型、碘晶體和C60晶體的晶胞立體圖，體會分子密堆積。
[問題1-3]總結歸納認識分子晶體結構的思路是什么？
學生活動：回顧干冰晶體結構的認識過程，總結通過晶胞結構認識晶體結構的基本思路：晶胞的構成微粒微粒間的相互作用微粒的空間排列方式（外觀←位置←數目←堆積緊密程度）。
設計意圖：建構通過晶胞結構有序認識分子晶體結
①晶體到晶胞的縮放? ? ? ?②晶胞三維空間動態旋轉? ? ?③水分子周圍緊鄰分子
具有哪些物理性質？說出預測依據。
[素材3-1]某些分子晶體的熔點
[素材3-2]主族非金屬氫化物的熔點隨溫度變化圖
[素材3-3]范德華力、氫鍵、化學鍵的比較
學生活動：依據分子間的作用力都較弱，分析分子晶體的共同性質：熔點低，硬度小。依據范德華力比氫鍵弱，分析分子晶體的不同性質：同類物質中，含有分子間氫鍵的分子晶體比只含范德華力的分子晶體的熔點高。
[問題3-2]分子的不同堆積方式會對物質的哪些物理性質造成影響呢？
[素材3-4]0℃，冰和水的微觀結構圖
[素材3-5]冰和水的密度及其隨溫度變化圖
學生活動：先從微觀晶體結構角度，預測分子的不同堆積方式會影響到物質的密度。再分小組討論交流3個問題并從微觀結構角度給出合理解釋：①0℃，冰、水的密度相對大小？②冰剛剛融化時，密度變大，4℃后密度又變小？③若水分子間沒有氫鍵，世界會變成什
分析推理，得出冰晶體中H2O的堆積方式是分子非密堆積，分子非密堆積特征的本質是氫鍵（有方向性和飽和性）
③通過對比干冰和冰的晶胞模型、乒乓球模擬的密堆積和非密堆積模型，體會分子密堆積和非密堆積對晶體空間結構的影響。
[問題2-2]總結歸納分子晶體的結構特征有哪些？
學生活動：結合干冰和冰的結構特點，總結分子晶體的結構特征：①晶體的構成微粒都是分子；②微粒間的相互作用是分子間作用力即范德華力和氫鍵；③范德華力使得分子采用密堆積的方式排列，氫鍵使得分子采用非密堆積的方式排列。
設計意圖：運用分子晶體的認知模型，通過冰的晶胞結構認識冰的晶體結構，完善認知模型，進一步發展“宏觀辨識與微觀探析”和“證據推理與模型認知”的化學學科核心素養。
【任務3】認識分子晶體的性質
[問題3-1]根據分子晶體的結構特征，分析分子晶體
理、驗證、應用活動轉移，縮短了學習內容與學生的心理距離，為深度學習、遷移應用和創造性解決問題提供了支撐，促進學生思維品質的發展。
參考文獻：
【1】中華人民共和國教育部. 普通高中化學課程標準( 2017年版2020年修訂). 人民教育出版社, 2020, 36-45.
【2】馮品鈺,何彩霞. 發展學生認知模型的化學教學實踐. 教育與裝備研究. 2018, 4: 29-33.
【3】趙河林, 齊洪濤, 王磊. 從促進學生科學素養發展的視角研究高中化學新課程教材. 中學化學教學參考, 2009, 12: 3-8.
【4】王磊, 齊洪濤, 趙河林等. 高中化學選修模塊教材《物質結構與性質》對學生認識發展的影響研究. 化學教育, 2008, 1: 16-19.
【注】本文發表在《中國教育裝備》2022年2月（525期）。
么樣子？
設計意圖：認識氫鍵對冰的結構和性質的影響，對人類世界的重要性。構建微觀晶體結構與宏觀晶體性質之間的關系，形成結構決定性質的觀念。
【任務4】課后拓展：了解可燃冰
[問題4-1]拓展視野：了解未來的潛在新能源——可燃冰，作為化學工作者對可燃冰的未來發展提出合理建議。
學生活動：①閱讀教材P80：科學?技術?社會，了解可燃冰；②分小組分別從可燃冰的晶體結構、形成條件、開采價值、開采危害等方面查閱資料，以視頻短片、課件、展報等形式進行分享交流；③可燃冰未來產業發展提出建議
設計意圖：認識晶體結構知識在實際生產生活中的應用，培養化學知識服務人類的社會責任，發展“科學態度與社會責任”核心素養
全息交互技術支持下的課堂教學使學習從平面向立體，從文本向視窗，從接受向探究式的觀察、體驗、推
經驗，項目式教學案例《制作電池》在全國基礎教育化學新課程實施成果征集與評選活動中獲評優秀成果。
作者1簡介：杜銳英，北京師范大學碩士研究生，首師大附屬蘋果園中學化學教師，石景山區骨干教師。愛崗敬業、專心教育、嚴謹治學，深得學生愛戴和家長信任。曾獲全國說課比賽特等獎、北京市說課比賽一等獎、石景山區教學大賽一等獎，多次承擔市區級研究課；所撰寫的論文在核心期刊發表，并在市區級評比中多次榮獲一二等獎。
作者3簡介：王瑤，首師大附屬蘋果園中學化學教研組長，石景山區骨干教師。多次承擔市區級觀摩課、研究課、重要課程展示等。《原電池的“進化”之旅》入選全國中小學實驗精品課。在市區級教學大賽中也屢次獲獎? 。 對于項目式教學有著較為深入的實施
2023年9月，唐翠萍特級教師工作室的學員趙娜被聘為北京教育學院石景山分院政治學科兼職研修員（2023年9-2024.7）。
2023年10月，唐翠萍特級教師工作室的學員趙娜的文章《溫故知新 鞏固提升》發表于《北京考試報》。
2023年10月，唐翠萍特級教師工作室的學員趙娜在石景山區思想政治學科單元教學設計培訓研討活動中，作必修四《哲學與文化》第二單元“認識社會與價值選擇”的教學分享。
2023年10月，歷史特級教師工作室導師劉芳的文章《有效有魂，用心用情》，工作室學員臧家富老師的文章《扎扎實實為有效，心心念念求有魂—“中國古代法治與教化”一課的所思所想》在《中學歷史教學參考》上發表。
2023年10月，歷史特級教師工作室學員師雪峰論文《基于聯合教研的中學史地政心學科中勞動教育的研究報告》獲北京市科學研究論文活動優秀成果獎。
特級教師工作室大事記
（上接封底）
第二十期
2023年10月17日，趙研特級教師工作室與葛繼寧特級教師工作室進行了線上聯合教研，兩個工作室對《物質結構與性質》的教學研究與實踐進行了充分交流。
2023年10月19日，劉芳老師承擔的市視導課《史料研讀——以2023年北京卷第17題為例》受到好評，工作室成員臧家富老師參與了設計。
2023年10月25日，周春紅特級教師工作室邀請地理組區級骨干教師宋波老師以《從青澀到成熟一做好職業規劃》為題，給工作室青年教師做了主題分享。
2023年10月26—27 日，唐翠萍參加石景山——莫旗教育協作成果交流活動，做了“思政一體化”的專題報告，并對“思政一體化”分論壇做了專家點評。
2023年10月27日，丁慶紅工作室王凌云、錢莉莉、程健、閆冰老師參加北京市教學方式變革之中學課堂教學研討會，進行聽課、評課交流研討。
2023年10月12日，唐翠萍特級教師工作室邀請人大附中教研組長張帥做了《“四新”背景下的高三教學》講座。
2023年10月12日，劉世彬工作室邀請黃斌教授在工作室內進行了《學生認知技能的分布變化與經濟長期增長》的講座。
2023年10月13日下午，劉永江特級教師工作室舉辦本學期第二次研修活動，落實工作室培養計劃中的“提升學員教育情懷與人文素養”的相關設計。北京市特級教師、北京市首批正高級教師、《中學語文教學》雜志編委管然榮老師帶來主題為“《論語》對現代基礎課程教學的啟示——以語文學科為例”的講座。
2023年10月16日-11月10日，馬炳霞特級教師工作室接待來自山西長治實驗幼兒園園長和骨干教師，來園跟崗實習，工作室的老師們分別承擔半日活動組織、教研活動指導、案例分享、書香樂園課程交流等活動，取得良好效果，受到學習園長的好評。
2023年11月7-8日， 蔡吉組織高三英語聽力測評。
2023年11月8日，馬炳霞特級教師工作室接待大興區園長任職資格培訓班的學員來園參觀學習，觀摩了工作室陳露竹、劉艷玉老師組織的語言課體育課，馬炳霞園長做了題為“為教師專業發展賦能”的專題講座，活動受到園長們的一致好評。
2023年11月12日，丁慶紅工作室學員王凌云老師北京物理學會2022-2023年度教育教學科研課題《習題情境化的探索與實踐》結題。
2023年11月12日，丁慶紅工作室學員王凌云老師論文《習題實驗化的探索與實踐》獲北京物理學會優秀論文一等獎。
2023年11月12日，丁慶紅工作室學員程健老師申報課題《微項目式學習在高中物理教學中的實踐研究》，獲北京物理學會2024-2025年度教育教學科研立項。
2023年11月12日，丁慶紅工作室程健老師北京物理學會2022-2023年度教育教學科研課題《高中物理單元教學促進深度學習的實踐研究》結題。
2023年10月-12月，丁慶紅工作室王凌云、李學、錢莉莉、程健、閆冰老師作為核心成員參加中國教育學會重點課題《核心素養導向的高中物理診斷性評價》研究，研制高中物理診斷測試評價工具。
2023年11月，歷史特級教師工作室導師劉芳老師受北京市社會大課堂管理辦公室邀請，參與博物館專家團隊，編寫北京市中小學生“七個一”活動《學習方案設計指南》。
2023年11月，歷史特級教師工作室學員付建河老師承擔了市教研室、通州區教師進修學校聯合舉辦的同課異構活動展示課《中國古代的民族關系》。
2023年11月，歷史特級教師工作室導師劉芳老師指導工作室學員臧家富、吳文濤、段長波老師命題工作。
2023年11月2日，蔡吉組織區“高中英語課例研究”，古中鄭娜、李芳現場課。
2023年11月12日，丁慶紅工作室學員王凌云老師申報課題《利用物理攝影發展學生的學科素養》，獲北京物理學會2024-2025年度教育教學科研立項。
2023年11月12日，丁慶紅工作室學員唐玉敬老師申報課題《基于核心素養利用物理實驗創新提高學生創新能力的實踐與研究》，獲北京物理學會2024-2025年度教育教學科研立項。
2023年11月12日，丁慶紅工作室學員唐玉敬老師北京物理學會2022-2023年度教育教學科研課題《基于物理實驗創新提高學生創新能力的實踐與研究》結題。
2023年11月14日， 趙研特級教師工作室邀請何彩霞教授，做了《大概念統領教學》的講座， 通過一些生動具體的教學實例，增進了團隊教師的學科理解。
2023年11月15日，周春紅特級教師工作室邀請首都體育大學教育心理學副教授燕凌《如何做課題研究》。
2023年11月17日，蔡吉組織區“高三詞匯、語法寫作課例探討”；
2023年11月23日，歷史特級教師工作室邀請正高級教師、特級教師、中國歷史學會理事、北京市歷史教學研究會理事長李曉風老師做《中國古代民族關系》專題講座。
2023年11月12日，丁慶紅工作室學員錢莉莉老師申報課題《基于物理學史提升高中生物理科學探究素養的實踐研究》，獲北京物理學會2024-2025年度教育教學科研立項。
2023年11月12日，丁慶紅工作室學員李學老師申報課題《基于Tiacker軟件的高中力學實驗教學實踐研究》，獲北京物理學會2024-2025年度教育教學科研立項。
2023年11月12日，丁慶紅工作室學員李學老師北京物理學會2022-2023年度教育教學科研課題《利用智能手機開展高中物理項目式學習實踐研究》結題。
2023年11月12日，丁慶紅工作室學員李學老師論文《動量守恒定律關鍵點分析與高三備考建議》獲北京物理學會優秀論文三等獎。
2023年11月12日，丁慶紅工作室學員閆冰老師北京物理學會2022-2023年度教育教學科研課題《雙減背景下以合作學習提高高中物理教學效率的實踐策略研究》結題。
2023年12月6日， 周春紅特級教師工作室邀請石景山區特級教師安麗萍老師在工作室內進行了《教學設計的那些事》的主題講座。
2023年12月6-7日， 蔡吉組織高三英語命題工作；
2023年12月8日，馬炳霞特級教師工作室與大興區教研室的園長們，共同開展了語言領域的研究分享，圍繞工作室李瑩老師組織的大班語言活動辯論賽，開展深入的研究交流。
2023年12月8日下午，劉永江特級教師工作室舉行本學期第三次研修活動，主題為《基于元認知視角的教學設計的反思之道——一節數學公開課的前世今生》。活動由工作室負責人——數學正高級教師、特級教師劉永江老師主講。
2023年12月9日， 蔡吉組織高三聽力高考指導工作。
2023年12月12日，蔡吉組織區教師參加八十中“市聽說課同課異構”北大附中石景山學校胡占利 現場課。
2023年11月28日，劉世彬校長帶領校長工作室的部分成員參觀了外語實驗小學博物館課程。
2023年11月28日，劉世彬工作室邀請原人大附小校長鄭瑞芳，進行“生命健康與融合教育”的線上專題講座。
2023年12月，丁慶紅工作室學員李學、王凌云、程健老師作為核心成員參與區高三試題命制工作。
2023年12月，歷史特級教師工作室學員師雪峰老師在區級校本教研活動中進行了跨學科課程《唱響<國際歌>》的研究課。
2023年12月，歷史特級教師工作室學員雋軍寧老師的論文《一張莊票探歷史——圖片史料探究教學案例》發表于《中學歷史教學》。
2023年12月，歷史特級教師工作室學員雋軍寧老師的論文《凝練教學立意，堅定道路自信——“社會主義國家的發展與變化”教學設計》和工作室吳文濤老師的論文《新課改下信息技術在歷史教學中的有效運用》分別獲北京市教育學2023年度征文優秀論文。
2023年12月20日，馬炳霞特級教師工作室承辦的“推動學前教育內涵建設 促進幼兒全面優質發展——楊北幼兒園‘書香樂園’課程建設成果展示”大會。
2023年12月21日， 蔡吉、鐘淑梅組織“中學英語詞匯教學策略”區研討。
2023年12月22日下午，劉永江特級教師工作室舉行本學期第五次研修活動，活動邀請到首都師范大學杜宵豐博士，旨在提升學員們能規范、專業、科學地進行文獻檢索、整理與述評。
2023年12月16日，趙研特級教師工作室開展教學論文撰寫交流，王曉軍老師就《怎樣將課題（問題）研究轉化為論文》與大家進行了交流，鄭華、楊士鋒針對《如何將課例研究轉化為論文》進行了經驗介紹。
2023年12月27日，馬炳霞特級教師工作室的老師們深入開展科學領域研究，積極參與即將由農業出版社出版的“玩創未來”一書的錄制工作，宋春雷、胡小茜等老師，錄制了9節小班科學活動，取得良好效果。
2023年12月12日，歷史特級教師工作室導師劉芳老師擔任區教育科學“十四五”規劃2023年度重點課題《基于歷史解釋培養初中生史料實證核心素養的實踐研究》指導點評專家。
2023.年12月14日，蔡吉組織區研修“基于大單元的高三詞匯復習”。
2023年12月15日，歷史特級教師工作室導師劉芳老師為內蒙集寧四中的校長和老師做《學、思、行的統一——教師的專業化發展》講座。
2023年12月15日下午，劉永江特級教師工作室舉行本學期第四次研修活動，落實工作室培養計劃中的“提升學員教育情懷與人文素養”的相關設計，本次活動邀請北京市特級教師、北京市正高級教師陳禮旺老師帶來主題為《遙想孔子的課堂》的線上講座。
2023年12月15日，唐翠萍為集寧四中的教師和干部做提升學生內驅力的專題講座。
2023年12月18-27日，歷史特級教師工作室導師劉芳老師承擔北京市學科帶頭人和骨干教師學科評議工作。
2023年12月28日，唐翠萍特級教師工作室邀請順義區教育研究與教師研修院董晨老師做了《“四新”形勢下命題能力提升培訓》專題講座。
2023年12月28日， 蔡吉參與市基礎教育課程教學改革暨教研工作會。
2023年12月，唐翠萍特級教師工作室的學員張劍接受了北京市教委思政中心關于思想教師專訪宣傳片拍攝。
2023年12月20日，唐翠萍特級教師工作室的學員張劍與九中金虹利老師合作完成一節雙師課堂區級公開課《綜合探究 構建高水平社會主義市場經濟體制》。
2023年11月，唐翠萍特級教師工作室學員丁燕面向全區政治教師做《文化部分》教材分析。
2023年12月，唐翠萍特級教師工作室學員丁燕參與命制石景山區高三期末統考試卷。
2024年1月19日， 蔡吉組織高三英語測試工作。
2024年1月22日， 蔡吉組織高三英語閱卷工作。
增值電信業務經營許可證：陜B2-20210327 |