石景山区教育委员会学术委员会简介
石景山区教育委员会学术委员会成立于2018年9月，是石景山区委教工委、教委落实市、区“十三五”时期教育改革和发展规划的重要举措，是“形成师德高尚、业务精湛、充满活力的教育人才保障体系”的区域教师队伍建设目标的重要手段。
学术委员会目前有正高级和特级教师21人，主要职责是为石景山区教育高端、绿色发展提供专业引领与专业咨询，为区域教育工作的教育教学改革、学科建设、教育教学评价、教育科研及成果等重要事务提供学术指导与学术评定，对较大型学术活动提出建议并推动与促进各级学术交流。从学术角度对区域教育发展提出可行性意见，为决策提供依据。
此外，每位学术委员会成员，还通过成立特级教师工作室的方式，传播先进的教育教学理念和方法，以学习为主导，以研究为主体，以工作为主线，选拔、培养青年骨干教师，提升其教育教学、教育研究能力，促进其专业成长，从而形成一个个研修共同体，带动石景山区教师队伍的整体提高，进而促进石景山教育高标准、高质量均衡发展。
CONTENTS
目 录
大概念统领下的《物质结构与性质》大单元教学设计与实践——以《分子结构与性质》为例
/王晓军 郑华 赵晓冉 佟丰...............8
立足常规课堂的化学微项目教学实践研究——以“铁花肥”教学例
/ 杨士锋 赵研 王瑶................27
基于“皮亚杰-比格斯”深度学习评价模型的高中化学教学实践——以全息交互技术助力电子云的深度学习为例 /刘华 王晓军................41
基于全息交互技术和科学史探究共价键 /郑华 赵研 .............55
全息交互技术支持下建构“晶体结构与性质”认知模型——以《“三块冰的奥秘”——认识分子晶体》为例
/ 杜锐英 赵研 王瑶 ................70
特级教师工作室大事记
（上接封底）..........90
【刊首语】
【“赵研特级教师工作室”刊】
赵研特级教师工作室简介
特级教师 赵研
赵研 中学化学正高级教师，北京市特级教师。首师大附属苹果园中学教师。曾获得全国优秀教师，首都劳动奖章，北京市先进工作者等荣誉。
石景山区学术委员会核心成员，主持化学特级教师工作室和石景山区化学教研基地校工作，在项目式教学、单元整体教学、全息交互技术辅助教学等领域有一定研究。近年来，工作室和基地校陆续完成了《暖贴的制做》等16节项目教学的展示课、6节融合全息交互技术的单元整体教学研究课。本人和工作室成员二十多篇论文在《化学教育》《化学教学》《中学化学教学参考》《中国现代教育装备》等全国期刊发表。
赵研特级教师工作室现有成员7人，来自全区5所学校 。工作室自成立以来，始终秉持“站稳课堂，聚焦
素养，研究教学，传播思想”的理念，以深度学习理论为依托，以大概念为统领，以项目式学习为抓手，以全息交互为技术支持，构建“研讨、实践、反思”一体化的区域教师成长共同体，助力区域教师专业成长，在区域内起到了引领示范作用。
工作室聘请何彩霞、黄燕宁等多位专家，每学期围绕教育教学理论、项目式学习和化学学科核心素养等开展专题培训和研讨，不断深化对理论和学科本体知识的理解，并积极开展教学研究与实践。从2020年4月至今，工作室共推出了16节项目式教学的研究课，6节融合全息交互技术的现场课。
工作室通过导师与成员逐一沟通课题、教学设计和论文，并邀请专家进行论文写作指导，成员的研究水平和反思能力不断提高。2021-2023年工作室成员独立主持的市区级课题6项，有20几篇论文在核心期刊发表。
工作室导师
赵研：首师大附属苹果园中学教师 北京市特级教师 正高级级教师
工作室学员名单
王晓军：北京教育学院石景山分院化学教研员 北京市骨干教师 高级教师
郑华：北京市第九中学教师 石景山区学科带头人 高级教师
刘华：北京市京源学校教师 石景山区学科带头人 高级教师
赵晓冉：北京市景山学校远洋分校教师 石景山区
学科带头人 高级教师
牛丽亭：北京市京源学校教师 石景山区骨干教师 高级教师
王瑶：首都师范大学附属苹果园中学教师 石景山区骨干教师 一级教师
杨士锋：首都师范大学附属苹果园中学教师 石景山区骨干教师 一级教师
大概念统领下的《物质结构与性质》大单元教学设计与实践
——以《分子结构与性质》为例
摘要：大概念是引领单元教学变革的核心理念,基于大概念的学习单元重构，有利于教师把握教学内容的本质和落实学生核心素养的培养目标。从大概念的确定与解构、教学目标的确定、学习活动的设计与评价等方面设计与实施《分子结构与性质》章节的教学，尝试抽提大概念统领下大单元教学的设计策略。
关键词：大概念；大单元教学；“教、学、评”一体化；物质结构与性质；分子结构与性质
以大概念统领具体知识，建立具体知识与大概念的对接，有利于促进学生从化学知识向核心素养的转化，以大概念为统领进行单元教学，有利于教师把握教学内容的本质和关键，让具体内容的学习服务于学生学科核心素养的发展[1] 。喻俊[ 2 ]等指出基于大概念教学的基
王晓军 郑华 赵晓冉 佟文丰
本模式：“解读基本概念的教学价值→编写基本理解和基本问题→创设有层递性的学习活动→促进大概念理解的教学评价”，吴庆生[3]提出大概念单元教学的架构路径：“选择突出单元主题的大概念→确定次级大概念→编写单元教学目标→创设学习活动”。可见，大概念的确定与解构、教学目标的确定、学习活动的设计与评价是大概念统领下的单元整体教学要解决的几个基本问题。
1 大概念的确定与解构
围绕大概念的教学，需要明确其下位概念及其相互关系，厘清概念体系的逻辑关系（通常以概念图的形式），进而深入认识概念群的教学价值，找出关键性概念，围绕关键性概念设计教学活动，以更少的概念，进行更深层次的教学，促进学生化学学科核心素养的发展。童文昭等[4]梳理了结构版块的92个基本概念，将其分为原子结构、分子结构、晶体结构三类，并指出“结构微粒”“微粒间的相互作用”“微粒的空间分布”“结构与性质的关系 ” 是认识物质结构一般程序的四个核心内
图1 大概念统领下的分子结构与性质教学架构
2 教学目标的确定
2.1 学生已有基础
在初中和必修阶段学生对原子结构有了初步认识，知道共价键及其分类，共价键分为极性共价键和非极性共价键。通过选择性必修2第一章的学习，学生进一步认识能级，s 和 p 能级的电子云轮廓图，能结合构造原理、能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则书写1~36号元素基态原子的核外电子排布式和轨道表示式，还能应用核外电子排布解释相关问题。
2.2 大单元教学目标
基于学生已有基础及课标要求，《分子结构与性质》大单元教学目标的重点是巩固与发展学生认识物质结构的一般思路（从“结构微粒↔微粒间的相互作用↔微粒的空间分布↔结构与性质的关系”角度），该单元及课时目标如表1所示。
容。分子结构概念群中的关键性概念是共价键和分子的空间构型，梳理大概念统领下的分子结构与性质的教学架构，如图1所示。
抽象概括
大概念
分子的组成与结构决定物质性质
次级概念
微粒间的相互作用
共价键
微粒的空间分布与理论分析
价层电子对互斥模型
杂化轨道理论
分子的
极性
分子间
作用力
分子的
手性
微粒的空间分布
微粒间的相互作用
微粒的空间分布
概念
σ键 π键 键能 键长 键角
价层电子对
中心原子上的孤电子对数
sp杂化
sp2杂化
sp3杂化
极性和非极性键
范德华力 氢键
极性和非极性分子
相似相溶原理
手性分子
认识
可以用原子轨道描述共价键，共价键的类型有σ键和π键；共价键的强弱与键能和键长有关，分子的许多性质和键角有关
价层电子对互斥模型可以预测简单共价分子的空间结构；价层电子对指分子中中心原子与结合原子间的σ键和中心原子上的孤电子对；中心原子上的孤电子对数= 0.5╳(a-xb)
杂化轨道理论可以解释简单共价分子的空间结构
利用电负性判断共价键的极性，键的极性对物质的化学性质有重要影响；分子的极性与分子中键的极性、分子的空间结构密切相关
通常分子间作用力越大分子的熔沸点越高，相对分子质量越大范德华力越大，分子的极性越大范德华力越大，氢键大大加强了分子间作用力；极性溶质一般能溶于极性溶剂
手性分子具有完全相同的组成和原子排列，但在三维空间不能叠合
事实支撑
常见分子的分子式
某些共价键的键参数
常见分子的空间结构
某些分子的键角
实验证据+不同羧酸pKa数值
某些物质的熔沸点
某些物质的溶解性
典型分子球棍模型
毛皮摩擦过的橡胶棒使水流偏转而四氯化碳不偏转
结构与性质的关系
图1 大概念统领下的分子结构与性质教学架构
解构细化
| 单元目标 | 课时目标 |
| 原子轨道的组成与结构决定共价键的组成与结构；共价键的组成与结构决定分子的组成与结构；分子的组成与结构决定物质的性质 | 课时1：知道共价键具有饱和性和方向性；从原子轨道重叠角度认识共价键的本质，能说出共价键的主要类型、特征和实质，能说明简单分子的成键类型，能用模型、图像和符号等正确表征简单分子中原子轨道的重叠方式 |
| 课时2：理解键能、键长和键角的含义，能利用键参数解释物质的某些性质，体会不同理论模型的价值和局限 | |
| 课时3-5：体会分子结构的多样性和复杂性，逐步建立对分子空间结构的认识；了解杂化轨道理论的要点和类型（sp3、sp2、sp）；能运用杂化轨道理论解释简单共价分子和离子的空间结构；能运用价层电子对互斥模型预测简单微粒的空间结构 | |
| 课时6：知道分子的结构是可以测定的，了解红外光谱、X射线衍射实验等在物质结构研究中的应用 | |
| 课时7-8：认识分子的手性，了解手性分子在药物研究中的作用；在分析解释实验或事实的过程中，建构极性共价键、极性分子等相关概念：知道共价键可分为极性共价键和非极性共价键，能利用电负性判断共价键的极性；知道分子可以分为极性分子和非极性分子，知道分子极性与分子中键的极性、分子的空间结构密切相关；能根据分子结构的特点和键的极性判断分子的极性，并据此对分子的一些典型性质及其应用做出解释 | |
| 课时9：认识分子间存在相互作用，知道范德华力是常见的分子间作用力，发现范德华力对熔点、沸点等性质的影响规律；知道氢键是常见的分子间作用力，能说明氢键对物质熔点、沸点等性质的影响 | |
| 课时10（整理与提升）：能利用图示展现自己对单元的结构化理解，形成基于“认识思路”的结构化，内化“结构决定性质”的基本观念 |
3 活动的设计与评价
以深度学习理论为指导，围绕关键性概念设计教学活动和评价活动，通过“对话指导”与“反思指导”着力于从“基于教科书水准”上升到“超越教科书水准”，以点带面，以更少的概念进行更深层次的教学，探索“教、学、评”一体化的化学路径。
3.1 活动的设计
将分子结构与性质教学架构图拆解成“共价键”、“分子空间构型”和“分子结构与物质性质”三个概念群，分别对应单元目标中的三个次级大概念，发挥关键性概念的统摄作用，逐步架构完整的物质结构观，三个概念群的教学活动设计分别如图2、图3和图4所示。
核心内容
教学辅助
从原子轨道重叠认识共价键的本质和特征
①全息交互技术
②科学史话
教学活动
设计意图
以H2、HCl、Cl2、N2为例，结合电子式描述共价键的形成，能否形成H3、H2Cl和Cl3
知识回顾，学习铺垫
预测s和p原子轨道重叠形成共价键的过程和结果
尝试探索，发现问题
利用全息交互技术，探究H-H键中原子轨道的重叠方式
深入探索，分析问题
利用全息交互技术，探究H-Cl键和Cl-Cl键中原子轨道的重叠方式
深度学习，解决问题
尝试从原子轨道重叠角度分析N2中共价键的形成过程
应用知识，学会思辨
从原子轨道重叠的角度，描述H2、HCl、Cl2和N2中共价键的形成
归纳整理，首尾呼应
（1课时）
从键参数认识共价键的强弱与分子的空间结构
键能数据
键长数据
键角数据
（1课时）
如何鉴别C2H6和C2H4，结合数据解释原因
结合数据，分析解释
结合数据分析共价键的强弱规律
结合数据，归纳论证
硫酸根是平面结构还是立体结构
展示多样分子的空间结构
分析解释，认识键角
图2共价键教学活动设计
借助科学史和全息交互技术，将枯燥的理论学习变成探究活动，通过对话指导深化学生对于原子轨道重叠的认识，建构原子轨道的组成与结构决定共价键的组成与结构的次级大概念。通过共价键参数的学习，引导学生从微观视角解释分子性质及其变化规律，关注学生的论证过程，提升学生的证据推理能力。
核心内容
教学辅助
解释多样的分子空间结构
几组典型分子的空间结构
教学活动
设计意图
为什么BeCl2和C2H2分子呈直线型
“基态→激发态→sp杂化态”建构认识模型
（共3课时）
分析解释BCl3和乙烯的平面结构
“基态→激发态→sp2杂化态”建构认识模型
分析解释CH4的正四面体结构
“基态→激发态→sp3杂化态”建构认识模型
为什么CO2呈直线形而水呈V形（给键角）
应用认识模型分析问题；提出π键不影响分子空间结构的假设
为什么甲醛呈平面三角形而NH3呈三角锥形
寻找新证据论证假设，明确影响因素
认识价层电子对互斥模型
归纳论证，明确要素
感性认识到理性认识
红外光谱
X射线衍射实验
了解测定分子结构的物理方法；通过追问评价学生本节的认识水平
质谱法与核磁共振氢谱
预测多样的分子空间结构
几组典型分子的空间结构
分子空间结构的测定
测定分子结构的物理方法
（共1课时）
图3 分子空间结构教学活动设计
将杂化轨道理论前置，目的是通过逐层递进的学习活动设计发展学生的空间思维能力，从“结构微粒”成键方式变化的角度认识“基态→激发态”，从微粒间相互作用的结果（典型分子的空间结构）倒推s、p轨道可能的相互作用，创造性的认识“激发态→杂化态”，建构认识模型，然后应用认识模型解释3原子和4原子分子的空间结构，强化学生对轨道表示式、s轨道、p轨道、sp杂化轨道、sp2杂化轨道、sp3杂化轨道的认识，建构共价键的组成与结构决定分子的组成与结构的次级大概念，发展学生的创新意识；在应用杂化轨道理论解释CO2、H2O、甲醛和NH3空间结构的过程中，提出π键不影响分子空间结构的假设，并举例说明（如乙烯和乙炔的空间结构）；从中心原子σ键的数目和孤电子对数目等角度分析分子空间结构的影响因素，建立价层电子对互斥模型。从理论解释到模型预测，再到测定分子结构的物理方法，促进学生的深度学习。
在实践活动中建构手性分析的概念，学生深入分析“水分子带电，四氯化碳分子不带电”的原因，从共价键极性和分子空间结构角度认识分子性质，然后从键的极性和分子的极性角度解释物质的酸性、溶解性等。在分析物质汽化过程中感受分子间存在作用力，发现范德华力的一般规律，应用规律解释卤素单质熔沸点的变化，巩固认识模型，通过解释HX沸点的变化，发现异常现象，进而建立对氢键概念的认识，建构分子的组成与结构决定物质性质的次级大概念。
3.2 活动的实施与评价
表现性评价是撬动深度学习的引擎，课堂中的表现性评价不仅能服务于教师的教学，更重要的是通过情境中任务的解决和利用评分规则引导学生进行自我主导的学习，促进深度学习的发生和表现的改善[5]。教学设计与实施时，以教学目标为准则，围绕学科大概念，设置合理的任务或问题，通过对话指导、反思指导与表现性评价促进学生大概念的建构与发展，系统设计指向观念性认识（大概念）的作业和诊断学生知识与技能掌握
核心内容
教学辅助
分子的手性与物质性质
搭建球棍模型
教学活动
设计意图
搭建HCFClBr分子的球棍模型
在实践活动中建构手性分析的概念，结合化学史认同化学的价值
（共2课时）
大家搭建的球棍模型有什么关系
毛皮摩擦过的橡胶棒靠近水与CCl4液体
感受分子的“极性”，提出假设
分子的极性和什么有关（从一组问题入手）
分析问题，建立认知模型，寻找证据证明模型
有什么证据能证明你的结论（一组到一类）
应用模型解释事实（酸性、溶解性等）
由分子组成的物质如何汽化
应用模型解释实际问题，落实结构决定性质
认识分子间作用力，自主建立认识模型
结合数据谈谈你对分子间作用力的认识
发现并解释物质熔点、沸点变化规律
依托认识模型分析H2O等沸点反常的原因
共价键的极性、分子的极性与物质性质
①物理演示实验
②多样的事实证据
分子间作用力与物质的性质
大量的数据证据
（共1课时）
应用规律解释问题，发现异常现象（氢键
发展认识模型，建立氢键的相关概念
图4 分子结构与物质性质教学活动设计
程度的作业，以共价键第一课时为例（如表2所示）。
| 教学目标 | 指向表现性评价或知识与技能的任务或问题 | 学生表现 | |
| 次级大概念 ：原子轨道的组成与结构决定共价键的组成与结构 | （诊断学生前概念的认识水平）从原子轨道重叠角度认识σ键的形成及特征 | 任务1：请以H2、HCl、Cl2、N2为例，结合电子式描述共价键的形成；请写出H和Cl的价层电子轨道排布式，并画出s和p原子轨道的电子云轮廓图 【对话指导1】H2、HCl、Cl2、N2它们的共价键有什么不同？任务2：用图示表示s和s原子轨道重叠形成H2共价键的过程和结果 【活动探究1】借助全息交互技术，拖动2个s轨道的电子云轮廓图，记录原子轨道的重叠过程。【对话指导2】与你的预测相比，你发现了哪些规律或问题？ 【追问1】现在你能解释一下吗？ 【教师讲解】轨道重叠面积越大, 能量越低，越稳定。 | 【对话指导1】：极性共价键和非极性共价键【对话指导2】：拖动2个s轨道的电子云轮廓图时，太近或太远能量均不是最低，而且能量最低时的电子云轮廓发生了变化，这两点我都没有预测到。 【追问1】：重叠后电子云轮廓发生变化是因为重叠部分的电子云密度变大；不明白：为什么两个成键原子没有完全重叠，而是保持一定的核间距 【追问】：不能完全重叠是因为原子核间存在斥力 |
表2 共价键第一课时的实施与评价
| 【活动探究2】借助全息交互技术，从原子轨道重叠的角度，探究H-Cl键和Cl-Cl键的形成过程，记录原子轨道的重叠过程 【追问2】H-Cl键为什么是“头碰头”的重叠方式，其它方向不行吗？ 【证据】《物质结构》大学教材[6]【追问3】Cl—Cl键是“头碰头”还是“肩并肩”重叠取决于什么？ 教师投影展示并结合实物模型讲解 【对话指导3】请从原子轨道重叠角度，对比H-H、H-Cl和Cl-Cl共价键的相同点和不同点 【教师归纳σ键的形成及特征】 | （一名学生的课堂表现）【追问】：这种情况最大重叠，能量最低 一个空轨道形成一个共价键；都遵循能量最低原理；s-s重叠没有方向性限制，s-p和p-p重叠有，要考虑p轨道的相互影响。 | |
| 从原子轨道重叠角度认识π键的形成及特征 | 表现性评价1：从原子轨道重叠角度，分析N2中共价键的形成过程<指向认识角度的主动应用> （在与σ键的对比分析中，师生共同建构对π键的认识） | 发现3个相互垂直的p轨道在重叠时有不同于σ键的重叠方式1分，认识到有1个σ键和2个不同于σ键的共价键1分，满分2分 |
大单元教学目标和课时教学目标，设计大单元学习活动和课时学习活动，围绕教学目标系统设计评价体系（课前评价、课堂评价与课后评价），优化作业设计，细化“对话指导”与“反思指导”，开展“教、学、评”一体化的教学设计与实践，并不断进行系统反思，其一般流程如图5所示。
围绕“原子轨道的组成与结构决定共价键的组成与结构”这一次级大概念，以学生熟悉的分子组成为突破口，设计与实施共价键第一课时的教学。借助全息交互技术，从原子轨道重叠的角度探究σ键和π键的形成及特征，从不用考虑方向性的H-H σ键到需要考虑方向性的H-Cl σ键，再到需要考虑3个p轨道方向性的Cl-Cl σ键和N≡N键（1个σ键，2个π键）逐步深化学生对微粒间相互作用的认识。课堂评价直指次级大概念的认识水平，课后的作业设计既诊断学生大概念的认识水平又探查学生知识与技能的掌握情况。
4 大单元教学设计策略
以深度学习理论为指导，以化学学科核心观念（大概念）为统领，将课程标准、不同版本教材和文献等进行结构分解，明确大概念、课时概念及其概念群，确定
| 作业设计 | 1.指出乙烷、乙烯和乙炔分子中共价键的类型 |
||
2.说出共价键的主要类型、特征和实质 | |||
3.为什么Cl2中的共价键是σ键不是π键，而N2中有1个σ键和2个π键，结合图示解释原因 | |||
解构
流程
设计
理论
《普通高中化学课程标准（2017年版）》、教材与教
参、文献等
大概念的确定与解构
大单元教学目标的确定
大单元学习活动的设计
课时大概念与情境
课时目标的确定
课时学习活动的设计
作业的选取与设计
对话与反思指导的设计
“教、学、评”一体化设计
反思
实践
（判断表现）
优化
图5 大概念统领下的大单元教学设计与实践流程
[3]吴庆生.化学大概念单元教学的实践与研究[J].化学教学,2021(08):38-42.
[4]童文昭,邹国华,杨季冬.基于学习进阶视角的化学核心概念的界定——以“物质结构”为例[J].化学教学,2019(02):3-7.
[5]周文叶.促进深度学习的表现性评价研究与实践[J].全球教育展望,2019,48(10):85-95.
[6]物质结构/潘道皑等编.—2版.北京：高等教育出版社,1989.5(2021重印).182-183.
【注】本文发表在《化学教学》2022年第6期。
从关注知识的单课时教学到以化学学科核心素养为导向的大概念单元教学，概念教学的重心从知识的传授转向利用证据构建认识模型，对于教师和学生均提出了较高的要求。需要教师先进行系统思考，自上而下完成学科大概念的解构，确定大概念统领下的教学目标，选择恰当的情境素材，设置梯度合适的教学活动或问题，引导学生循序渐进地建构大概念，并通过教学全过程评价诊断学生学的效果。需要学生转变学习方式，从关注概念的结果转向概念的要素及其相互关系，从知识的接受者转变为学习的评价者和反思者。大概念统领下的大单元教学是撬动教学改革的有力抓手，其教学策略有共性也有特性，需要教师不断的设计、实践与反思。
参 考 文 献
[1]何彩霞.化学学科核心素养导向的大概念单元教学探讨[J].化学教学,2019(11):44-48.
[2]喻俊,叶佩佩.关注大概念的教学设计与实践——以“气体摩尔体积”为例[J].化学教育(中英文),2020,41(09):41-45.
摘要：项目式教学是以学生为主体，让学生在真实问题情境中去研究和实践，在此过程中获得基本知识和技能、关键能力和必备品格，其功能和价值正是与新课标的要求相吻合，通过真实情境确立项目，能够极大激发学生学习的兴趣，促进学生学习方式的转变，培养和发展学生的学科核心素养。
关键词：铁花肥 项目式学习 核心素养
一、问题的提出
2017版（2020年修订）新课标[1]中提出学科核心素养是学科育人价值的集中体现，是学生通过学科学习而逐步形成的正确价值观、必备品格和关键能力。化学学科核心素养包括“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”“科
作者1简介： 王晓军 北京教育学院石景山分院高中化学教研员，北京市骨干教师，荣获北京市第一届京教杯一等奖，华北区说课一等奖，全国说课特等奖，在《化学教育》、《化学教学》和《中学化学教学参考》等期刊发表论文十余篇，对大概念教学有一定研究。
作者3简介：赵晓冉 北京市景山学校远洋分校教师，北京师范大学博士研究生，石景山区学科带头人，石景山区兼职教研员，石景山区试题命制组成员。 曾三次获北京市教学大赛一等奖，多次承担市、区级研究课，公开课，为北京市“基础教育精品课“录制课程等。参与多项市区级教育课题，承担研究课、撰写并发表教育论文多篇。
立足常规课堂的化学微项目教学实践研究
——以“铁花肥”教学为例
杨士锋 赵研 王瑶
学生学业成绩、问题解决能力[3]、学生参与度[4]、学习兴趣及合作和解决冲突技能[5]等方面都有很大的促进作用。但是在我国现阶段，项目式学习并没有得到普遍推广和使用，特别是在常规课堂上教学应用的较少。本文以“铁花肥”微项目教学案例为载体，探索在常规课堂上如何利用项目式学习促进学生化学学科核心素养的发展。
二、“铁花肥”微项目整体规划
本项目的整体设计思路为：首先，基于真实生活情景来确定项目主题；其次，在项目主题的引领下进行项目的规划，包括项目的拆解、课时的规划和后续的设计优化；最后，在前期充分准备的基础上进行项目的实施。
开展项目式学习，首先是确立项目。确立项目时要基于课程标准、教学内容和学生经验。项目的特征是真实的、有意义的和更加贴近生活，学生对此很感兴趣，并且具有较强的可操作性。此外，项目的来源可以是社会性议题、当前热点问题、工业生产问题或者身边需要
学态度与社会责任”5各方面。这5个方面立足高中学生的化学学习过程，各有侧重，相辅相成，体现了化学课程在帮助学生形成未来发展需要的正确价值观、必备品质和关键能力中发挥重要作用。新课标要求教师要重视展开“素养为本”的教学，倡导真实问题情境的创设，开展以化学实验为主的多种探究活动，重视教学内容的结构化设计，激发学生学习化学的兴趣，促进学生学习方式的转变，培养他们的创新精神和实践能力。
新课标给予教学很多新的要求，我们要打破以前的单纯为了传输知识的教学模式，新的教学要立足于学科核心知识，通过创设真实问题情境，提出实际问题，激发学生学习的兴趣，鼓励学生勇于探索，实现学生化学学科核心素养的培养和发展。在新的教学模式下，项目式教学的功能显得尤为重要，项目式学习强调学生的自我导向学习能力，倡导以学生为主，教师辅助做出决策，注重学生实际获得和核心素养的培养。国外的中小学进行项目式教学开始较早，已有的研究包括对项目式教学的案例和效果研究[ 2 ] ，结果表明，项目式学习在
化为内容问题为：①硫酸亚铁的性质；②哪些含铁物质可以转化为硫酸亚铁。
第二阶段是课时的规划。根据项目内容要求合理规划课时，所设计的课时要基本能囊括主要教学内容，明确每个课时需要完成的任务，具体问题、活动和素材等。要统筹安排课上和课下任务，教师需要指导的核心知识需要在课上完成，学生可以自主完成的任务放在课下完成。此外，在实施课上活动过程中，教师要加强管理，需要提醒小组明确分工，提高小组合作和交流的效率，课下给学生布置的任务中所提问题开放度要适当大一些，但是指向要明确，不能偏离主题，让学生有抓手。
本微项目设计为2个课时，其中课下任务为：
1.学生查阅资料，了解黄叶病的原因、铁花肥的治疗机理；
2.学生查阅资料，了解铁花肥的制作方法；
3.学生制作铁花肥，并进行肥效测评。
而课上要完成的任务有：
解决的问题。最重要的是项目要能承载学科核心知识、学科思想方法和学生核心素养的发展。本项目“铁花肥”的确立就是来源于生活中的一种现象“校园里种植的铁树叶子发黄枯萎”，引发学生的兴趣，具有一定开放性和可持续性研究等特点，并且能承载化学核心知识，所以是有意义的项目。
确立项目以后，进行项目的规划，分为三个阶段。第一阶段是项目的拆解，确立项目的基本问题、单元问题和内容问题[6]。基本问题是开放性和普适性的，，要符合完成项目的基本思路和框架，要有意义，值得不断探究，能激发学生的好奇心，并且需要高层次思维。单元问题是与项目学习和教学单元直接相关，与教学目标相对应，能有助于学生回答基本问题。内容问题是封闭性问题，有固定答案，基于事实，有助于回答单元问题。本项目的基本问题为：①黄叶病的原因和治疗方法；②铁花肥治疗黄叶病的作用机理；③铁花肥的制作、保存和使用中的问题。涉及到的单元问题为：①铁及其化合物的性质；②铁及其化合物之间的转化。再细
如下：
[引入] 校园里种植的铁树叶子发黄枯萎，是什么原因？如何治疗？
任务一：小组汇报课下任务
[问题] 1.花木得黄叶病的原因和治疗方法？2.铁花肥治疗黄叶病的作用原理？3.铁花肥在使用和保存中的注意事项？
[学生活动] 3个小组学生进行汇报。
[设计意图] 通过学生的汇报，聚焦核心知识——铁花肥的成分FeSO4的性质。
[能力素养发展目标] 培养学生从实际问题中抽取化学问题的能力。
任务二：探究铁花肥的核心成分——Fe2+的性质
[问题] 你会选用哪些试剂来探究FeSO4的性质，并说明依据？
[学生活动] 1.讨论实验试剂的选择并汇报；2.小组设计实验并实施和汇报；3.师生共同总结物质性质探究的一般程序。
1.学生汇报课下任务；
2.学生探究铁花肥的有效成分FeSO4的性质；
3.学生探讨铁花肥保存和使用问题；
4.学生展示铁花肥的制备过程及肥效测试结果；
5.学生对制作方法和肥效优劣进行评价、原因分析和提出改进意见。
第三阶段是对项目进行优化设计。重新对项目进行审视优化，再次确认项目的设计是否具有较强的可操作性，能否引起学生的足够兴趣；项目的内容是否能够承载学科核心知识、学科思想方法以及能否发展学生的核心素养。课时的设计以及课上和课下任务的安排是否合理，特别是课下任务学生是否具有可操作性。发现不足的地方要及时进行再设计、再优化。在这个阶段，也要充分发挥学生的主体作用，多征求学生的意见进行优化。
三、“铁花肥”微项目具体实施过程
“铁花肥”微项目具体实施过程以课上任务为例进行说明 。课上任务分为2个课时 ，第1课时主要教学环节
[问题] 1.如何制作铁花肥？2.如何测试铁花肥的肥效？
[学生活动] 3个小组学生进行汇报。
[设计意图] 学生通过任务完成能够进一步巩固和认识铁及其化合物的性质和转化。
[能力素养发展目标] 培养文献查阅和信息提取，分类整理能力。
任务二：小组对成品和肥效进行自评和互评
[问题] 1.制备铁花肥选取什么原料？依据是什么？2.选择什么制作工艺？依据是什么？3.如何选取实验对象？如何施肥？如何设定测试时间？
[学生活动] 1.小组成员自行进行方案的讨论；2.小组之间相互评价方案。
[设计意图] 学生能够初步体会原料选择、制备工艺的设计和优化、“需求”与“成本”之间的关心等实际工业生产问题；能够体会化学核心知识和思路方法对生产、生活的指导意义。
[能力素养发展目标] 培养和发展学生科学探究与创
[设计意图] 进一步建立和完善“价类二维”的认知模型和研究物质性质的一般思路和方法。
[能力素养发展目标] 能力上：培养学生对于陌生物质的性质预测、实验设计、操作和评价的能力；素养上：培养和发展了学生的证据推理与模型认知、科学探究与创新意识的学科核心素养。
任务三：再探究铁花肥的保存和使用问题
[问题] 基于FeSO4的性质，你认为在储存或使用花肥时还需要注意什么？
[学生活动] 学生再讨论和完善铁花肥的保存和使用问题。
[设计意图] 进一步建立起铁花肥的性质和其保存、使用方法之间的联系，提升学生对于物质“结构-性质-用途”三者关系的认识。
[能力素养发展目标] 培养学生从化学视角解决实际问题的能力。
第2课时主要教学环节如下：
任务一：小组汇报课下任务
价，设计如下简化的评价方式：
评价内容主要是核心知识、能力和素养，具体包括：铁及其化合物知识、信息提取和整理能力、小组分工协作能力、实验操作能力、价类二维模型建立和科学探究与创新意识。
评价方式是针对学生的具体表现给与具体的分值，包括：①掌握Fe及其化合物的性质和转化，初步设计性质检验、物质制备方案—20分；②具有文献查阅、阅读、信息提取和初步应用的能力—10分；③小组做好分工，进行有效信息整理和课堂汇报—20分；④能正确使用相关仪器—10分；⑤能初步构建价类二维模型并初步应用—20分；⑥对异常现象、产品好坏有正确的分析和判断，并修订方案—20分。
当然，具体分值的设置只是其中一种评价方式，针对不同的教学项目，要灵活采用不同的评价方式，其目的都是为了更好的促进学生的知识、能力和素养的发展。
新意识的学科核心素养。
任务三：小组对肥效优劣进行分析和提出改进意见
[问题] 肥效较好或不好的原因有哪些？如何改进和提高？
[学生活动] 小组讨论和分析肥效优劣的原因，并且提出有针对性的改进意见。
[设计意图] 巩固化学核心知识并解决实际问题，进一步建立学科知识与实际生活之间的联系。
[能力素养发展目标] 培养学生从化学视角解决实际问题的能力。
四、项目评价
为了更好的实施“教、学、评”一体化，达成项目式教学的目标，在项目式教学的实施过程中要制订相应的评价方案。评价的形式可以多样化，可以用阶段性评价和终结性评价相结合的方式进行，甚至可以具体到一课时一评价，一周一总评的形式开展，对于微项目的评价可以更加简化，例如设置用内容相对应的评价量表等。
本微项目实施过程中，融合阶段性评价和终结性评
专门进行辅导。除此之外，在项目式学习的过程中，需要小组分工合作，但是有些小组分工不合理，有些学生成了旁观者，没有真正参与到小组活动中，教师都需要在此过程中适时指导，进行评价。
综上，在常规课堂中实施项目式学习，具有重要的意义和价值，有利于发挥学科教学的育人价值，有利于促进学生的核心素养的培养和发展。我们教师要改变教学观念，勇于尝试和探索，要敢于放手，和学生一起解决问题，教学相长，最后一定会收获惊喜！
参考文献：
[1] 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准(2017版)[S]. 北京：人民教育出版社.2020：3.
[2] 侯肖，胡久华. 在常规课堂教学中实施项目式学习[J]. 教育学报，2016（8）：14-4.
【注】本文发表在《教育家》2022年第8期。
五、项目反思
（一）经过在常规课堂上尝试项目式教学，自己的教学观念发生了很大的转变。自己以前的教学更多的是为了传授知识，往往忽视了学生的主体地位，即使在课堂上设计有学生活动，但是这种活动没有让学生真正的进入深度学习和研究，只是为了完成任务，学生缺乏足够的思考，没有深度研究和学习所掌握的知识是不牢固的。但是项目式教学是和学生共同确定项目主题，这样就可以引起学生足够的兴趣，学生也会全身心的去研究、去学习，并且项目本身能够承载学科核心知识，因此在项目实施过程中，学生在掌握核心知识的同时，也能促进自身能力和素养的发展。
（二）在项目实施的过程中，也出现一些问题。在布置的课下任务中，学生需要自己查阅文献和收集有用资料，但是学生没有太多的查阅文献的经验，很多学生都是直接用百度，导致收集的资料可用的不多，这时教师要及时辅导学生如何使用专用工具查阅文献。另外学生也不太会设计和制作汇报用的PPT课件，这些都需要
摘要：电子云借助全息交互技术，将看不见的核外电子运动规律“可视化”，帮助学生发展空间视觉、空间定位和空间关系；在教学架构上采用“皮亚杰-比格斯”深度学习评价模型设计，并通过对回答问题学生的学习过程的记录和反思，帮助师生评价“当下”思维发展程度，能很好地对概念的理解“追溯与修正”、“重构与迁移”，促进学生深度学习。
关键词：深度学习评价模型；全息交互技术；电子云
随着深度学习研究的深入，建构主义理论、TPACK理论、SOLO分类理论等逐渐受到教师的关注，相关研究主要体现在：教学实践、试题分析与教学评价
作者简介：杨士锋 首师大附属苹果园中学化学教师，高三年级主任，石景山区化学骨干教师。教学功底扎实，专业能力较强，带班成绩优异；从教12年来，主持和参与了教育部子课题、北京市十三五规划重点课题等多项课题研究；20多篇教学论文及教学设计获奖；承担了10余次市区级研究课，录像课获得全国基础教育化学新课程实施成果征集特等奖。
基于“皮亚杰-比格斯”深度学习评价模型的高中化学教学实践
——以全息交互技术助力电子云的深度学习为例
刘华 王晓军
表1。
图1 “皮亚杰—比格斯”深度学习评价模型
表1 “皮亚杰—比格斯”深度学习评价指标
学生在概念转变过程中是如何思考的，怎样的设计能够促进学生的修正、重构与迁移，需要对学生学习的“当下”进行记录与分析，信息技术的发展改变了传统的手工记录方式，全息交互技术就是其中的一种，全息交互技术是以人为主体，人与全息技术进行信息交流，并
三方面。有关深度学习的评价研究：一是针对业已发生的结果进行评价；二是以针对行为的测量来说明这个结果，若从指导教学的角度看评价，这种借行为描述对业已达成状态的刻画，试图反推实际教学中学习者知识发生的那个“当下”应该“发生”什么和如何“发生”的做法，显然有隔靴搔痒之嫌[1]。当前高中化学教学评价方式仍以“学生语言表述、课堂观察、学生作业、实验方案、师生访谈[2]等”传统评价方式为主，缺乏量化的对学习“当下”的评价。
1 “皮亚杰-比格斯”深度学习评价模型
殷常鸿等[1]根据学习过程中的具体思维发展过程构建了“皮亚杰—比格斯”深度学习评价模型，对深度学习发生的过程以及发生的当下进行评估，具体评估模型如图1所示，并将学生对某一具体问题的思考从对概念理解层次（当下）和掌握的程度（知识深度）上进行划分，根据构建的评价模型，构建了深度学习评价指标体系以评价深度学习的发生过程，用分值从1 分到7 分来表示不同等级的层次，每个等级的含义以及具体说明见
邹国华等[3]遵循学生空间认识规律和各阶段课标规定的能力水平，基于学习进阶理论，构建物质结构空间模型发展水平，电子云模型和原子轨道模型的空间能力预期水平如表2所示，如何设计活动促进学生电子云模型的建构，如何通过信息技术促进学生空间能力的发展，如何通过记录学生的学习过程开展过程性评价，是教学要解决的关键问题。
表2 电子云模型和原子轨道模型的空间能力预期水平
基于上述分析确定本节课的教学目标：知道电子的运动状态可通过原子轨道和电子云模型来描述，借助全息交互技术理解s、p轨道电子云的形成过程，理解电子云、电子云图、电子云伦廓图等概念；通过对s、p电子云发展变化的规律研究，形成思维模型，并用此模型预测d电子云，培养学生模型建构、模型应用能力和创新思维能力，促进学生空间能力的发展。
产生相互作用及影响，两者会产生一个信息交换的过程，可能是单方面的反映，也有可能是双方面的反映。
2 基于深度学习评价模型构建“电子云认知模型”
在电子云学习中，借助全息交互技术，以一系列核心问题为导引，按照“皮亚杰—比格斯”深度学习评价模型进行教学架构，及时记录了学生“当下”的思维情况，展示了学生从浅层学习到深层学习的过程。
2.1 教学内容分析
原子结构知识包含两个核心问题：①原子的核外电子排布；②原子核外电子的运动状态，即原子轨道的概念。人教版教科书通过电子云轮廓图的模式引出原子轨道的概念，与电子云有关的概念框架如图2所示[2]。
2.3 全息技术助力电子云的深度学习
通过全息交互技术将电子云由传统的“讲授式”转变为“探究式”，学生依托全息交互技术分组探究s、p轨道的电子云，借助驱动性问题完成概念的抽象、追溯、修正与重构。
1.初识全息发展空间视觉
在本节课之前，学生对电子运动状态的理解停留在想象的层次，具体的空间形状是“只可意会不可言传”。学生第一次用全息交互技术操作认识H原子（1s）电子云（如图4所示），通过操作、观察和感知，将之前头脑中的“电子云”形象化，具象化，结合教师的驱动性问题：“①1s电子云什么形状？②小黑点的疏密表示什么？③请预测并画出2s、3s、4s电子云轮廓图？有哪些相似性和递变性？”，对s电子云进行抽象、概括，形成低层次的新概念。学生通过交互技术对1s电子云的立体形状，电子云轮廓图中小黑点疏密的含义有了清晰的认识，由学生预测的2s、3s、4s电子云轮廓图（如图3所示）可以看出全息交互技术的使用帮助学生把看不见
2.2 教学设计架构
基于电子云的教学目标和“皮亚杰—比格斯”深度学习评价模型确定本节课的教学设计架构，如图3所示。
核心问题
模型发展线
问题线
学生课堂表现
思维层次
核外电子如何运动
原子内
卢瑟福模型
波尔原子模型
电子云模型
你认为核外电子是如何运动的
氢原子电子云全息交互
p电子云全息交互
预测2s、3s、4s电子云
s、p电子云全息交互
预测3d电子云轮廓图
斯特恩盖拉赫实验与泡利原理
你认为核外电子是如何运动的
共价键模型
原子间
（共价键的教学）
描述1：电子分层排布
描述2：电子运动速度非常快
描述3：电子绕核运动
电子分层排布，以特定的轨道绕原子核作高速圆周运动
（描述1s、p电子云）
重述
综述
抽象
追溯
修正
重构
迁移
（修正波尔模型，从电子运动特点、静电作用解释s、2p电子云特点）
（结合发展的电子云模型，描述核外电子运动特点）
（基于电子云模型，发展对共价键的认识）
应用 发展
应用 发展
图5 p电子云模型
3.三探全息落实空间关系
在驱动性问题：“①2s-2p电子云的变化是否有规律，如果有规律是什么作用力在推动变化？②思考预测3d电子云形状，并说出预测依据。”的帮助下，学生借助全息交互技术对s、p电子云进行了重新操作和反思，通过“看得见”的电子云模型，得出不同能层和同一能层是s、p轨道空间的关系，来“修正”、“重构”原子内部微粒间的相互作用，“①原子内部有原子核对电子的引力，2p能级电子能量大于2s能级，应在2s电子云的外侧，原子内部还有电子对电子的斥力，要尽量远离且空间伸展方向对称；②3d电子云插空3p电子云，且形状对称，像风车或者花瓣；从空间组成来看：球形的s电子云由一部分组成，哑铃形的p电子云由两部分组成，d电子云应该花瓣形由四部分组成（如图3所示）”。需
的化学原型客体从感性的层面上升成为理性的化学模型，刺激学生的空间视觉，帮助学生形象化的认识电子云和原子轨道，初步建立电子云思维模型。
图4 H原子（1s）电子云与电子云轮廓图
2.再用全息进行空间定位
学生第二次用全息交互技术操作认识p电子云（如图5所示），教师也提出了几个驱动性问题：“①p电子云什么形状？②p电子云什么形状？③p电子云有什么特点？”，全息交互技术分别展示了哑铃型的p电子云和电子云轮廓图，帮助学生发现p能级有3个互相垂直的电子云（px、py、pz），也可以说p能级有3个原子轨道，动态的全息交互技术帮助学生认识了s轨道和p轨道在空间的取向分布，建立了三维坐标的空间位置，还帮助学生从能量的角度认识电子云的特点，发展电子云思维模型。
表3是对学生学习过程中思维“当下”状态进行的记录和表述，可溯源学生思维 “当下”的层次，可判断学生是否进行了深度学习 ， 不但可以反映出学生的认知结
要指出的是：虽然用了全息交互技术，但从学生的分析中可以得出学生思考的还是电子云形成的化学本质即微粒间的相互作用（原子核对电子的引力、电子对电子的斥力），并从s、p电子云的形成过程分析得出一定的规律，建构电子云模型，并从空间伸展方向和数学的角度进一步推理得出d电子的空间形状，实现了从模型建构到模型应用的发展过程，即纵深变化的深度学习过程。
3 教学效果与反思
3.1 学习过程评价分析
课堂对回答问题的学生的学习过程依据“皮亚杰—比格斯”深度学习评价模型做了记录（如表3所示）：
表3：回答问题学生“皮亚杰—比格斯”深度学习评价表现及问题
| 等级 | 问题或任务 | 学生表现 | 学生思维障碍或闪光点 |
| 重述 | 你认为核外电+-子是如何运动的？ | 能较规范描述核外电子运动特点（质量、速度、位置、轨迹）。 | 不能准确说出“测不准”原理。 |
| 综述 |
| 抽象 | ①1s电子云什么形状？小黑点表示什么？是电子吗？小黑点的疏密表示什么？②p电子云什么形状？有哪些特点？ | 熟练操作、应用全息交互技术，对s、p电子云特点及相关概念能很好的理解和概括。 | 无 |
| 重述 | ①请预测并画出2s、3s、4s电子云轮廓图？有哪些相似性和递变性？②画出px、py、pz的电子云轮廓图。 | 能根据预测画出相应的2s、3s、4s、p电子云轮廓图，并进行相应的解释。 | 个别学生对不同能级s电子云的空间关系模糊。 |
| 修正 | ①2s-2p电子云的变化是否有规律，如果有规律是什么作用力在推动变化？ ②思考预测3p-3d电子云形状，并说出预测依据。 | 关注学科本质，依据原子内部微粒间的作用力对新问题进行增调，正确预测3d电子云。 | 语言描述精彩“风车”、“花瓣” |
| 重构 | ①预测整理p、d、f能级的轨道数及能层能级与轨道之间的关系。②氢原子核外只有一个电子，那两条谱带能说明什么问题呢？ | 能正确整理能层能级和原子轨道的关系。能对光谱进行合理分析，得出电子自旋。 | 无 |
互评等评价手段，实现学生能根据其自身的问题发表“观点”，自己或其他同伴可以随时对该观点进行建构、提升，完整记录“当下”全体学生的思维状态，有效地对全班概念理解层次和掌握程度进行合理评价，教师依据班级学生的“平均”思维水平，进行有效的教学调整，进一步发挥评价的教学价值。
通过教学实践发现：“皮亚杰-比格斯”深度学习评价模型除了能评价学习的“当下”，还可以借助该模型设计概念理论课的教学过程。通过“重述”与“综述”探查与发展学生的前概念，通过“抽象”、“追溯”、“修正”与“重构”逐步建构新概念，在概念的应用过程中实现“迁移”，促进学生的深度学习。
参 考 文 献
[1]孙亚红,熊辉,申敬红,相红英.“教、学、评”一体化的深度学习教学实践——以“探究五大连池矿泉水补铁功能”为例[J].化学教学,2021(01):46-51.
[2]李俊.融合学科核心素养的高中化学教科书编制——人教版《 物质结构与性质 》简介[J].中学化学教学
构，还可以反映出学生的思维方式：对某个具体问题的纵向和横向的综合思考。
3.2 发挥全息交互技术优势助力空间能力发展
微粒间相互作用（包括原子内部、原子间、分子间）非常抽象，学生看不见，摸不着，用传统的实验、分子模型、动画等手段很难帮助学生理解，而电子云模型重点解决原子内部质子与电子、电子与电子之间的作用，是微粒间作用最基础的部分，因此采用了全息交互技术，且所用全息交互技术课件由授课教师团队与工程师共同研发，将抽象的概念原理可视化，交互性又允许学生按照一定的科学原理进行合理的模型建构和模型应用，帮助学生在质子、电子、原子水平上从结构的视角认识物质，进一步形成有关物质结构的基本观念，提升化学学科核心素养。
3.3 开发人机互评、生生互评完善评价功能
本节课只对回答问题的学生进行了表现性评价，未达到对全体学生 “当下”的评价，后续会进一步设计和完善，借助全息交互技术完善人机互评、生生互评、师生
摘要：本文针对共价键教学特点和存在的问题，利用全息交互技术作为教学工具，引入到共价键教学环节中，同时和共价键发展史相结合，深刻揭示共价键成键本质和特征。整个过程通过尝试活动、场景感悟、知识引申，概念递进等，学生自主完善前概念，建构知识结构，增强空间思维，提升分析问题和解决问题的能力。
关键词：全息交互技术 科学史 共价键
《普通高中化学课程标准（实验）》[1]和《普通高中化学课程标准（2017年版）》[2]都对高中阶段共价键的学习都做了明确的要求。学生认识和理解共价键的特征和本质，为后续学习《物质结构与性质》和《有机化学基础》两个模块做了必备的学科基础知识的铺垫。
一、共价键的教学价值和科学史
1. 共价键的教学价值
参考,2020(03):6-9.
[3]邹国华,童文昭,韩闽江.促进空间能力进阶发展的物质结构空间模型教学分析[J].化学教学,2018,09:52-56.
作者简介：刘华 北京市京源学校化学组教研组长、石景山区学科带头人。教学案例曾获中国化学会第十五届全国基础教育课程与实施成果特等奖，在《中学化学教与学》、《创新人才教育》、《中小学数字化教学》等发表论文若干篇。教学风格活泼明快，善于激发潜能、挖掘潜能。在项目式教学、全息交互技术辅助教学等领域有着丰富的教学经验。
基于全息交互技术和科学史探究共价键
郑华 赵研
碍。科学史和全息交互技术相辅相成，拓展了学生视野，打开了认识思路。
人类对物质结构的认识经历了时间的洗礼，如果把科学发生的事件放在时间坐标上加以考察，这些事件不是孤立的，他既体现了科学理论的前后相继关系，也体现了它存在的合理性和价值。共价键的发展见图1[5]。
共价键是2020年人教版选择性必修2《物质结构与性质》[3]第二章第一节的内容。学生在2020年人教版必修第一册中，已从共用电子对角度认知共价键。本节的核心内容是在第一章原子轨道的基础上，进一步从原子轨道重叠的视角认识共价键的本质和特征[4]。共价键理论在整个模块中处于知识枢纽的地位，前面原子结构的知识为共价键的学习做好铺垫，后面配合物结构的学习又是价键理论和杂化轨道理论的延伸和拓展。共价键理论还是有机化学学习的基础之一，用于反应机理的预测、分析和解释。
2.共价键的科学史
在共价键的教学中存在：理论性强、内容抽象，学生会出现困惑：为什么要提出这些理论？支持这些理论的证据是什么？科学史可以帮助学生更好地理解理论提出的背景，这些理论解决了哪些问题，还有哪些问题有待解决；然而，科学史毕竟离学生比较遥远，学生很难建立起证据与理论之间的关联，全息交互技术作为辅助教学工具，有助于学生深入理解理论，突破学生思维障
二、全息交互技术在教学中的作用
共价键的知识体系，理论性强、内容抽象，在具体教学中缺乏有效的教学工具，仅靠学生的空间想象能力和教师的讲解，普通认知水平的学生理解较为困难。全息交互技术也称虚拟成像技术，真正呈现3D的影像，裸眼可以从360°观看影像的不同侧面，并可以手动操作，能够很好的辅助物质结构的教学。
全息交互技术辅助化学教学的作用
（1）增加学生的参与度：共价键这种概念理论教学，仅仅靠教师的描述和提问，很难调动和打开学生的思维空间。全息交互技术可以形象生动的辅助学生理解共价键的形成，并能让学生积极参与到课堂互动，产生学习动机、生成化学认知。
（2）提供动态素材：教材中的文字描述和图片只是一种静态的展示，这样让概念理论知识更加抽象难懂。全息交互技术通过动态3D影像对原子轨道重叠的方向及重叠后原子轨道的变化给出生动形象的展示，还从分子体系能量变化给出定性依据，为共价键的学习提
时间
理论模型
理论概述
贡献
1923年
路易斯
理论
分子中两原子间以共用电子对吸引两个原子核，每个原子都达到稀有气体的原子结构
初步揭示了共价键不同于离子键的本质
1927年
价键理论
电子配对法
用量子力学解决共价键问题，两氢原子各有一个自旋相反电子，随原子轨道重叠会出现概率密度较大区域，氢原子在系统能量最低核间距处成键
阐明了电子配对的内在原因和共价键的本质
1930年
价键理论
杂化轨道理论
同一原子能量相近的原子轨道，在成键过程中重新组合成一系列能量相等的新轨道
解释分子或离子的立体结构和稳定性
1930年
价键理论
杂化轨道理论
分子中的电子围绕整个分子运动；
成键轨道、反键轨道和非键轨道；
能量相近原理、最大重叠原理和对称匹配原理
能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则
解释分子或离子的立体结构和稳定性
图1 共价键的科学史
供多角度的动态素材。
（3）拓展思维深度：全息交互技术可以帮助学生在原有认知上发现问题，辅助学生分析问题，通过深入思考、深度学习，达到现有认知。
三、全息交互技术和科学史支持的共价键教学活动设计
1.整体教学结构
基于以上阐述设计整体教学流程如图2所示。
核心内容
教学辅助
学科问题
设计意图
从原子轨道重叠认识共价键的形成本质
①全息交互技术
②科学史话
以H2、HCl、Cl2、N2为例，结合电子式描述共价键形成。是否能形成H3、H2Cl和Cl3？
书写H和Cl的价层轨道排布式，尝试预测s和p原子轨道重叠形成H2、HCl、Cl2共价键。
利用全息交互技术，深入探讨原子轨道的重叠方式
科学史话，提供资料，学生进一步探索原子轨道如何重叠。
尝试用原子轨道重叠来分析N2中共价键的形成过程。
分析C2H6、C2H4和C2H2分子中的共价键类型
知识回顾，学习铺垫
尝试探索，发现问题
深入探索，分析问题
深度学习，解决问题
思考讨论，理解本质
应用知识，学会思辨
图2 整体设计思路
HCl、Cl2的原子轨道重叠变化及体系能量变化如表1所示。
表1 全息交互技术动态演示σ键形成过程
【学生追问】①为什么两个成键原子没有完全重叠，而是保持一定的核间距；②为什么采用“头碰头”方向重叠。
【科学史】利用科学史解决学生提出的问题。
2 关键教学环节
2.1知识回顾
【活动1】以H2、HCl、Cl2、N2为例，结合电子式描述共价键形成，并思考是否能形成H3、H2Cl和Cl3？
【设计意图】通过电子式，回顾原子间通过共用电子对形成共价键，并分析形成共用电子对的电子是每个原子的单电子，因此也决定了共价键具有饱和性，为进一步学习做好铺垫。
2.2 探究σ键的形成
【活动2】书写H和Cl的价层轨道排布式，尝试预测s和p原子轨道重叠形成H2、HCl、Cl2共价键。
【学生讨论】画法不同的可能原因：①原子轨道重叠应该按一定方向进行；②原子轨道重叠仅仅是简单重叠吗，有没有轨道形状的改变？
【全息交互技术】学生操作全息交互技术，通过按键拖拽原子轨道，当原子轨道按一定方向重叠时，其形状和体系能量的均发生变化 。全息交互技术演示H2、
| 原子轨道重叠（s-s） | 原子轨道重叠 | 原子轨道重叠 | 体系能 |
| （s-p） | （p-p） | 体系能量变化 | |
高
低
问题1解决：如图1所示的价键理论阐述，两氢原子各有一个自旋相反电子， 随原子轨道重叠会出现概
全息交互技术找到自我认识和已有理论的不同，尝试去分析问题解决问题。同时运用共价键理论的科学史来解决学生提出的问题，让学生感受科学理论的提出的合理性和存在的价值。
2.3 探究π键的形成
【活动3】请写出N的价层轨道排布式，尝试猜测氮原子的原子轨道如何重叠形成稳定的N2。
【全息交互技术】学生再次操作全息交互技术，通过按键拖拽p原子轨道，当两个p-p原子轨道“肩并肩”重叠时，其形状和体系能量的均发生变化，但此时重叠程度较“头碰头”小，体系能量较“头碰头”大。全息交互技术动态演示π键形成过程如表2。
表2 全息交互技术演示π键形成过程
率密度较大区域。如图3所示体系能量随着R的减小，不断降低，当R=R0，出现能量最低值D，达到稳定状态。
问题2解决：价键理论提出：最大重叠原理。s轨道为球型，s-s原子轨道重叠时没有方向性限制；s-p原子轨道重叠只有沿着p轨道的对称轴方向重叠才能达到最大，如图4所示；p-p原子轨道重叠也是沿着p轨道的对称轴方向重叠才能达到最大。
【设计意图】学生先尝试猜想原子轨道的重叠方式，再通过全息交互技术发现自己猜测与已有理论的差异，并思考已有价键理论的重叠原则。整个过程学生在尝试猜测过程中发现问题，通过讨论找到问题，再借助
图3 H2形成过程能量随核间距的变化
图4 共价键方向性示意图
出问题。尝试活动学生的猜测可能合理也可能存在问题，学生如果不能及时得到反馈或者只是体验错误的猜测，这种尝试也是无效的。在此借助全息交互技术给学生的猜测做了及时的反馈，并通过重叠的方向性和体系能量的角度给出原子轨道重叠的本质。尝试活动中，学生通过自主思考，并不断修正完善自己的认识，对概念的理解更加深入全面。
2. 全息交互技术让概念理论栩栩如生
全息交互技术软件，操作简单，动态画面美轮美奂，让课堂更加生动有趣。当学生们坐在三维立体影像前，不由自主开始学习。学生们思维活跃、互相交流，看着眼前清晰的画面，将单纯的文字符号记忆，转变为在理解的基础上的形象记忆，更能转化为有效记忆。
3. 科学史丰富课堂教学
本文以时间为线索，将共价键发展过程以及在当时贡献呈现给学生，一是解答学生在学习过程中提出的问题，拓展科学视野；二是引领学生从科学发展的角度学习并掌握相关化学知识的发展过程；三是科学史为理论
| 原子轨道重叠（p-p） | 体系能量变化 | 原子轨道重叠形成N2 |
高
低
【设计意图】引导学生分析氮原子结合成分子的过程，从而发现p-p原子轨道的重叠方式不仅有“头碰头”，还有“肩并肩”的方式。从而学生认识到p-p原子轨道“肩并肩”的重叠是在“头碰头”基础上形成的。加深对通过原子轨道重叠形成共价键本质的认识。
四、教学启示
1. 尝试活动有利于提升对概念的理解
本节课在探究σ键的形成过程时，给学生创设尝试活动，通过猜测原子轨道重叠方式，并在尝试过程中提
作者简介：郑华 北京师范大学硕士研究生，北京市第九中学化学教师，石景山区学科带头人。从教18年，一直坚持用心教学、用爱育人的教育理念，爱岗敬业、专心教育、严谨治学。曾获石景山区教学大赛一等奖；多次承担市区级研究课 ；获全国中学化学教学设计一等奖；中国化学会课堂教学一等奖等；主持石景山区重点课题，所撰写的论文在核心期刊发表，并在市区级评比中多次荣获一二等奖。
依据，将其作为实际教学课堂中的过程，使化学课堂更加科学严谨；四是学生在潜移默化中接受科学史教育，感受科学理论发展的漫长和艰辛，体会科学家们大无畏的科学精神。
参考文献
[1]中华人民共和国教育部制订，普通高中化学课程标准（2017年版）北京：人民教育出版社，2018
[2]储开桂 普通高中化学课程中“σ键和π键”的教材分析及教学建议. 化学教与学：2020（3）：81-83
[3]龙琪 宋怡 陈凯 共价键理论的教学地位、现存问题与解决策略. 化学教育：2016，37（4）：17-21
【注】本文发表在《中国教育装备》2021年9月。
结构。学习晶体结构对于多数学生具有很大挑战性，不仅需要学生从微观视角认识物质，还需要学生具有相关的立体几何知识和丰富的空间想象能力。实现晶体微观结构可视化来帮助学生学习是目前必须思考的问题。
本文利用全息交互技术（学习终端如图 1）模拟典型分子晶体的微观结构，全息屏中呈现立体结构影像，使抽象不可见的微观结构可视化、动态化、具体化。多角度观察并分析分子晶体立体模型过程中，建立微观结构的空间立体感，提升空间思维能力，帮助学生深入理解微观世界，自主建立晶体的认知模型。
图1 全息交互技术学习终端
摘要：本文采用全息交互课件辅助教学，可自主操控的、立体的、动态的、关联的晶体空间结构影像，降低了微观结构的抽象性，为学生探究分子晶体的结构和性质提供技术支撑，为建构晶体结构认知模型和“结构-性质-应用”认知模型提供思维发展环境。
关键词：分子晶体结构与性质 全息交互 认知模型
一、问题的提出
选择性必修2《物质结构与性质》第三章“晶体结构与性质”是从原子、分子水平上研究晶体不可见的抽象的微观结构和堆积模型，与看得见摸得着的宏观世界相比，微观世界需要更多的想象力，图片和实物模型展示都不足以让每一位学生都深入、准确的认识物质的微观
全息交互技术支持下建构“晶体结构与性质”认知模型
杜锐英 赵研 王瑶
——以《“三块冰的奥秘”——认识分子晶体》为例
构视角联系地、宏观地认识物质性质，进一步扩展物质结构认识的尺度层次，完善“物质结构与性质”的系统思维框架，建立系统、完整的物质结构观。本章既是为学生认识物质结构建立了一个完整、有序、科学的认知结构，同时也是对前两章内容和思路的延续、整合和应用。“晶体结构与性质”知识内容分析见图3。
图3 “晶体结构与性质”知识内容分析
“分子晶体”位于人教版高中化学选择性必修2《物质结构与性质》（2020年出版）[2]第三章第二节第1课时，是学习几种典型晶体内容的开端。分子晶体的知识内容分析如4所示，是在第二章“分子结构与性质”基础上，建构分子晶体结构与性质的认知模型，为认识其他
二、“分子晶体”核心内容及其教学价值
普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）[1]指出：物质结构与性质课程模块从原子、分子水平上认识物质构成的规律，以微粒之间不同的作用力为线索，层级性深入认识物质结构与性质之间的关系，建立对物质结构的统摄性观念，提高学生分析问题和解决问题的能力，发展化学学科核心素养。在课标指导下，《物质结构与性质》知识内容整体分析如图2所示。
图2 《物质结构与性质》知识内容整体分析
第三章“晶体结构与性质”是“构建“原子-分子-晶体”三位一体内容的第三个重要组成部分。以几种典型的晶体结构模型的形成和发展为主线，通过引导学生依次从物质的构成微粒、微粒间的相互作用、微粒的空间排布方式、微粒的聚集状态有序研究物质结构，并从晶体结
个方面：
（1）微观结构抽象性强，需要具备相关的立体几何知识和丰富的空间想象能力。
分子晶体的构成微粒是分子，多原子分子体积大，分子结构、极性、取向、堆积方式各不相同，观察难度大，数出并理解每个分子周围的紧邻分子是学习难点，不仅影响对分子密堆积特征的理解，也对探究氢键对冰的结构和性质的影响造成障碍。
本节课利用全息交互技术呈现立体的、动态的、直观的干冰、冰、可燃冰的晶体结构，降低微观结构的抽象性，为学生多角度观察、分析、认识分子晶体结构特征提供思维载体，促进对分子晶体结构的认识和理解，突破难点，实现能力进阶。
（2）知识内容综合性强，要求激活的内容量大，激活内容的层次多。
认识分子晶体结构和性质需要调用“原子结构与性质”“分子结构与性质”“晶胞”等多层认识视角和分析思路。学生虽然有相关知识储备，但无法将认识晶胞与认
典型晶体提供认识框架和分析思路，为全面认识物质结构及结构对物质性质的影响奠定基础。
二、学生学习“分子晶体”的基础和困难分析
通过前2章和第三章的学习，在知识上，已掌握原子结构与性质的关系、分子结构与性质的关系，以及物质的聚集状态与晶体的常识。在方法上，能够从原子、分子视角认识物质构成的规律，能从这2个层面分析元素性质和物质性质。还能够从“晶胞大小和形状，微粒种类、数目、空间位置”有序认识晶胞。在能力上，初步形成认识分子结构与性质的微观视角： 建立“结构-性质-应用”思维框架，具备一定分析和解决问题的能力。
在学习“分子晶体”中，学生的主要障碍包括以下2
构的微观视角和分析思路。并借助分子晶体模型说明分子晶体中的粒子及粒子间的相互作用，以及范德华力与氢键对分子晶体结构与性质的影响，从晶体结构视角认识分子晶体的微观结构与宏观性质之间的关系，建构“物质结构与性质”的思维框架（图5⑤），形成结构决定性质的观念，发展“宏观辨识与微观探析”和“证据推理与模型认知”“科学态度与社会责任”核心素养。本节课的整体教学结构如图 6。
图5 教学过程中“晶体结构”和“结构-性质”认知模型的建构过程
识晶体结构有机关联起来，还不能主动调用分子结构与性质认识视角来分析分子密堆积的本质原因，通过晶体结构预测物质性质时，依然呈现无序性。
本节课设置开放度不同的驱动问题，引导并激发学生的思维角度，使学生将零散的认识整合建构在晶体结构认知模型中。任务一的设问给出提示角度，在指向明确问题提示下，逐层逐点激活原有认知，建立认识角度间的推理关联，形成完整系统的认识思路。任务二不再给提示角度，学生自主调用认知模型认识冰的晶体结构。任务四进一步增长问题的思维路径，学生自主基于可燃冰的分子结构，主动激活晶体结构认知模型、“结构—性质—应用”认知模型，预测可燃冰的晶体结构、性质，并解释相关问题。
三、全息交互技术支持的“分子晶体”教学活动设计
1.整体教学分析
本节课将从“构成微粒→微粒间相互作用→微粒的空间排布”认识分子晶体结构特点，建构通过晶胞结构认识晶体结构的认知模型（图5 ③），形成认识晶体结
图 6 教学流程图
2.全息交互技术支持的问题设计
本节课在“认识干冰的晶体结构”和“认识冰的晶体结构”2个环节中2次采用全息交互课件观察分子晶体的空间结构。将静态的抽象的复杂的平面结构模拟转化为动态的形象的直观的立体结构，促进学生对分子晶体结构的理解和认识，帮助学生建立空间立体感，培养学生的空间想象力。相关的驱动问题和学生活动如下：
| 驱动性问题 | 学生活动 |
| 问题：请打开干冰晶体的全息交互课件，观察干冰的晶体结构特点，并找出每个CO2周围紧密相邻的分子数？ 问题：请打开冰晶体的全息交互课件，观察冰的晶体结构特点，每个H2O和其紧邻分子的空间排布有何特点？ | （1）通过自由旋转干冰晶胞的全息影像，观察构成晶胞的微粒种类、数目、位置等。 （2）通过观察多个无隙并置的干冰晶胞结构，找出每个顶角或面心CO2紧密相邻的分子数目，归纳寻找方法。 （3）根据全息交互课件中的结构，反思并修正对干冰晶体结构的认识 （1）通过自由旋转冰晶胞的全息影像，观察构成晶胞的微粒种类、数目、位置等。 （2）观察多个并置冰晶胞全息影像，辅助观察平行六面体实物几何模型，修正对冰晶体平行六面体结构的认识。 （3）观察并寻找冰晶胞中每个H2O的紧邻分子，认识氢键对冰的晶体结构的影响 |
3.关键教学环节
【引入】初步感知分子晶体
[问题0-1]在不同的晶体中，构成晶体的微粒是什么？
[素材0-1]4种典型晶体的晶体结构（见图7）
[素材1-1]干冰晶胞的立体图和实物球棍模型
学生活动：有序观察干冰晶胞的立体图和实物模型，依据认识晶胞的思路，有序描述干冰晶胞的结构特点：干冰晶胞的构成微粒是CO2分子，分子间相互作用是范德华力。晶胞呈立方体，每个顶点和面心各1个分子。每个晶胞中有4个分子。
[问题1-2]在无方向性和饱和性范德华力作用下，每个CO2周围有多少个紧密相邻的分子？依据分子结构与性质关系分析为什么？
[素材1-2]干冰晶体全息交互课件：
[素材1-3]由乒乓球模拟的面心立方密堆积模型、中心分子与12个紧邻分子模型
[素材1-4]碘晶体和C60晶体的晶胞立体图
学生活动：
[问题0-2]生活中哪些是分子晶体？举例说明
[素材0-2]元素周期表和价态-类别二维图（见图8）
学生活动：观察4种典型晶体的外观、晶体结构、晶胞及构成微粒，了解晶体分类。调用元素周期表、价态-类别认识模型有序寻找常见分子晶体。
设计意图：从宏观到微观、由表象到本质呈现对物质的认识规律，建立通过构成微粒认识晶胞，通过晶胞结构认识晶体的微观视角。激活元素周期表、价态-类别认识模型，为后续寻找其他类型晶体，建立晶体间关联提供方法支持。
【任务1】认识干冰的晶体结构
[问题1-1]依据晶胞的认识思路，观察并思考干冰的晶体结构有哪些特征？
图7 4种典型晶体的晶体结构
图8 元素周期表和价态-类别图
①晶体到晶胞的缩放 ②晶胞三维空间动态旋转 ③面心/顶角CO2周围紧邻分子
构的一般思路，建立分子晶体的认知模型，发展“宏观辨识与微观探析”和“证据推理与模型认知”的化学学科核心素养。
【任务2】认识冰的晶体结构
[问题2-1]观察并思考冰的晶体结构有哪些特征？
[素材2-1]微距镜头下冰花微视频、冰块和冰山图片
[素材2-2]冰晶胞的立体图和实物球棍模型
[素材2-3]底面为棱形的平行六面体几何模型
[素材2-4]冰晶体全息交互课件：
学生活动：
①运用认识晶体结构的基本思路，观察冰晶胞的立体图、球棍模型和平行六面体几何模型，小组间讨论交流冰的晶体结构特点及分析思路。
②观察冰晶体的全息交互课件，检验并修正自己的
①观察干冰晶胞的立体图和实物模型，分小组分别以面心或顶角分子为中心，数出1个CO2周围的紧邻分子数是12个。
②观察干冰晶体的全息交互课件，分析并修正干冰晶体结构特点，归纳寻找紧密相邻分子的思路，得出干冰晶体中CO2堆积方式是分子密堆积。
③依据分子结构与性质的关系，分析干冰晶体具有分子密堆积特征的本质原因是分子间相互作用只有范德华力。
④通过乒乓球结构模型、碘晶体和C60晶体的晶胞立体图，体会分子密堆积。
[问题1-3]总结归纳认识分子晶体结构的思路是什么？
学生活动：回顾干冰晶体结构的认识过程，总结通过晶胞结构认识晶体结构的基本思路：晶胞的构成微粒微粒间的相互作用微粒的空间排列方式（外观←位置←数目←堆积紧密程度）。
设计意图：建构通过晶胞结构有序认识分子晶体结
①晶体到晶胞的缩放 ②晶胞三维空间动态旋转 ③水分子周围紧邻分子
具有哪些物理性质？说出预测依据。
[素材3-1]某些分子晶体的熔点
[素材3-2]主族非金属氢化物的熔点随温度变化图
[素材3-3]范德华力、氢键、化学键的比较
学生活动：依据分子间的作用力都较弱，分析分子晶体的共同性质：熔点低，硬度小。依据范德华力比氢键弱，分析分子晶体的不同性质：同类物质中，含有分子间氢键的分子晶体比只含范德华力的分子晶体的熔点高。
[问题3-2]分子的不同堆积方式会对物质的哪些物理性质造成影响呢？
[素材3-4]0℃，冰和水的微观结构图
[素材3-5]冰和水的密度及其随温度变化图
学生活动：先从微观晶体结构角度，预测分子的不同堆积方式会影响到物质的密度。再分小组讨论交流3个问题并从微观结构角度给出合理解释：①0℃，冰、水的密度相对大小？②冰刚刚融化时，密度变大，4℃后密度又变小？③若水分子间没有氢键，世界会变成什
分析推理，得出冰晶体中H2O的堆积方式是分子非密堆积，分子非密堆积特征的本质是氢键（有方向性和饱和性）
③通过对比干冰和冰的晶胞模型、乒乓球模拟的密堆积和非密堆积模型，体会分子密堆积和非密堆积对晶体空间结构的影响。
[问题2-2]总结归纳分子晶体的结构特征有哪些？
学生活动：结合干冰和冰的结构特点，总结分子晶体的结构特征：①晶体的构成微粒都是分子；②微粒间的相互作用是分子间作用力即范德华力和氢键；③范德华力使得分子采用密堆积的方式排列，氢键使得分子采用非密堆积的方式排列。
设计意图：运用分子晶体的认知模型，通过冰的晶胞结构认识冰的晶体结构，完善认知模型，进一步发展“宏观辨识与微观探析”和“证据推理与模型认知”的化学学科核心素养。
【任务3】认识分子晶体的性质
[问题3-1]根据分子晶体的结构特征，分析分子晶体
理、验证、应用活动转移，缩短了学习内容与学生的心理距离，为深度学习、迁移应用和创造性解决问题提供了支撑，促进学生思维品质的发展。
参考文献：
【1】中华人民共和国教育部. 普通高中化学课程标准( 2017年版2020年修订). 人民教育出版社, 2020, 36-45.
【2】冯品钰,何彩霞. 发展学生认知模型的化学教学实践. 教育与装备研究. 2018, 4: 29-33.
【3】赵河林, 齐洪涛, 王磊. 从促进学生科学素养发展的视角研究高中化学新课程教材. 中学化学教学参考, 2009, 12: 3-8.
【4】王磊, 齐洪涛, 赵河林等. 高中化学选修模块教材《物质结构与性质》对学生认识发展的影响研究. 化学教育, 2008, 1: 16-19.
【注】本文发表在《中国教育装备》2022年2月（525期）。
么样子？
设计意图：认识氢键对冰的结构和性质的影响，对人类世界的重要性。构建微观晶体结构与宏观晶体性质之间的关系，形成结构决定性质的观念。
【任务4】课后拓展：了解可燃冰
[问题4-1]拓展视野：了解未来的潜在新能源——可燃冰，作为化学工作者对可燃冰的未来发展提出合理建议。
学生活动：①阅读教材P80：科学•技术•社会，了解可燃冰；②分小组分别从可燃冰的晶体结构、形成条件、开采价值、开采危害等方面查阅资料，以视频短片、课件、展报等形式进行分享交流；③可燃冰未来产业发展提出建议
设计意图：认识晶体结构知识在实际生产生活中的应用，培养化学知识服务人类的社会责任，发展“科学态度与社会责任”核心素养
全息交互技术支持下的课堂教学使学习从平面向立体，从文本向视窗，从接受向探究式的观察、体验、推
经验，项目式教学案例《制作电池》在全国基础教育化学新课程实施成果征集与评选活动中获评优秀成果。
作者1简介：杜锐英，北京师范大学硕士研究生，首师大附属苹果园中学化学教师，石景山区骨干教师。爱岗敬业、专心教育、严谨治学，深得学生爱戴和家长信任。曾获全国说课比赛特等奖、北京市说课比赛一等奖、石景山区教学大赛一等奖，多次承担市区级研究课；所撰写的论文在核心期刊发表，并在市区级评比中多次荣获一二等奖。
作者3简介：王瑶，首师大附属苹果园中学化学教研组长，石景山区骨干教师。多次承担市区级观摩课、研究课、重要课程展示等。《原电池的“进化”之旅》入选全国中小学实验精品课。在市区级教学大赛中也屡次获奖 。 对于项目式教学有着较为深入的实施
2023年9月，唐翠萍特级教师工作室的学员赵娜被聘为北京教育学院石景山分院政治学科兼职研修员（2023年9-2024.7）。
2023年10月，唐翠萍特级教师工作室的学员赵娜的文章《温故知新 巩固提升》发表于《北京考试报》。
2023年10月，唐翠萍特级教师工作室的学员赵娜在石景山区思想政治学科单元教学设计培训研讨活动中，作必修四《哲学与文化》第二单元“认识社会与价值选择”的教学分享。
2023年10月，历史特级教师工作室导师刘芳的文章《有效有魂，用心用情》，工作室学员臧家富老师的文章《扎扎实实为有效，心心念念求有魂—“中国古代法治与教化”一课的所思所想》在《中学历史教学参考》上发表。
2023年10月，历史特级教师工作室学员师雪峰论文《基于联合教研的中学史地政心学科中劳动教育的研究报告》获北京市科学研究论文活动优秀成果奖。
特级教师工作室大事记
（上接封底）
第二十期
2023年10月17日，赵研特级教师工作室与葛继宁特级教师工作室进行了线上联合教研，两个工作室对《物质结构与性质》的教学研究与实践进行了充分交流。
2023年10月19日，刘芳老师承担的市视导课《史料研读——以2023年北京卷第17题为例》受到好评，工作室成员臧家富老师参与了设计。
2023年10月25日，周春红特级教师工作室邀请地理组区级骨干教师宋波老师以《从青涩到成熟一做好职业规划》为题，给工作室青年教师做了主题分享。
2023年10月26—27 日，唐翠萍参加石景山——莫旗教育协作成果交流活动，做了“思政一体化”的专题报告，并对“思政一体化”分论坛做了专家点评。
2023年10月27日，丁庆红工作室王凌云、钱莉莉、程健、闫冰老师参加北京市教学方式变革之中学课堂教学研讨会，进行听课、评课交流研讨。
2023年10月12日，唐翠萍特级教师工作室邀请人大附中教研组长张帅做了《“四新”背景下的高三教学》讲座。
2023年10月12日，刘世彬工作室邀请黄斌教授在工作室内进行了《学生认知技能的分布变化与经济长期增长》的讲座。
2023年10月13日下午，刘永江特级教师工作室举办本学期第二次研修活动，落实工作室培养计划中的“提升学员教育情怀与人文素养”的相关设计。北京市特级教师、北京市首批正高级教师、《中学语文教学》杂志编委管然荣老师带来主题为“《论语》对现代基础课程教学的启示——以语文学科为例”的讲座。
2023年10月16日-11月10日，马炳霞特级教师工作室接待来自山西长治实验幼儿园园长和骨干教师，来园跟岗实习，工作室的老师们分别承担半日活动组织、教研活动指导、案例分享、书香乐园课程交流等活动，取得良好效果，受到学习园长的好评。
2023年11月7-8日， 蔡吉组织高三英语听力测评。
2023年11月8日，马炳霞特级教师工作室接待大兴区园长任职资格培训班的学员来园参观学习，观摩了工作室陈露竹、刘艳玉老师组织的语言课体育课，马炳霞园长做了题为“为教师专业发展赋能”的专题讲座，活动受到园长们的一致好评。
2023年11月12日，丁庆红工作室学员王凌云老师北京物理学会2022-2023年度教育教学科研课题《习题情境化的探索与实践》结题。
2023年11月12日，丁庆红工作室学员王凌云老师论文《习题实验化的探索与实践》获北京物理学会优秀论文一等奖。
2023年11月12日，丁庆红工作室学员程健老师申报课题《微项目式学习在高中物理教学中的实践研究》，获北京物理学会2024-2025年度教育教学科研立项。
2023年11月12日，丁庆红工作室程健老师北京物理学会2022-2023年度教育教学科研课题《高中物理单元教学促进深度学习的实践研究》结题。
2023年10月-12月，丁庆红工作室王凌云、李学、钱莉莉、程健、闫冰老师作为核心成员参加中国教育学会重点课题《核心素养导向的高中物理诊断性评价》研究，研制高中物理诊断测试评价工具。
2023年11月，历史特级教师工作室导师刘芳老师受北京市社会大课堂管理办公室邀请，参与博物馆专家团队，编写北京市中小学生“七个一”活动《学习方案设计指南》。
2023年11月，历史特级教师工作室学员付建河老师承担了市教研室、通州区教师进修学校联合举办的同课异构活动展示课《中国古代的民族关系》。
2023年11月，历史特级教师工作室导师刘芳老师指导工作室学员臧家富、吴文涛、段长波老师命题工作。
2023年11月2日，蔡吉组织区“高中英语课例研究”，古中郑娜、李芳现场课。
2023年11月12日，丁庆红工作室学员王凌云老师申报课题《利用物理摄影发展学生的学科素养》，获北京物理学会2024-2025年度教育教学科研立项。
2023年11月12日，丁庆红工作室学员唐玉敬老师申报课题《基于核心素养利用物理实验创新提高学生创新能力的实践与研究》，获北京物理学会2024-2025年度教育教学科研立项。
2023年11月12日，丁庆红工作室学员唐玉敬老师北京物理学会2022-2023年度教育教学科研课题《基于物理实验创新提高学生创新能力的实践与研究》结题。
2023年11月14日， 赵研特级教师工作室邀请何彩霞教授，做了《大概念统领教学》的讲座， 通过一些生动具体的教学实例，增进了团队教师的学科理解。
2023年11月15日，周春红特级教师工作室邀请首都体育大学教育心理学副教授燕凌《如何做课题研究》。
2023年11月17日，蔡吉组织区“高三词汇、语法写作课例探讨”；
2023年11月23日，历史特级教师工作室邀请正高级教师、特级教师、中国历史学会理事、北京市历史教学研究会理事长李晓风老师做《中国古代民族关系》专题讲座。
2023年11月12日，丁庆红工作室学员钱莉莉老师申报课题《基于物理学史提升高中生物理科学探究素养的实践研究》，获北京物理学会2024-2025年度教育教学科研立项。
2023年11月12日，丁庆红工作室学员李学老师申报课题《基于Tiacker软件的高中力学实验教学实践研究》，获北京物理学会2024-2025年度教育教学科研立项。
2023年11月12日，丁庆红工作室学员李学老师北京物理学会2022-2023年度教育教学科研课题《利用智能手机开展高中物理项目式学习实践研究》结题。
2023年11月12日，丁庆红工作室学员李学老师论文《动量守恒定律关键点分析与高三备考建议》获北京物理学会优秀论文三等奖。
2023年11月12日，丁庆红工作室学员闫冰老师北京物理学会2022-2023年度教育教学科研课题《双减背景下以合作学习提高高中物理教学效率的实践策略研究》结题。
2023年12月6日， 周春红特级教师工作室邀请石景山区特级教师安丽萍老师在工作室内进行了《教学设计的那些事》的主题讲座。
2023年12月6-7日， 蔡吉组织高三英语命题工作；
2023年12月8日，马炳霞特级教师工作室与大兴区教研室的园长们，共同开展了语言领域的研究分享，围绕工作室李莹老师组织的大班语言活动辩论赛，开展深入的研究交流。
2023年12月8日下午，刘永江特级教师工作室举行本学期第三次研修活动，主题为《基于元认知视角的教学设计的反思之道——一节数学公开课的前世今生》。活动由工作室负责人——数学正高级教师、特级教师刘永江老师主讲。
2023年12月9日， 蔡吉组织高三听力高考指导工作。
2023年12月12日，蔡吉组织区教师参加八十中“市听说课同课异构”北大附中石景山学校胡占利 现场课。
2023年11月28日，刘世彬校长带领校长工作室的部分成员参观了外语实验小学博物馆课程。
2023年11月28日，刘世彬工作室邀请原人大附小校长郑瑞芳，进行“生命健康与融合教育”的线上专题讲座。
2023年12月，丁庆红工作室学员李学、王凌云、程健老师作为核心成员参与区高三试题命制工作。
2023年12月，历史特级教师工作室学员师雪峰老师在区级校本教研活动中进行了跨学科课程《唱响<国际歌>》的研究课。
2023年12月，历史特级教师工作室学员隽军宁老师的论文《一张庄票探历史——图片史料探究教学案例》发表于《中学历史教学》。
2023年12月，历史特级教师工作室学员隽军宁老师的论文《凝练教学立意，坚定道路自信——“社会主义国家的发展与变化”教学设计》和工作室吴文涛老师的论文《新课改下信息技术在历史教学中的有效运用》分别获北京市教育学2023年度征文优秀论文。
2023年12月20日，马炳霞特级教师工作室承办的“推动学前教育内涵建设 促进幼儿全面优质发展——杨北幼儿园‘书香乐园’课程建设成果展示”大会。
2023年12月21日， 蔡吉、钟淑梅组织“中学英语词汇教学策略”区研讨。
2023年12月22日下午，刘永江特级教师工作室举行本学期第五次研修活动，活动邀请到首都师范大学杜宵丰博士，旨在提升学员们能规范、专业、科学地进行文献检索、整理与述评。
2023年12月16日，赵研特级教师工作室开展教学论文撰写交流，王晓军老师就《怎样将课题（问题）研究转化为论文》与大家进行了交流，郑华、杨士锋针对《如何将课例研究转化为论文》进行了经验介绍。
2023年12月27日，马炳霞特级教师工作室的老师们深入开展科学领域研究，积极参与即将由农业出版社出版的“玩创未来”一书的录制工作，宋春雷、胡小茜等老师，录制了9节小班科学活动，取得良好效果。
2023年12月12日，历史特级教师工作室导师刘芳老师担任区教育科学“十四五”规划2023年度重点课题《基于历史解释培养初中生史料实证核心素养的实践研究》指导点评专家。
2023.年12月14日，蔡吉组织区研修“基于大单元的高三词汇复习”。
2023年12月15日，历史特级教师工作室导师刘芳老师为内蒙集宁四中的校长和老师做《学、思、行的统一——教师的专业化发展》讲座。
2023年12月15日下午，刘永江特级教师工作室举行本学期第四次研修活动，落实工作室培养计划中的“提升学员教育情怀与人文素养”的相关设计，本次活动邀请北京市特级教师、北京市正高级教师陈礼旺老师带来主题为《遥想孔子的课堂》的线上讲座。
2023年12月15日，唐翠萍为集宁四中的教师和干部做提升学生内驱力的专题讲座。
2023年12月18-27日，历史特级教师工作室导师刘芳老师承担北京市学科带头人和骨干教师学科评议工作。
2023年12月28日，唐翠萍特级教师工作室邀请顺义区教育研究与教师研修院董晨老师做了《“四新”形势下命题能力提升培训》专题讲座。
2023年12月28日， 蔡吉参与市基础教育课程教学改革暨教研工作会。
2023年12月，唐翠萍特级教师工作室的学员张剑接受了北京市教委思政中心关于思想教师专访宣传片拍摄。
2023年12月20日，唐翠萍特级教师工作室的学员张剑与九中金虹利老师合作完成一节双师课堂区级公开课《综合探究 构建高水平社会主义市场经济体制》。
2023年11月，唐翠萍特级教师工作室学员丁燕面向全区政治教师做《文化部分》教材分析。
2023年12月，唐翠萍特级教师工作室学员丁燕参与命制石景山区高三期末统考试卷。
2024年1月19日， 蔡吉组织高三英语测试工作。
2024年1月22日， 蔡吉组织高三英语阅卷工作。
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