中国现代教育装备
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 期刊导读  
从前沿科学进展中提炼问题解决思路设计项目式课程
来源:《中国现代教育装备》杂志 时间:2024-5-30 11:29:22
  [导读]基于促进学生“学会思考”的项目式课程设计理念,以“从基础的单质结构到多变的碳纳米材料家族”为主题设计项目式课程,通过挖掘真人真事,关联学生已有学科知识,提炼科学家的问题解决思路并转化成学生的学习思路,设计了包括3个任务、7个活动的项目式课程,带领学生探索碳纳米材料的空间结构、亲手制备碳量子点新型材料,并应用碳纳米管制备电子皮肤。重点阐述了如何按照“定位和挖掘背后的真人真事、外显科学家问题解决思路、转化为项目式教学内容”的“三步走”策略开发项目式课程,同时介绍了课程的教学策略和实施建议。

  纳米材料是中学化学、物理课程中前沿科技进展的重要素材。《普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)》建议教师借助“碳的同素异形体及其应用”“光伏材料、催化材料、纳米材料等新型材料”相关内容开展教学。《普通高中物理课程标准(2017年版2020年修订)》要求学生了解材料科学的有关知识及应用,体会其发展对人类生活和社会发展的影响;初步了解纳米材料的特性,关注纳米材料的研究和应用及其可能存在的问题。

  纳米科技也是我国科技发展面临的“卡脖子”问题之一,学生有必要进行纳米科技相关课程的学习,探索其研究进展和应用。但由于纳米材料尺寸极小,难以进行肉眼观测,且其应用属于高新技术领域,与学生实际生活联系较少,常规的科普素材难以引发学生的探究兴趣。对此,需要将前沿科学进展与学科基础知识(如化学中的胶体部分)内容关联起来,通过对科学问题解决思路的深入挖掘,设计项目式课程,实现科研成果的教学转化,促进学生的深入理解[1-2]。本文以“从基础的单质结构到多变的碳纳米材料家族”为主题设计项目式课程,为将前沿科技引入基础教育课程提供思路。

  一、挖掘真人真事 外显问题解决思路

  二、项目式教学设计与实施

  三、反思与讨论

  第一,本案例的教学重点是让学生理解碳纳米材料的结构特点,据此选择制备方法和应用领域;难点是学生设计碳纳米管电子皮肤传感器。因为该活动涉及较多的物理传感器知识,其中蓝牙模块的组装还涉及信息技术和通用技术学科的相关内容。在教学实施时,要把握适当的开放度,必要时要给学生搭设支架,教师提前做好背景知识的收集,设计半开放式的任务和活动。

  第二,建议用6~7课时实施本课程,同时辅以课外准备时间,有些材料的预处理可以让学生在课下处理好,以减少课上时间。注意给学生充分的自主思考空间,让学生充分交流、动手、展示。

  第三,本项目还可以增加材料制备条件等变量,开展研究性学习,或者组织学生参观科研院所实验室、高新企业等,让学生走进真正的科研空间,体会科技进步的力量。

  参考文献

  [1] 郝亮,赵雅萍,潘红,等.“设计制作黑白液晶显示屏”项目式课程教学案例研究[J].中国现代教育装备,2024(4):24-28.

  [2] 潘红,赵雅萍,郝亮,等.“探秘神奇的液晶”项目式教学设计[J].中国现代教育装备,2024(2):21-25.

  [3] 刘丹青,袁振东.从零维到三维的碳范式:碳单质概念的新发展[J].化学通报,2019,82(12):1141-1146.

  [4] XU X, RAY R, GU Y, et al. Electrophoretic analysis and purification of fluorescent single-walled carbon nanotube fragments[J]. Journal of the American Chemical Society, 2004, 126 (40): 12736-12737.

  [5] 魏锐,唐珑畅.青少年科技创新项目式学习课程开发的思路与方法[J].中国科技教育,2021(12):10-14.

  [6] 魏锐,朱叶,党育杰,等.促进学生“学会思考”的项目式课程开发程序[J].基础教育课程,2023(22):4-11.

  [7] 杜春燕.引入前沿科学 培养化学核心素养:以“碳量子点的制备”综合实验设计为例[J].化学教育(中英文),2020,41(15):49-53.

  [8] 燕子翾.以醛鞣废革屑为原料制备纳米复合纤维及制品[D].北京:北京化工大学,2020.

  杜春燕1 燕子翾2 郭梦薇3 赵雅萍4 郝亮5 魏锐6

1.北京市第三十五中学 2.清华附中大兴学校 3.新疆实验中学 4.北京大学附属中学

5.北京市育英中学 6.国家中小学化学教材建设重点研究基地、北京师范大学科学教育研究院


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