学科联盟｜化学学科教研联盟活动—“数字化赋能科学思维”
2023年10月25日下午，华东师范大学教师教育学院与华东师范大学附属东昌中学联合举办的“数字化赋能科学思维”基础教育联盟化学教研活动在华东师大附属东昌中学举行。华东师范大学基础教育联盟化学学科负责人、教师教育学院博士生导师王祖浩教授，迟少辉副教授，华东师大附属东昌中学化学特级教师唐增富老师，来自华东师范大学基础教育联盟校的高中化学老师，上海市浦东新区周玉枝、董俊、沈正东3位名师带领的三个基地的学员，以及华东师范大学教师教育学院的硕博士研究生，线下共计70余人参加了此次教研活动，全国各联盟学校老师们在线上参会。
▲部分参会教师合影
华东师大附属东昌中学校长薛志明致欢迎词，他表示此次活动是对新安装的数字化设备教学功能的一次测试，也是双新背景下化学课堂教学转型的一次重要尝试，希望能走出一条基于数字化促进化学课堂教学改革的新路，全面提高学科育人质量，发展学生的核心素养。薛校长提出希望大家对学校的化学学科建设多提宝贵意见。
▲薛志明校长致辞
本次教研活动由王祖浩教授主持，教研活动分为教学展示、交流研讨、微报告三个环节。
▲王祖浩教授主持活动
教学展示——“再遇”氧化还原反应
唐增富老师首先带领同学们回顾了氧化还原反应的概念和基本类型，通过“已遇”知识的学习，引导同学们学会从化合价的视角认识陌生物质和解决实际问题，让同学们体会相关知识和原理的价值所在。随后，唐老师以探究处理鱼缸水中残余氯的鱼乐宝的有效成分为主题，在实验教学中创设了一个真实的生活情境。通过观察和分析鱼乐宝的性质和用途，预测其成分可能为硫代硫酸钠、亚硫酸钠和硫化钠。唐老师让同学们分组进行实验，通过简单的反应首先排除了成分为硫化钠的可能。之后分别使用了氧化还原传感器和溶解氧传感器进行实验验证猜想，引导同学们从真实情境出发，抽丝剥茧，层层深入，用真实数据说话，让同学们深刻地感受到科学探究过程并学会运用氧化还原原理来解决生活问题。实验结束后，唐老师表示部分小组的数据有所偏差，希望同学们能够多进实验室，多做实验，提高对实验器材的熟悉度，切实提升自己的实验操作能力。
▲唐老师的课堂教学展示
交流研讨——课堂点评和教学优化
唐增富老师首先介绍了这节课设计的核心观念和整体思路，他认为传感器的使用可以培养学生的科学思维，教学可以基于一定的认知冲突，启发学生思考和解决问题。唐老师特别强调，基于真实场景中的问题要考虑多种因素，当我们解决问题时要用数据说话，不能主观臆断。他认为真实的生活情境可以体现氧化还原在生活中的应用价值，肯定了数字化赋能对学生在发现问题和思考解决方案上的巨大作用。唐老师的课堂总结引发了热烈的掌声，令在座师生都受益匪浅。
▲唐老师分享教学设计
上海三林中学的李海芳老师从“看见”和“听见”两个方面分享了自己的感受。她指出这节课一是看到了宏观的实验，二是通过手持技术呈现出了我们难以看到和判断的物质氧化性强弱。数据曲线和现代化信息技术与化学教学融合培养了学生分析数据、获取证据的能力；还听到了学生探究问题的思维过程，以及解决真实问题的思路和方法。
上海外国语大学附属浦东外国语学校的蒋晓莉老师认为，整节课就像一个大型探秘现场，唐老师的课堂体现出了“无边界”，她认为唐老师在解决化学实际问题时没有局限于限定框架中，通过结合化学的实验操作与跨学科知识来解决问题，打破了学科框架。
上海川沙中学的沈雪红老师指出本单元标题的新颖性，通过已学知识体会到相关的知识价值和学科价值，开辟了解决问题的新视角，将知识与情境紧密结合，用数据呈现实验结果。这一点值得老师们去学习。
上海进才北校的苌青老师表示唐老师的课堂强调了学科的价值，让数字化技术服务于化学学科；唐老师还关注到了实验中溶液的滴加顺序，让学生聚焦于真实情景学习氧化还原原理。利用传感器收集了学生的实验数据，能够提供及时准确的教学反馈，希望在今后上课的过程中借助技术真正能够做到数字化赋能科学思维。
华东师大的迟少辉副教授认为，唐老师的这节课整体设计新颖，以使用鱼乐宝后产生的残余氯为情境，内容丰富，逻辑清晰。课程在探究和现象分析中培养了学生的数据思维、有序思维、金融思维、批判性思维和系统性思维，增强了学生的实证意识、安全意识和合作意识等，真正落实了素养教学。在问题解决情境下，利用化学知识发展科学思维，进行科学探究和实践，充分体现了化学的学科价值。
王祖浩教授最后指出，唐老师身体力行，从课的设计思路到驾驭课堂教学，有许多地方值得学习。这节课从认识氧化还原反应本质出发，利用已有知识和实验方法引导学生解决复杂、陌生情境中的实际问题，其中数字化技术起到了关键的作用，有效促进了学生科学思维的发展。王教授指出希望老师们不仅要重视在教学过程中使用数字化手段，更要像唐老师那样，积极探索如何用好数字化技术培养学生学科核心素养。
微报告——聚焦数字化实验，落实核心素养培养
唐增富老师作了“聚焦数字化实验 落实核心素养培养”的微报告，分享了将数字化手段融入真实课堂的体会与经验。唐老师谈到许多跨学科实践中的教学案例：受到向日葵的启发，将乐高与传感器结合来有效利用太阳能；在二氧化氮二聚反应的平衡中利用传感器实时分析温度和压强的影响作用；对比传统实验和数字化实验的中和热与酸碱滴定的数据线性拟合结果，说明了数字化仪器的精准度更高，并以农用氢氧化镁为例讲述现象的可视化来促进学生沉淀溶解平衡的概念建构等。唐老师丰富的数字化技术与课堂融合经验和教学思维，给参会老师和研究生带来了很大的教学启发。
▲唐老师的微报告
活动总结
王祖浩教授对本次教研活动进行了全面总结。王教授感谢华东师大附属东昌中学为本次活动提供了很好的实验室环境与条件，感谢唐老师为大家展示了数字化教学的魅力，他认为通过本次教研活动，大家对数字化应用会有更深刻的认识。用好数字化实验，不仅是呈现一些数据，更重要的是通过数据来揭示微观、动态的化学变化规律，展现不同变量之间的复杂关系，从中归纳化学反应的原理，有助于对化学反应进行条件控制。同时，数字化技术的应用要走出课堂，在学生的跨学科实践活动中发挥其应有价值，引导学生面对陌生的真实情境，通过获取的数据提出解决问题的方案并进行验证，这有利于培养学生的创新能力。
文稿丨林雨霖 尉晓艳
审核｜王祖浩
