• 《实验教学与仪器》第一届青年编委待任名单公示
  • 守正创新 “双效”提升 ——《实验教学与仪器》高质量发展专题研讨会成功举办
  • 关于遴选《实验教学与仪器》首届青年编委的通知
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    • 数字技术赋能初中化学碳中和主题跨学科实践与教具开发

      罗欣怡

      Abstract:

      针对初中化学跨学科实践中情境创设悬浮、技术赋能缺位、实践载体单一的痛点,本项目依托“全国低碳日”与校园科技节真实背景,立足广州本土低碳资源,以开发科普桌游为驱动性任务。项目深度整合化学、地理、生物等多学科知识,构建“识-寻-践-传”任务链,引导学生利用传感器技术、数字绘图与AI生成技术研发碳中和主题桌游,实现跨学科实践从“纸面方案设计”到“数字智造应用”的深度进阶,有效解决优质教具匮乏难题,提升学生的工程思维与创新素养。

      • 1
    • 智慧课堂环境下初中物理跨学科主题学习实施策略

      陈群, 崔利军

      Abstract:

      《义务教育课程方案(2022年版)》要求各门课程设计跨学科主题学习。智慧课堂构建的智能学习环境为跨学科主题学习提供了新的支撑。在厘清内涵与价值的基础上,提出依托智能环境创设真实问题情境、借助数字工具支撑探究实践、基于过程数据实施精准评价、立足成果物化促进素养迁移四项实施策略,并结合“校园噪声监测与控制”案例阐述落地路径。

      • 1
    • 科学家精神融入初中化学课堂教学的实践—— 以人教版 “金属资源保护” 教学为例

      唐仁和, 陈桑尼, 刘艳, 张胜利

      Abstract:

      将科学家精神渗透化学课堂,是落实立德树人根本任务、发展学生化学学科核心素养的重要路径。本文以人教版九年级化学下册“金属资源保护”为载体,深度挖掘教材文本、栏目活动中蕴含的科学家精神育人要素,融合数字化实验、科普短视频、科学家人物事迹等多元教学资源重构课堂活动。课堂依托铁钉锈蚀条件探究实验落实求实、协同的科学品质,借助徐光宪院士稀土科研先进事迹厚植学生家国情怀,实现化学知识传授与价值引领双向落地,为科学家精神的培育常态化进课堂提供可复制的实践范式。

      • 1
    • 数字赋能小学科学实验课堂管理:优势、挑战与对策

      岳丹桂

      Abstract:

      数字技术应用于小学科学实验课堂管理具有优势,同时也面临挑战。该研究从行为管理、参与激发、程序管理、时间管理、安全管理和自我管理维度梳理数字技术赋能小学科学实验课堂管理的优势,分析了数字技术赋能小学科学实验课堂管理的挑战并提出对策,包括:不断完善学校数字基础设施,鼓励共建共享;持续提升师生数字素养;规避数字技术应用于科学实验课堂管理带来的风险等。

      • 1
    • 从“步骤评判”到“素养达成” ——高中化学实验教评一体化改良的实证探究

      丁敬锋

      Abstract:

      针对高中化学实验操作考试“分步计分”量表易诱发“高分低能”的问题,本研究将“方案论证—过程监控—证据处理—应急反思”四维等级性评价量表与配套探究教学法作为整体干预方案,在普通高中开展一学期对照实验。结果表明,实验班在实验设计、异常数据敏感度、科学论证和应急处理能力上均显著优于对照班(P<0.01,Cohen‘s d>0.8),且基础操作规范性未下降。本文还提供了实验改进创新的具体案例, 为一线教学提供了可操作的参考范式。

      • 1
    • 基于实验改进类文献的初中科学试题命制

      林威丞

      Abstract:

      基于科研文献的初中科学试题命制可以保证试题的导向性、科学性和规范性。生物试题命制多以科研文献为素材,本文将生物学文献命题的方法跨学科迁移至初中科学物理、化学试题的命制。以“基于热致变色溶液的焦耳定律实验装置改进与定量探究”和“二氧化碳制取与性质的家庭探究实验设计”为素材命制原创试题,围绕如何进行文献选择,如何进行文献解构、实验验证和情境重构从而将文献进行加工成试题,如何评估试题质量这三个问题进行了详细分析和阐述。

      • 1
    • AI过程性评价助力科学实验循证教学

      张研, 王艳琼

      Abstract:

      针对当前初中科学实验教学评价中过程性数据缺失、反馈滞后、素养导向不足等核心问题,以《天工开物》井盐制取为真实情境,构建了“探究—评价—证据—反思”四环融合的循证教学模型。通过结构化实验任务设计,聚焦“原料配制—过滤提纯—蒸发结晶”三个关键环节,开展基于多模态数据的过程性评价实践。为素养导向下的实验教学评价改革提供了实证依据,构建了基于学生深度学习的实验教学评价新模式。

      • 1
    • 小学科学实验教学三阶思维路径构建与突破

      马宏彬

      Abstract:

      聚焦小学科学实验教学现状,探索课内三阶思维培育路径与课外破界延伸方向。分析当前教学中思维培养碎片化等问题,阐释三阶思维实验教学的内涵与价值,强调其对学生科学素养的促进作用,结合课堂实例论述“做前启思—做中创思—做后省思”的实施路径,最后探索破界延伸方向,通过空间延展、主体互动、新技术应用等拓展“做”与“思”的边界。旨在为小学科学实验教学提供系统框架,助力学生在实验中实现思维进阶,推动从知识传授向素养培育转型。

      • 1
    • 问题驱动·GAI赋能:信息科技跨学科学习实验教学的设计与实施

      周银稷, 曹伟

      Abstract:

      针对传统信息科技实验教学中“重验证轻探究、学科相互割裂、原理过于抽象”的痛点。探索以杜威问题解决五步法为认知主线,将生成式人工智能(GAI)定位为“认知伙伴”,构建了“情境感知—问题定义—原理探究—方案构思—实验搭建—测试优化—迁移反思”七阶跨学科学习实验教学模式。以“设计与搭建小型开关系统”为实践载体,融合物理(电路与传感器)、信息科技(编程与控制系统)及工程思维,通过3课时的完整教学案例,详细展示了学生如何借助GAI降低技术门槛、突破认知瓶颈、经历真实的探究实验迭代与优化过程。实践表明,该模式能够显著提升学生的探究兴趣与问题解决能力,实现“科”与“技”的深度融合,为新课标背景下信息科技实验教学的创新提供了可复制的实践范式。

      • 1
    • AI辅助开发数字化实验工具的高中物理“动量定理”课程设计与实践Design and Practice of a High School Physics Lesson on the Momentum Theorem with AI-Developed Digital Experimental Tools 苏宁

      苏宁

      Abstract:

      当前高中物理“动量定理”授课面临三大现实困境:变力条件下的实验难以开展、数据分析过程繁杂、学生多停留于表层体验。为此,本文以深圳地区一节“动量定理”公开展示课为基础,提出一种将生成式AI与低成本自制数字化实验工具相整合的课程设计框架。该课程首先借助“胡萝卜对比实验”制造认知冲突,驱动学生由日常经验转向理论探究;继而运用AI辅助研发了无线力-位移双通道采集系统,支持学生自主完成变力碰撞的定量实验;再通过AI生成的交互式HTML分析工具,引导学生采用 位移斜率法 间接推算速度,实现冲量与动量变化量的比对验证;最后将AI引入情境化命题与即时评价环节。教学实践表明,该课程有效提升了学生对动量定理的理解深度与实验探究能力。

      • 1
    • 小学科学大单元教学思维进阶模型构建 ——以苏教版小学科学五年级《简单电路》一单元为例

      洪巧荔

      Abstract:

      针对小学科学教学知识碎片化、学生思维难以进阶的现实困境,基于新课标要求,采用设计研究方法,结合概念建构五层级与目标分类理论,构建“目标-任务-评价”一体化四级思维进阶模型,并以苏教版五年级《简单电路》单元为例开展教学实践。通过平行班前测-后测准实验(各45人)验证,实验班后测成绩显著高于对照班(p<0.05),学生思维水平明显向高阶迁移;典型学生成长档案显示学生思维从“凭感觉判断”逐步发展为“靠证据推理”和“能创新设计”。实践证明,该模型能有效促进学生科学概念建构与思维发展,为教师精准规划单元教学提供可迁移的理论工具。

      • 1
    • <p>——多变量控制下铁生锈快速实验的三维优化

      周爱婷, 唐凤

      Abstract:

      本文针对2024年人教版初中化学“铁生锈的条件”传统演示实验耗时长、学生参与度低的问题,进行了系统性教学改进与实践探索。通过引入多变量对照设计、可视化试剂及微型化实验装置,将验证性实验转化为探究性项目,显著加快了反应“速度”,激发了学生的探究“激情”。改进后的实验高效便捷、现象明显,有效帮助学生建构对金属腐蚀条件的理解,并培养了控制变量、基于实验事实进行证据推理等科学思维,促进学生化学核心素养的发展。

      • 1
    • 探究实践导向下初中科学情境教学诊断与重构

      冯达, 方涛

      Abstract:

      当前初中科学课堂中的情境常因偏离探究实践本质而功能弱化。研究提出以“问题真实性”“过程连续性”“互动生成性”三维判据诊断情境教学的实践价值,并以此为框架,剖析了“以趣味替代真实”“以首尾包装替代贯穿”“以单向设问替代互动”三种典型误区。分析表明,对探究实践的窄化理解、对情境内涵的静态认知及线性目标导向的设计信念,是导致情境偏离实践功能的深层根源。据此提出“依托真实问题创设探究实践情境,促进知识的情境化建构”“依托情境贯通探究全流程,促进认知的连贯建构”“依托人际互动构建论争场域,促进科学论证的社会性建构”三条核心策略,结合课例呈现重构路径。

      • 1
    • 焦耳定律教学中电压迷思的证伪

      柯滕鹏

      Abstract:

      针对学生在焦耳定律探究中普遍提出“导体产热与电压有关”的猜想,传统教学往往回避或直接否定,未能给予学生检验猜想的机会。据此依托无刷直流电动机串联电路与红外热成像技术设计实验方案。通过抽去一台电动机的永磁体与铁芯使其不转动,实现电流、电阻、通电时间相同而电压不同的条件。热成像实时显示两电动机温度变化,实验表明电压相差明显但发热量几乎相等,有力证伪了“电热与电压有关”的猜想。该方案有利于培养学生证据意识和批判性思维,且器材易得、现象直观,适合初中物理教学推广。

      • 1
    • 纸扩散-考马斯亮蓝G-250法测定乳制品中蛋白质含量

      张婧媛, 王月蓉

      Abstract:

      针对凯氏定氮法、高效液相色谱法等传统蛋白质检测方法仪器依赖度高、操作复杂、耗时长,难以适配高中化学实验教学的问题,该研究基于课标教学建议,建立了纸扩散技术联合考马斯亮蓝G-250显色的乳制品蛋白质定量检测方法。通过单因素实验优化实验条件,确定最优试剂用量70μL、扩散时间3min。该方法标准曲线线性关系良好(R²=0.9992),精密度与样品检测准确度均满足实验要求。此法试剂用量少、耗时短、操作简便,契合高中生实操能力,可衔接化学理论与实践教学,为高中蛋白质定量实验教学提供可行方案。

      • 1
    • 技术赋能下的小学数学基础性实验教学范式研究与实践

      郭敏

      Abstract:

      随着《义务教育数学课程标准(2022年版)》的深入实施与《中小学实验教学基本目录(2023年版)》的发布,小学数学教学正经历从知识传授向素养培育的转型。实验教学作为实现这一转型的关键路径,其有效实施模式亟待探索。论文将小学数学基础性实验划分为验证性、理解性、探究性三类。通过三个典型课例的实践分析,深入阐述了“以学生为中心、以实验为路径、以技术为支撑”的教学流程与策略。

      • 1
    • 呼出气体成分定量测定教具的设计与应用

      欧梦梦, 林庆东, 粟广旺

      Abstract:

      笔者基于人教版《发生在肺内的气体交换》教学内容,结合2022年版新课标对跨学科实践的要求,针对学生提出的关于人工呼吸真实问题,自制一套基于氧气和二氧化碳数字化传感器的教具,精确测定呼出气体中氧气和二氧化碳体积分数。测试结果为不同运动状态下O2体积分数(15.2%~16.4%)均远高于CO2体积分数(3.2%~4.5%),进而通过相关计算论证人工呼吸有效性,得出结论:人工呼吸能够保证患者获得充足氧气。利用该教具实现了实验由定性测量变为定量测量,不仅提升了实验的精确性与可操作性,还有效促进了学生在科学探究、工程设计等方面的综合素养发展。

      • 1
    • 简易活塞可视化抽水机制作及应用

      陈锦华, 黄葛鸿, 苏琳铮, 邓心陶

      Abstract:

      学科教学仪器的结构设计应简洁直观、易于理解。本文设计并制作了一款可视化活塞抽水机实验装置,通过铜丝限位活塞片替代传统玻璃珠阀门,实现了阀门启闭过程的清晰可视、易观察、易理解,改进的装置操作简单、取材经济、抽水连续稳定。通过简化结构与可视化呈现,让学生通过观察仪器内部组件的运行过程,深入掌握其基本工作原理,具有很高的教学实用性与推广价值,适合中小学课堂的实验教学和项目式制作课堂的参考。

      • 1
    • “情境—建构—反思”赋能物理实验教学研究——以苏科版“物质密度的测量”教学为例

      孙玉琢

      Abstract:

      针对传统初中物理实验教学“重操作轻思维、重结果轻过程”的突出问题,本研究以苏科版“物质密度的测量”教学为例,构建了“情境—建构—反思”三维教学实践路径。通过创设认知冲突情境、引导方案迭代改进、实施描述性与多元性评价,系统探索该路径对学生理解能力、推理论证能力、综合实践能力与实验探究能力发展的作用机制。研究阐明了三维路径与实验要素(情境创设、方案设计、误差归因、方案迭代、描述性反馈)及关键能力之间的对应关系,并采用准实验设计,以初二两个平行班(N=90)为样本,结合《初中生物理关键能力表现性评价量表》进行前后测分析。结果显示:该路径显著提升了学生的推理论证能力(t=4.32,p<0.01)与实验探究能力(t=5.17,p<0.01),但对理解能力的提升无显著差异。研究证实了“误差即资源”的教学逻辑,为初中物理实验教学从“教”走向“学”提供了可操作的实践范式。

      • 1
    • “四阶六步”:工程思维促概念进阶

      李愉均

      Abstract:

      为破解小学科学概念教学中学生“符号化认知”困境,探索工程思维驱动概念进阶的路径,该文的创新在于提出“将学习坑理论的认知进阶节点与工程思维的操作要素系统整合”,构建可操作的“四阶六步”教学模式(以教科版《制作保温杯》为例),该模式通过数据触发认知冲突、情境促进概念迁移、任务推动创造性运用,引导学生从符号化认知走向概念性理解,能在真实情境中自主运用科学概念分析问题并改进方案,形成一条小学科学概念教学从符号化认知走向深层理解的可迁移路径。

      • 1

主编:王志成

创刊:实验教学与仪器

国际标准刊号:ISSN 1004-2326

国内统一刊号:CN 43-1094/G4

国内邮发代号:42-87

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