【矩道化学VR实验室】助推指向高阶思维的教学新策略

2022/10/31 10:25:19 矩道科技 产品动态


矩道化学VR/3D虚拟仿真实验室

VR+化学深度融合  |  融通创新教学策略


聚焦素养 | 深度学习 | 高阶思维

2022年是基于新教材高考的第一年,《2022高考化学全国卷试题评析》中提出“聚焦学科实践,考核关键能力,体现高考内容改革要求”。其中有对“信息整理能力”、“辩证思维能力”、“批判思维能力”等指向高阶思维的考查要求,该如何引导学生更好的养成核心能力呢?

高中化学新课标要求内容聚焦大概念,课程设计遵循少而精的原则,并指出信息技术与学科深度融合的教学策略可有效提升教学能效。矩道高中化学V/3D虚拟仿真实验室提供兼顾教学深度和广度的探究式教学情境,贯穿教学改革的各个环节。为教师开展兼顾教学评一体化的各类教学活动提供了多元多样的情境素材和教学互动,为创新课堂教学策略提供了新参考、新思路、新助力。



  重视思维能力培养,突显原理的建立过程    

化学反应原理是人们通过对大量化学反应的观察、比较、分析、综合、抽象、概括等思维过程形成的普遍规律。这些原理的形成是由特殊到一般、由具体到抽象、由现象到本质的认识过程,是在由感性认识到理性认识,不断进行归纳、演绎等逻辑推理的过程中逐渐产生的。

因此,在教学中应抓住学科内容的基本特征,充分运用逻辑推理,重视化学反应原理的归纳过程以及运用相关原理解决问题的演绎过程。既要重视通过大量实例采用归纳法得到一般规律性结论,又要重视采用演绎法进行推理判断,从而深化对过程的本质认识。



演绎推理-归纳总结-判断反思

以选择性必修2-物质结构与性质为例,矩道化学物质结构与性质模块,通过VR与多媒体处理技术的高度集成,提供了原子分子结构与性质、晶体结构与性质等丰富的内容,课堂上借助微观结构与原理可视化降低教学内容抽象性,老师的教学不再停留在表面,可以更容易引导学生进行解释,促使学生反思原有概念模型的局限性,发展学生“证据推理与模型认知”的核心素养。


提共1-40号原子结构情境-大量实例供归纳演绎


原子轨道与电子云 - 感性认知到理性辨识


核外电子排规律 - 演绎、推理与归纳

原子轨道表示式 - 现象到本质过程化认知


 重视运用直观手段,关注学生的认识发展 

化学反应原理比较抽象,应关注学生的认识发展过程。一方面,通过实验、图像、表格、多媒体课件、录像等常见的直观教学手段,将化学原理具体化、形象化、直观化;另一方面,教师也可以给学生布置绘制数据曲线、微观图示并用于解释宏观现象和反应规律的任务,以外显学生的已有认识、认识障碍,启发学生的思维,完成由感性认识向理性认识的飞跃。



微观可视化-数据可视化-过程可视化

矩道化学VR/3D虚拟仿真实验室,基于虚拟仿真技术与多变量系统仿真算法,以国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)数据为支撑,通过微观可视化,不可见的化学反应过程可视化,更好的帮助认识物质是运动和变化的,全方位围观化学反应过程中的物质动态变化。能多角度、动态地分析化学变化,运用化学反应原理解决简单的实际问题。


化学反应 - 过程可视化、数据多形态可视化


微粒空间结构与规律 - 直观化、过程化


化学反应原理 - 微观可视化、过程可视化


  重视理论联系实际,培养良好学习兴趣    

化学反应原理理论性强,在教学中容易忽视理论与实际的联系,陷入从理论到理论的教学误区,导致学生逐渐丧失学习化学的兴趣。所以,在本模块的学习中要特别注意与实际的联系,激发学生的学习兴趣。如在“化学反应与能量” 主题中,可以联系能源、电池、金属腐蚀等内容



原理探究 - 举一反三 - 学以致用

从化学原理的学习到化学原理应用情境的搭建,是化学学科学习的重要环节,学以致用。矩道高中化学探究平台,在学生纯粹地化学原理学习,与进阶到沉浸式应用化学原理搭建起了桥梁,以虚补实,让学生在“做中练”,学生知识应用的情境可视化、过程可视化。促进小组自主合作探讨、自纠自查的同时,老师更好的在学生“练中评”,检测教与学的效果,实现以评促学、以评促教,教学深度和广度层层递进,有利于发展深度学习,思维进阶,逐步养成素养导向的高阶思维。

案例1-知识拓展,探究电极对原电池影响



探究铝电极在原电池中的作用

案例2-思维进阶,搭建新类型原电池



锌铜离子交换膜新型原电池

案例3-学以致用,原电池工作原理的应用



利用原电池原理驱动小车

矩道化学虚拟仿真实验室 


矩道化学虚拟实验室,基于一线教学实践,以学科素养为指导,以开放性、探究性、学科性为主要目标,提供高度自由的“化学探究实验室”和探究式学习环境,助力基于情境、问题导向,以实验为基础的科学探究活动,促进化学学科关键素养——理解与辨析、分析与推测、探究与创新、归纳与论证的养成,推进深度学习,引领学生高阶思维发展。

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