【導(dǎo)讀】constraint.…(Osborne,2020,).

　　

【正文】 大學(xué)生介紹化學(xué)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和旁聽(tīng)初高中同事關(guān)于這方 面的談話(huà)，筆者認(rèn)識(shí)到化學(xué)教師對(duì)教學(xué)的態(tài)度，可以作為學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)成功與否關(guān)鍵。 “在所有的教育中，尤其是科學(xué)教育，教師是課程的推動(dòng)者、鼓舞者，但也是約束者。” 他們的教學(xué)行為是受其對(duì)科學(xué)態(tài)度影響的，事實(shí)上這也是不被學(xué)生忽視的“（ Vaidya， 1993 年，第 63 頁(yè)）。此外，初中和高中是科學(xué)教育的關(guān)鍵時(shí)期。研究表明，隨著學(xué)生年齡的增長(zhǎng)，他們對(duì)科學(xué)的態(tài)度變得越來(lái)越不感興趣（弗萊明和馬龍， 1983。佐爾格， 2020）。 一項(xiàng)研究表明，當(dāng)學(xué)生從小學(xué)過(guò)渡到中學(xué)時(shí)對(duì)科學(xué)的態(tài)度呈出現(xiàn)“急劇下跌”的趨勢(shì)（佐爾格， 2020）。這種特殊 的研究表明，態(tài)度的變化可能會(huì)影響到學(xué)生發(fā)展的變化，并有待進(jìn)一步的研究（佐爾格， 2020）。另一項(xiàng)研究暗示年長(zhǎng)學(xué)生無(wú)法注意到自己在課外的科學(xué)使用情況，而往往認(rèn)為科學(xué)只是關(guān)于閱讀和講座，而不是一項(xiàng)實(shí)際的活動(dòng)。（巴曼， 1999 年）。此外，學(xué)生在確定他們是否會(huì)繼續(xù)進(jìn)一步研究或選擇科學(xué)為職業(yè)上，對(duì)科學(xué)的態(tài)度是“最重要的”（奧斯本， 2020， ）。 帶著這些問(wèn)題，設(shè)計(jì)者為初中和高中教師創(chuàng)設(shè)了一個(gè) 40小時(shí)的專(zhuān)業(yè)發(fā)展（ PD）課程。課程的核心內(nèi)容是與教師和學(xué)生生活有關(guān)的并適用的材料化學(xué)。為了讓學(xué)生充分了解科學(xué)認(rèn)識(shí)到 學(xué)習(xí)科學(xué)的價(jià)值，科學(xué)課程使所有 12個(gè)年級(jí)的學(xué)生必需清楚地說(shuō)出課堂上講授的科學(xué)與日常生活的聯(lián)系（巴曼， 1999）。老師們把化學(xué)的結(jié)構(gòu)及由此產(chǎn)生的材料特性聯(lián)系到一起。通過(guò)展示化學(xué)材料在日常生活中的應(yīng)用，使化學(xué)更容易被學(xué)生接近。從上世紀(jì)起，我們的社會(huì)已經(jīng)變得越來(lái)越依賴(lài)現(xiàn)代材料如塑料、復(fù)合材料、 半導(dǎo)體等，這些材料大大擴(kuò)展了我們的技術(shù)領(lǐng)域。（薩斯， 1998）學(xué)生的日常生活中相關(guān)材料是顯而易見(jiàn)的，這使得化學(xué)更有趣，更方便。鍵合類(lèi)型和觀察到的材料特性之間的聯(lián)系，給教師提供了一種特殊的方式來(lái)更新自己的知識(shí)，一種更適用更有 興趣的方式向?qū)W生教授基本概念。 觀察的性質(zhì) 能帶理論 鍵合 結(jié)構(gòu) 固體 固體金屬 半導(dǎo)體 聚合物 圖 1說(shuō)明了這門(mén)課程所涉及概念的聯(lián)系和來(lái)源。老師（學(xué)生）可以觀察到，并在日常生活中就可以得到材料是本課程的物質(zhì)基礎(chǔ)。 研究的材料都是固體，因此，固體原子的結(jié)合和理論基礎(chǔ)（能帶理論）是該課程的必要組成部分。結(jié)構(gòu)及鍵合緊密連系在一起，決定了固體的性質(zhì)。因此，概念從始至終是要答這個(gè)問(wèn)題，“ 物質(zhì)能帶理論是如何反應(yīng)一種物質(zhì)的屬性的？” 本課程已經(jīng)舉辦過(guò)兩次，是由 26 位教師參與組成的，其中一部分正在進(jìn)行中 的工作，是由 中部海岸之間的科學(xué)計(jì)劃者（ CCSP）和來(lái)自合作學(xué)校的教師共同完成。 CCSP，是 18個(gè) 加州科學(xué)工程項(xiàng)目 之一 （ CSP， 2020）， 由 大學(xué) 材料科學(xué) 學(xué)院與當(dāng)?shù)貙W(xué)區(qū)合作 ， 面向全體學(xué)生 ， 促進(jìn)科技教育 的一個(gè)活動(dòng) 。 本課程的主要領(lǐng)導(dǎo)者是化學(xué)系的 Cal Poly；來(lái)自材料工程的合作者在課程研究中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。在第一年中，化學(xué)與材料工程的本科學(xué)生創(chuàng)設(shè)了一些背景內(nèi)容來(lái)適應(yīng)這些活動(dòng)。這項(xiàng)工作已成為兩個(gè)學(xué)生的高級(jí)項(xiàng)目， 因?yàn)檫@是順利從這所大學(xué)畢業(yè)的需 要 （ Barber， 2020年 。 Coles， 2020）。 Table 1: 材料化學(xué)涵蓋的內(nèi)容和代表活動(dòng) 內(nèi)容 代表反應(yīng) 材料特性 鍵合概念的應(yīng)用 鍵合基本原理 融化 熔點(diǎn) 離子和共價(jià)鍵的差異 金屬或非金屬 導(dǎo)電性，延展性 金屬和共價(jià)鍵差異 固體基礎(chǔ)知識(shí) 固體模型 固體原子結(jié)構(gòu) 固體的結(jié)合理論 晶體組成 l固體宏觀結(jié)構(gòu) 固體的結(jié)合理論 金屬的性質(zhì) 延展性 金屬的熱傳導(dǎo)比較 金屬導(dǎo)熱好，由于成鍵電子非定域 性質(zhì) 金屬加工及強(qiáng)度 金屬的延展性和強(qiáng)度 金屬的強(qiáng)延展性，由于存在離域電子 能帶理論 第 1部分探究 材料的電導(dǎo)率隨溫度的變化 比較導(dǎo)體，半導(dǎo)體和絕緣體 半導(dǎo)體：發(fā)光二極管 第二部分探究電導(dǎo)率 半導(dǎo)體的電導(dǎo)率受溫度和組成的影響 半導(dǎo)體的導(dǎo)電性取決于它的溫度和組成 聚合物基礎(chǔ)與反應(yīng) 制作及回收聚合物 伸縮不同的聚合物 交聯(lián)在聚合物中的應(yīng)用 聚合物的結(jié)構(gòu)和屬性 高分子吸收法 不同聚合物的吸收特性 聚合物的結(jié)構(gòu) 拉伸強(qiáng)度試驗(yàn) 不同的聚合物伸縮力 聚合物的組成及結(jié)構(gòu) 密度挑戰(zhàn) 高分子的密度不同 聚合物的組成及結(jié)構(gòu) 當(dāng)然背后的目的并非“推倒重來(lái)”。所有課程的部分已 經(jīng)設(shè)計(jì)好。該課程的設(shè)置基于作者的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，內(nèi)容來(lái)源于專(zhuān)業(yè)的化學(xué)課程（貝利， 2020 年）。并根據(jù)各種材料來(lái)源（見(jiàn)表 1），對(duì)這些活動(dòng)進(jìn)行了調(diào)整。其中許多活動(dòng)已經(jīng)制定并在課堂上使用，其根本目地是，所有使用的材料是老師和學(xué)生所熟悉的。例如，材料包括金屬絲、金屬片、塑料食品袋、垃圾袋和發(fā)光二極管 。 這個(gè)方案的價(jià)值在于將所有的實(shí)驗(yàn)組成部分組合成一個(gè)連貫的程序，整個(gè)課程的內(nèi)容與活動(dòng)緊密聯(lián)系在一起。在活動(dòng)中所用的材料都是現(xiàn)成的，這使得教師在上課之前，自己可以進(jìn)行實(shí)踐活動(dòng)。教師通過(guò)這種方式看到實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行情況，以及預(yù)測(cè)到學(xué)生做實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的突發(fā)事件。同時(shí)老師在實(shí)驗(yàn)之前應(yīng)具備一張材料來(lái)源的清單。 專(zhuān)業(yè)發(fā)展計(jì)劃的另一個(gè)有價(jià)值的方面是：通過(guò)學(xué)院專(zhuān)家的研究使課程具有現(xiàn)實(shí)性和便利性 。 作為大學(xué)教師，筆者對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的介紹、討論和活動(dòng)，提出了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。教師們可以隨時(shí)使用這些可利用的資源，他們都愿意通過(guò)活動(dòng)來(lái)回答問(wèn)題，解決問(wèn)題。此外，課程的合作性所產(chǎn)生的影響也是不可估量的。暑假 教師們聚集在一起 研討， 這是一個(gè) 很好的 機(jī)會(huì)， 平時(shí)在校期間是不具備的。該研討會(huì)設(shè)置是主要原因是這個(gè)全方案的課程，比僅僅提供個(gè)人活動(dòng)的說(shuō)明更具價(jià)值。