系统分析和归纳了脂和酯相关名词的概念、所涉及物质的化学结构等知识,探讨其辨识和应用,并总结出使用方法和相关名词表,为科技人员正确、规范使用相关名词术语提供借鉴。

科学家创新精神是科技工作者在长期科研实践中积累的宝贵精神财富。基于对科学家创新精神的内涵阐释,建立了关于高中化学教科书中呈现科学家创新精神的研究框架,并对现行各版本高中化学教科书相关片段进行了分析。研究阐释了科学家创新精神在高中化学教科书中的呈现特点,并据此对高中化学教科书编写和化学教学提出了启示。

选择贯穿初、高中教学的“金属的腐蚀与防护”内容,以项目式学习为抓手,从理想化的实验情境出发,再到真实复杂的情境分析,通过“不锈钢保温杯真的不锈吗？”“不锈钢保温杯的防护方法”“合理选购与使用保温杯”等3个主要任务,以期达成跨学段的有效教学衔接与学习进阶。

有关二氧化碳内容的跨学科教学主要是从环境保护的角度来创设情境任务,较少涉及化学与生命健康、医学方面的联系。结合学生的已有经验和生物学、化学的学习基础,提出“人体内二氧化碳含量对健康的影响”这一核心问题,创建了4个跨学科情境任务,包括呼吸性碱中毒、酸中毒急救方法和拯救小金鱼等3个与医学、生物学相关的探究实践活动,通过开展基于真实问题解决的跨学科主题教学实践,发展学生跨学科思维,促进核心素养的发展。

围绕“酸碱”学科核心概念,开展“多彩花园创意设计”跨学科实践活动项目。本项目包括分析花朵显色原理、设计调控花朵颜色的方案、维护花园生态环境等3个核心环节,引导学生从科学、生态和艺术角度系统思考和协调花园设计实践中多个要素,构建“因果关系”和“系统”跨学科大概念,发展其跨学科理解和系统思维。

以CER论证式教学模式为框架,创设“探究保险粉的性质”教学情境。呈现从基于模型认知提出主张,到收集证据进行一次论证,再到质疑实验中的异常现象,进而继续收集证据进行二次论证,最后进行科学解释的教学过程。通过借助CER框架提升证据推理意识,发展学生的证据推理能力与模型认知核心素养。

新课程提倡“素养为本”的教学,其中“证据推理与模型认知”是化学学科核心素养的思维核心,对于学生建立证据意识,形成抽象思维能力具有重要的意义。围绕“证据推理与模型认知”化学学科核心素养的发展,提出基于双模型建构的“原子结构”教学的总体设计,此处的双模型建构指的是建构关于原子结构的理论模型和原子结构相关问题解决的思维模型。教学的整体流程分为2个阶段:(1)创设情境,初建模型,即建构原子结构的玻尔模型和思维模型;(2)反思优化,模型发展,即运用已建思维模型建构原子结构的量子力学模型。

“强酸制弱酸”是非氧化还原反应中的一类典型问题,是弱电解质电离平衡与盐类水解平衡在离子反应中的迁移应用。尝试探讨在高二阶段弱电解质电离平衡与盐类水解平衡的新课教学中,使用“酸-盐箭头法”技巧对学生强酸制弱酸问题分析能力的影响,主要从强酸制弱酸的分析速度、不同复杂程度强酸制弱酸的分析深度开展讨论。结果显示:“酸-盐箭头法”对技巧教学班学生辨识强酸制弱酸和方程式的书写等能力的发展,起到较显著的效果。技巧教学班学生的分析速度以及定量分析思维在教学过程中均获得显著增强。

基于“蓝晒”工艺原理,开发了针对多种防晒霜和不同颜色透明材质抗紫外线能力的趣味比较实验。同时通过“识色”软件中的蓝色比例,建立了定量测定紫外线遮光率的简易方法。该实验可拓展配合物相关知识,并为紫外光参与的简单配合物制备合成反应提供实验案例。

利用量热法实验难以测量热效应不明显的溶解热,利用电导率传感器,测量电解质悬浊液随温度变化的电导率数据,获得温度与溶度积常数的关系,利用范特霍夫方程,计算获得电解质的溶解热。培养学生通过创新实验方法解决化学疑难问题的能力,提高化学理论对学习实践的指导效果。

通过实验测量了硫代硫酸钠与硫酸反应中SO₂体积、SO₂含量、溶液pH、溶液电导率、溶液浊度的变化,认为可用SO₂含量的变化、溶液浊度的变化来表征该反应的快慢,不宜用SO₂体积的变化、溶液pH或电导率变化来表征该反应的快慢。

采用易于获取的材料,结合手机微距镜头,搭建了一套简易的接触角测量系统,并开展了多个系列的实验。系统地研究了水在不同固体表面上的接触角,以及液态有机物的官能团、碳链长度、位置异构等因素对其接触角的影响。此外,考察了在水中加入可互溶液体、无机盐、表面活性剂等成分对水接触角的影响。从分子间作用力的角度分析了接触角的变化规律,揭示了其与微观结构之间的内在联系。旨在为中学化学教学提供一个新视角,帮助学生更好地理解微观分子间的相互作用力。

现行教材中制备氢氧化亚铁实验先出现灰绿色沉淀,再转变为红褐色沉淀,观察不到白色沉淀产生。对于灰绿色沉淀成因解释模糊,实验反应所需试剂用量未定量化。鉴于上述不足,对氢氧化亚铁制备实验原理进行探究,用注射器和试管设计一个隔氧的简易反应装置,定量探究出氢氧化亚铁制备反应试剂最佳用量为 0.10 mol/L硫酸亚铁溶液1.0 mL和 8.00 mol/L氢氧化钠溶液5.0 mL。通过实验证明了氢氧化亚铁制备过程中产生灰绿色沉淀是氢氧化亚铁与水发生水合作用及其自身沉降到一起的聚集状态造成的。改进后的实验操作简单、白色沉淀保存时间长、可复现率高、便于课堂演示。

针对教科书中铜氨纤维制备实验失败率高、产物品质不佳的问题,对已有的改进研究进行综述,提出整合科学与工程实践的铜氨纤维制备实验改进路径。以“快速、简易、高效”为目标,对多种实验方案进行理论分析比较,探索更佳实验条件,在此基础上进一步模拟工业中的湿法纺丝工艺,整合科学与工程思想要素,设计“铜氨纤维纺丝工艺模拟”实验。结合铜氨纤维生产工业的发展历史,探讨了“科工整合”思维的价值意蕴。

研究有机物分子结构对其物理性质的影响机制是建构“结构决定性质”学科核心观念的重要教学内容。基于结构差异最小化对比原则,结合有机物分子结构特点形成了3种研究思路:对比同分异构体、对比同系物和对比同系列取代物。阐明了相对分子质量、分子极性和分子空间结构等因素对有机物熔点和沸点的影响机制,分析了常见的教学误区,以增进对有机物熔点和沸点变化规律的学科理解。启示教师要在教学中培养学生综合运用结构化学知识分析物质性质的意识和能力,要引导学生辩证地认识物质性质变化规律的一般性和多样性。

通过综合分析文献中的相关表述并设计对比实验,从现象讨论及对可能的取代产物——卤化氢进行定量滴定计算,证实了苯与溴在太阳光直射条件下,主要发生加成反应,伴随有少量取代副产物。并且经对比实验说明,加成反应的最优条件为紫外线照射。将其拓展到苯与氯气的光照反应,实验证实也具有相同情况。

学科理解是教师对学科知识及其思维方式和方法的本原性、结构化认识。针对教师群体难以落实学科核心素养、教师专业发展中学科能力难以提升的困境,学界以学科理解为突破口,展开了多方面研究。为了掌握学科理解研究进展与趋势,运用内容分析法,选取139篇相关文献作为研究样本,聚焦理论研究、实践研究和评价研究,通过对比分析得出以下结论:“学科”的不同定位致使学科理解作用领域有所差异;学科理解路径趋同单一,有待探索多样化的理解路径;特定主题的学科理解注重问题导向,但研究主题缺乏系统性、连贯性。如何将学科理解与教学实践有机融合亟需理论阐述;化学教师学科理解水平和能力中,学科认识维度有待加强。

20世纪50年代,埃弗索尔首次将化学气相沉积法运用于金刚石的合成,技术的不成熟和思想的禁锢导致以低压为特点的化学气相沉积法被戏称为“炼丹术”。1982年以后,多种CVD技术的开发及低压合成金刚石理论的提出促使人们打破思想禁锢,广泛地关注CVD金刚石。21世纪初期,工艺生长参数和设备方面又一次突破推动着CVD单晶金刚石的成功合成及商业化。总之,从低压尝试到高品质、大质量单晶金刚石合成的过程,体现着技术的进步和思想的发展。