以四川香肠的制作流程为主线,从备材、腌制、灌制、风干等流程中,揭示其背后的化学原理、物质基础及变化机制,找寻其美味与品质的化学密钥,揭示化学与生活的联系,激发师生对化学与生活的兴趣和热爱。

在高中化学实验教学中培养学生批判性思维能力有利于学生对知识的深度理解及综合能力的提高。但现行高中化学实验教学中面临以下困境:教学目标的设计缺失批判性思维要素,实验教学情境的诱思、激疑功能常被忽略,实验前后缺乏有挑战性的问题,实验探究缺乏质疑论证,忽视化学实验的反思评价。针对这些问题,提出了相应的破解路径并通过案例进行论证,以培养学生的批判性思维能力。破解路径主要包括以下几个方面:制定蕴含批判性思维的教学目标、创设“有矛盾”的实验教学情境,提出探究问题并引导思考,引导学生获取证据并谨慎推理,引导学生在综合判断中反思评价。

理解科学本质是培养公民科学素养的关键因素之一,化学教科书是学生理解科学本质的重要媒介。运用内容分析法,基于一个已有的科学本质分析框架,从历史角度对我国3套人教版高中化学教科书中科学本质表征的变迁进行研究。研究发现,我国化学教科书中科学本质各维度数量均有上升,总数量增幅较大,但各维度分布不均。在呈现方式方面始终以隐性呈现为主,历史隐性呈现法和历史显性呈现法比例有增大趋势。在与学科内容结合方面科学本质与学科内容相嵌的比例略有下降,但仍是主流。总体来说,我国高中化学教科书对于科学本质越来越重视,顺应了国际化学课程改革的潮流。最后,基于研究结论提出了有关建议。

碘是人体新陈代谢和生长发育的必需微量元素,化学教科书中缺乏对于科学补碘知识的基本介绍,问卷调查发现大部分师生对科学补碘知识了解得并不完善。梳理补碘知识可知:成人碘推荐摄入量为120 μg·d^-1,最高耐受量为600 μg·d^-1,水碘含量低于40 μg·L^-1的碘缺乏地区要食用加碘盐,高于100 μg·L^-1的高碘地区要食用无碘盐,经常食用富含碘元素食物的人群即使在碘缺乏地区也要减少食用加碘盐。据此,在教学过程和教材内容中提出科学补碘的相关建议,以提高师生补碘的认知水平,并培养学生对社会相关热点问题做出正确价值判断的能力。

以2023年高考理综新课标卷第28题为例,从学生答题障碍点、高中与大学衔接、对学生能力考查等角度思考与分析,强化有机物制备的一般思路和方法,提出素养导向下的一些教学启示。

以“自制简易鱼泵”为任务,开展跨学科实践活动。通过市场调查、资料查阅、草图设计、鱼泵制作等过程,体验化学与多学科知识的融合应用,提升学生解决实际问题的能力。通过简易鱼泵的设计、制作、展示、应用等,构建以跨学科实践活动促进学生素养发展的活动模型。

以化学实验为主的探究活动及学习体验,是化学学习的重要途径。以“实验室制取二氧化碳”为例,设计了“反应原理”“发生装置”“收集方法”“验满方法”等4个教学环节,对实验室制取气体的一般思路和方法进行建模。课上创设了3个学生活动,让学生尽情地动手动口动脑去体验,还创设了3个实验探究以解决3个认知冲突。学生在这样的课堂中生发感知、思维、情感、意志、价值观等多维的真实的内在体验,逐步形成化学学科观念、科学思维、质疑精神和创新意识,从而转变学习方式。

以[Co(NH₃)₅Cl]Cl₂在水溶液中如何电离为问题情境,借助手持传感器展开定性以及定量实验探究活动,结合实验证据引发对三价钴离子微观结构的探讨,从而自主构建配合物的相关概念。再通过创设实验情境,如:“向硫酸铜溶液中逐滴滴加浓氨水至过量生成四氨合铜离子”“[Co(NH₃)₄Cl₂]Cl呈现紫色和绿色2种颜色”等,激发学生展开联想质疑、模型搭建的课堂活动,促进学生学习方式转变,强化“结构决定性质”的化学观念。

课堂教学评价作为课堂教学的重要环节,直接影响着课堂教学质量。经梳理,课堂教学评价发展历程包括萌芽、初步探索、深入发展、革新发展等4个阶段。在此过程中,评价理念由关注“知识掌握”转向注重“素养提升”,评价方式由“单一”转向“多样化”。展望未来,评价理念紧跟时代发展,借人工智能技术促进评价方式精准多样,立足学科特性构建科学完备的评价体系,构建高效的反馈机制是未来课堂教学评价发展的主要思路。

因特网传播的中学化学教师图片对全面认识中学化学教师形象具有重要的理论意义和实际意义。于2021和2022年分别应用百度和Bing检索出中学化学教师相关图片,运用内容分析法探索网络上中学化学教师形象特点以及国内外形象差异,可以发现:中国化学教师更关注理论课教学并积极参加教研活动,但缺少对学生实验动手能力的重视,对实验安全重视程度不够;国外化学教师形象更具开放性、实践性。在此基础上反思:网络传播的化学教师形象在一定程度上代表比较流行的大众印象和视角;化学教师需提升化学课堂的实践性,充分展现化学教师的“科学家”形象;此外还需要多元化的网络传播丰富社会对化学教师职业的认识。

科学本质被视作科学素养的重要组成部分,发展学生的科学本质观是各国教育改革所关注的重点。教学作为其中最重要的一环,衡量其有效性是十分必要的。对此,通过元分析的方法系统分析了2002—2022年国内外相关的20篇实证研究文献,发现教学干预对学生的科学本质观有着高度的正向影响(效应量为1.032 3)。同时进一步验证了显性和历史性的教学模式的有效性,为科学本质的教学实践提供了参考。

在塔兰克搭建的概念构造图的基础上,抽提出高中生“反应因果关系”大概念下的思维水平,发现学生思维水平越高,其回答模式对化学问题的解释力越强。思维水平较低的学生倾向于采用线性因果关系或单一因素来解释化学问题,而思维水平较高的学生更倾向于采用目的论或结构化的思维模式来解释化学问题。以高中生“反应因果关系”大概念下的思维水平为框架,基于部分计分Rasch模型(Partial credit Rasch model),运用布里格斯提出的定序多项选择项目,开发高中生“反应因果关系”思维水平测量工具,工具结构效度与信度良好。

随着学科核心概念学习的逐渐深入,学生对概念表现出不同的理解水平并产生相应的错误概念。以化学键概念理解为例,基于Rasch模型开发了包含6个二段式测试题的“化学键概念表征量表”,并用该量表对高中生进行了测评。研究结果显示:(1)化学键概念存在结构、过程、相互作用等3个难度递增的理解水平;(2)随着学生概念理解水平的上升,会产生相应水平的错误概念;(3)学生对概念理解的图形表征和语言表征水平存在不一致现象。基于此,提出教师应践行“教学评一体化”教学理念;应开展概念转变的教学;应利用现代信息技术支持学生理解科学概念等建议。

为了深入了解河南省普通高中学生化学实验能力评价现状和问题,寻找构建多元化实验能力评价体系的着力点,以该省100余所城市和乡村普通高中的化学教师为研究对象进行问卷调查,共收回问卷3 897份。对学校基本情况、学校实验设备配置现状、学生必做实验开展情况、学生实验能力评价情况等4个方面进行关联分析,了解问题,分析原因。提出制定相关文件政策、构建科学评价体系等建议,为提升河南省普通高中学生化学实验能力评价水平建言献策,并尝试制定评价量表对学生的实验能力进行过程性评价。

利用Gaussian系列软件与ChemDraw软件设计并呈现“芳香烃取代反应”的静电势图、多信息势能剖面图、原子电荷分布图,使取代基对苯环活性的影响等抽象概念可视化。通过直观的图形,培养学生从化学键、基团间的相互影响等认识角度学习有机化学,激发学生的化学学习热情。

教材中介绍二氧化硫的漂白性、浓硫酸的脱水性等实验时,均在敞口容器中进行,容易造成二氧化硫的逸散,产生环境污染。通过对教材正文实验和学生必做实验进行重新建构,巧妙利用自制的H型双试管改进了二氧化硫水溶液的酸性、漂白性、氧化性、还原性和浓硫酸的脱水性、强氧化性等实验。改进后的实验可操作性强,现象明显,能实现实验的绿色化、微型化及一体化。

在中学阶段开发一种采用线基微流控技术定量测定市售阿司匹林药剂中乙酰水杨酸含量的方法,该方法装置简单、轻便价廉、基底材料强度高、实验用时理想,便于学生理解和操作。以“阿司匹林含量测定”为情境,深化对有机物官能团性质及检验方法的掌握,激发学生实验探究、科技创新的兴趣,培养其化学学科核心素养。

鉴于高中化学竞赛教学内容与大学化学学科专业基础课教育在教学内容深度、广度上的共性,及竞赛教学重视对物质性质本质探寻的特点,尝试将研究生组会模式与高中化学竞赛培训进行融合,将竞赛培训课堂整合为分配学习任务、信息汇总整理、课堂展示交流、整合二次输出等4个环节,将培训扩展至课前与课后,并在元素化学板块学习中加以实践。从课后反馈来看,学生普遍认为该模式下自身学习内驱力得到调动,学习自主性和对知识掌握效果显著提高,但准备过程中所耗精力较大,应考虑与常规课堂合理穿插,并针对特定学习板块加以应用。