“结构决定性质”是化学核心观念之一,通过调控材料结构以实现性能优化,可满足实际应用中的多样化需求。热处理工艺通过改变金属的微观组织(如奥氏体、马氏体等)来优化其性能,体现了化学与材料科学的交叉融合。系统分析了淬火、正火、退火与回火等工艺对材料微观组织和力学性能的调控机制,揭示了温度、冷却速率与材料性能之间的内在联系,为高中化学教学中“物质结构与性质”主题提供了生动的案例。

血糖稳态监测是维护人体健康的关键环节,血糖检测技术的演进史是化学原理驱动分析科学进步的缩影。系统解构血糖检测技术化学比色法、酶法到电化学传感的化学原理变迁,揭示氧化还原、电化学、酶催化等核心知识进阶路径。从知识结构化整合、科学思维建模与学科素养涵育等三重维度,提炼其对活化高中化学知识体系、训练模型认知与创新思维以及贯通STSE教育的独特教学价值。

利用人工智能及数字化实验等信息化手段,以“探究和制作食品用脱氧剂”为主题,开展跨学科实践活动。通过探究食品用脱氧剂、制作专用的食品用脱氧剂、回收食品用脱氧剂等3项任务,实现化学与生物、信息技术、人文等学科的融合,学生通过人工智能获取信息,通过实验探究、小组合作完成产品制作,实现“在做中理解科学原理,在用中提升实践能力,在创中培育核心素养”的思维进阶。

以荧光素这一实用的有机化合物为情境素材,应用研究有机物的一般方法,从荧光素的制备、柱色谱法对荧光素粗品的分离提纯、元素分析确定实验式、质谱法确定分子式、红外光谱图和核磁共振氢谱图确定分子结构以及荧光素的应用等6个方面对荧光素进行研究。整个课例的设计以真实科研流程为脉络,引导学生沉浸式体验有机物研究的完整路径,在实践与思维的联动中,有效提升证据推理与模型认知、科学探究与创新意识等化学学科核心素养。

以“水果风味探秘”为真实情境,重构高中化学乙酸、酯类和糖类的单元教学。通过“探秘酸性来源、解析果香成分、追踪甜味转化”等3个递进任务,引导学生从宏观风味追溯微观本质,建立“结构决定性质,性质决定用途”的核心概念。第1课时重点探究乙酸的羧基结构与酯类的合成,理解官能团与性质的关系;第2课时以不同成熟度的香蕉作为研究对象,替代传统淀粉水解模型,探究酶催化下糖类的自然转化路径。教学实践有效激发了学生的学习兴趣,培养了实验探究能力,并提升了运用化学知识进行健康生活的意识。

以“实验探究—模型建构—迁移应用”的教学逻辑,通过对Fe³⁺与I^-的氧化性影响因素的实验探究,建构影响物质氧化性、还原性的“条件—电势—性质”三维思维模型;运用模型解释浓差电池成因,并通过实验室制备氯气反应条件的探究完善模型。课例在真实问题解决中培养学生的系统思维和证据意识,展现科学研究的本质特征。在“教—学—评”一体化的理念指导下设计教学和评价活动,将评价融入教学过程。

《普通高中化学课程标准(2017 年版 2020 年修订)》与《义务教育化学课程标准(2022年版)》均对社会性科学议题教学提出了明确的要求。但是,社会性科学议题教学在实际课堂中存在实施率低、学生相应的学业要求达成率低等现象。作者所在团队于SD-WF实验区开展社会性科学议题教学的改进研究,探讨和解决基于课程标准的社会性科学议题教学的设计与实施中所面临的问题,为教师提供切实可行的教学方法与策略:挖掘真实素材,使学生入情入境,积极进行议题探讨;开放信息平台,拓展资料获取途径,提升议题探讨质量;加大课堂开放度,充分探究和践行社会性科学议题;学生活动多轮迭代,实现科学论证能力螺旋上升;素材、活动与素养目标匹配,促进多维素养的融合发展;针对学生障碍指导性评价,学生自主使用评价量规,促进深入反思和持续发展。

新课标对小学与初中科学的衔接提出了更高的要求,但当前小初科学衔接教学仍存在内容断层和重复教学等诸多问题。为此,基于学习进阶理论,系统构建“溶解度”概念在小初学段的5个发展层级,并对应提出“生活关联、观察体验”“实验探究、定量感知”“概念转化、定量建构”“模型转化、系统应用”“真实情境、迁移应用”等5个概念衔接的教学策略。从教学片段示例和评价方法设计2个方面对教学策略展开详细阐述,为一线教师提供可操作的概念衔接教学新路径。

实验教学是培养创新人才的重要途径,针对实验教学开设率不够高、部分教材实验方案存在待完善等问题,采取“做中学、研中学、创中学、用中学、评中学”的研究方式,通过训前分组项目式研究,训中成果展示和优化提升,训后成果运用及总结推广,构建了高中化学教师“实验能力提升”的培训路径。项目的实施在提高实验开设率和改进教材实验的同时,提升了参训教师的实验教学能力和实验研究能力,为实验研究类项目式教师培训提供了参考。

选择“制作水系锌离子电池包驱动简易小车”为项目主题,围绕电池电极片制作与处理、简易电池组装与外形包装优化、电池性能提升与串联电池包设计制作等目标由浅入深开发系列中学实验任务,深化学生对原电池工作原理的理解与迁移能力,引导学生关注学术前沿,聚焦实际产品需求,剖析借鉴产业电池结构,感悟实用电池研发的基本过程,体会电化学在生活中的重要用处。

针对教材中测定化学反应速率的实验方案存在的玻璃针筒气密性不够的问题,改用塑料针筒又存在内部摩擦力较大等可完善之处,通过设计长颈漏斗判断压强变化,使用玩具吉他改装的活塞抽动装置调节压强来提高反应速率测定的准确性。通过大理石合理用量、颗粒度大小和盐酸合适浓度的探究,控制生成气体的体积和实验时间,使实验更适合课堂演示。实验方案的改进可以作为项目式学习的素材,有利于发展学生实事求是的证据意识和精益求精的科学态度。

磁场在众多跨学科领域有着广泛而重要的应用。基于Maxwell方程、磁电耦合作用设计相关化学趣味实验,深入探讨不同磁场环境下洛伦兹力对微观粒子迁移路径的影响,更为全面深入地分析和解释不同磁场环境对化学反应的调控。利用紫甘蓝汁特有的颜色变化将粒子的微观运动以宏观动态的形式呈现,充分展现出化学的俊美与物理的抽象。在探讨电磁场中趣味实验的跨学科实践活动中,打破不同学科、领域、能力维度间的壁垒,建立相互关联、渗透融合的发展体系,推动化学科学素养从知识积累到能力进阶再到价值内化的动态发展。

基于氯化铁与维生素C的氧化还原反应,融合生物学“抗氧化剂清除活性氧自由基”基本原理,体外模拟并探究维生素C的抗氧化活性。实验表明:溶液中维生素C的物质的量浓度升高,Fe³⁺(棕黄色)被还原为Fe²⁺(浅绿色)的程度增大;溶液的pH从0^#组 2.3 降至4^#组 0.9;使用KSCN显色检验,溶液由0^#组血红色渐变为4^#组无血红色。证实维生素C具有体外抗氧化活性。契合“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认知”等高中化学学科核心素养,为跨学科学习和落实“新高考”考查导向提供实践案例。

2024年高中化学教材将“氯化铁水解探究实验”修订为“硫酸铁水解探究实验”,通过综述国内外文献,探讨了氯离子和硫酸根离子对三价铁离子水解平衡的影响机制。研究发现:氯离子通过配位作用抑制三价铁离子的水解,并因形成黄色配合物导致溶液显色异常,干扰实验现象的直观观察;而硫酸根离子虽然配位能力更强,但其配合物颜色较浅(几乎无色),且能促进三价铁离子的沉淀。因此,选用硫酸铁替代氯化铁可规避显色干扰,更符合教学观察与实验设计的需求。本研究为教材修订提供了理论依据,并深化了对阴离子影响三价铁离子水解行为的认识。

乙酸乙酯是酯类化合物的典型代表,高中教材普遍强调其“难溶于水”。通过文献调研和实验探究,证明了低级酯可溶于水;基于理论分析,说明了酯基是亲水基团,低级酯可溶于水,大体积烃基会阻碍酯基与水分子的作用而降低溶解度。阐释了有机物结构与溶解性之间的联系,强调了“结构决定性质”的学科核心观念,为新教材有机化学教学提供参考。

数字书写规范是科学表达的重要组成部分,在中学化学教学中直接影响实验数据记录、计算结果呈现及学术表达的严谨性。以《出版物上数字用法》(GB/T15835—2011)为标准,结合中学化学教学中的实验操作、化学计算、概念表述等核心场景,系统分析阿拉伯数字与汉字数字的适用规则,通过典型案例阐释数字书写的科学性、完整性和对应性等规范要求,指出教学中常见的数字书写误区,并提出“规则拆解—场景匹配—错因辨析—习惯养成”的四阶教学策略,为提升中学化学教学的规范性与科学性提供案例参考。

苯(Benzene, C₆H₆)作为最简单的芳香烃,其独特的结构和稳定的化学性质使其成为有机化学研究的核心分子之一。其结构的阐明经历了从实验发现到理论突破的漫长过程,苯环结构的阐明不仅突破了19世纪化学家的理论瓶颈,更为芳香族化合物的结构表征与反应机理研究奠定了重要的基础。本研究从历史发展与理论建构的双重视角,梳理了苯环结构模型的演化路径及其在药物分子设计与功能材料开发中的关键作用与应用前景。苯环结构的阐明过程,生动诠释了科学发现中直觉启发、理论推演与实验验证的辩证统一,以及一代代化学家严谨求实的科学精神。