半导体材料硅，在第三周期IVA族，核外有4个电子，具有较稳定的结构。简述了硅的发展应用史；从化学角度，对单质硅材料、二氧化硅材料、有机硅材料等几个典型材料的元素结构、制备工艺、反应机理和应用机理等方面进行详细分析；总结展望了硅元素未来的发展。

过滤网是空气净化器的核心部件，其性能和品质直接影响着净化器的过滤精度和净化效能。介绍了空气净化器过滤网的种类、过滤原理，设计了不同材质过滤网化学性质的探究实验，比较了不同过滤网的过滤效果。结果表明，PET纤维膜和PP纤维膜具有耐酸耐碱、吸湿性差、可燃性等性质；相比较粗效过滤网和活性炭过滤网，HEPA过滤网对颗粒物具有更优的净化效果。

自然界中生物质资源丰富，但利用率很低，为了变废为宝，介绍了由生物质资源制备水热炭的方法。水热炭通常比表面积较大、孔隙度较高而表现出较好的吸附性，使其可以广泛地应用于吸附重金属离子和大气污染物。重点总结及讨论了对水热炭的4种化学改性方法，通过化学改性可提高其对重金属的吸附能力。

分析了有关九年级化学“溶液”的教研类文献，提出以氢氧化钠为教学主线，在知识之间进行整体性联通，引导学生深度思考，提高多学科知识的整合能力，将多渠道信息融入原有的认知体系进行建构，丰富了认知角度，发展了学生系统、变化的认知方式，呈现了可借鉴的教学设计。

通过编制信度、效度可靠的测量工具对高中生“物质的量”概念群的理解水平进行测查，发现大部分学生主要处于部分理解并伴随一定的误解的理解水平；学生对各概念的理解均存在迷思概念；学生在“物质的量”概念群中的迷思概念共计14条。

为加深学生对原子核外电子排布规律的理解，帮助他们快速掌握核外电子排布的书写，设计了2种教学模型：“台阶模型”和“台阶房子模型”。向学生介绍了这2种模型，并用试题和访谈了解他们的学习效果，结果良好。这2个教学模型可供中学化学教师在教学中参考和使用。

基于证据的推理，是在掌握证据的基础上推理出新的知识和原理。基于证据的推理对于科学发展、学生的学习及其发展具有重要意义。教学中培养学生基于证据推理的思维方式的途径有：唤醒证据为本的本能，萌发收集证据的意识；学会科学推理的技巧，自发进行合情的推理；分享证据推理的成果，体验证据推理的快乐等。

统计分析了近11届（2007-2017年）全国青少年科技创新大赛中化学参赛项目以及荣获一等奖的项目在化学二级学科中的分布情况，结果显示：涉及交叉学科的材料化学专业获奖项目数量和质量占据的比例越来越大，有机化学和物理化学也是中学生探究课题的热门方向，获奖项目数量仅次于材料化学。基于分析数据，总结了各二级学科中学生选题较为集中的研究领域，并对教师指导学生开展研究性学习选题的思路和方法提出了建议。

针对现行化学平衡教学中存在的突出问题，研发了一款以合成氨为例的化学平衡知识学习和习题验证的教学软件。该软件采用了可视化的技术，用柱状图、曲线、数据来展示反应达到平衡的动态变化过程，便于学生从反应平衡的图像和数据中获取信息并进行推理，从而认知化学平衡的原理。该软件不仅能用于化学平衡各概念的教学，也能为化学平衡习题课的讲解创设必要的教学情境。

人教版高中教材《化学2》明确指出苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色。但在实验中多次发现苯与酸性高锰酸钾溶液混合后放置一段时间能够褪色。为探讨这一问题，设计了以光照或黑暗、加酸或不加酸为条件，利用紫外-可见分光光度计对放置不同时间后的混合液体进行测试，并对反应后生成的沉淀物进行XRD表征的实验方案。通过对实验数据的综合分析提出了苯与酸性高锰酸钾溶液褪色反应的可能反应机理。

一次验证镁与NaHCO₃溶液反应得到H₂的实验中，发现镁能与饱和Na₂CO₃溶液作用持续释出H₂，为此通过分析Mg/H₂O体系的热力学数据和研究其动力学机理认为实现镁与水溶液作用能持续释出H₂的有效方法：在溶液中加入能破坏氢氧化镁保护层的某些离子。并设计有关实验证明：在碱性溶液中，若加入能与Mg²⁺形成稳定配合物的其他阴离子（如甘氨酸根离子、草酸根离子、EDTA等），则镁就能与碱性的盐溶液持续反应。

2017年3月31日，日本文部科学省颁布了最新的《中学校学习指导要领》，初中化学课程标准包含于其中。全面、深入分析初中化学课程标准的改订背景、改订方针及改订要项等，发现日本新订初中化学课程标准注重课程目标的明确化、课程结构的体系化、课程内容的结构化和学习指导的具体化等。

以2008-2017年全国化学奥林匹克竞赛决赛理论试题为研究对象，对试题的知识点分布、水平层次、化学思想、化学学科能力、化学方法等方面的特点进行统计分析，得出对化学教学和竞赛指导的有益启示：问题导学，突出化学综合性；创设问题情境，渗透化学思想；应用实践，培养迁移创新能力；注重知识结构生成，教给科学方法。

从化学核心素养出发，分析近5年化学奥林匹克（初赛）试题考查的学生知识水平、能力水平、素养水平，并针对培养中学生核心素养的教学实践提出建议。

素养为导向的“氧化还原反应及其平衡移动”教学软件研究