在对已有试题难度量化工具进行改进的基础上,建构了化学加试题难度评估工具。对2015年至2019年国家新高考实验区浙江省的8次化学选考加试题的难度进行了量化评价。结果表明,8次化学加试题整卷难度变化较大,但同一学年、有相同学生可能参与的2次化学选考的整体难度相近;加试题能力特征和难度差异明显,“有机化学基础”加试题(第32题)难度相对稳定,而第30题(化学反应原理)与第31题(实验化学)加试题难度却表现出一定的波动性。在对8次化学加试题的难度及相关因素进行分析的基础之上,也对如何提高加试题的编制质量,提出了可行性建议。

以现行4个版本的义务教育化学教科书为研究对象,根据教科书中表格功能的不同,将其分为实验记录型表格、归纳总结型表格、习题型表格、资料卡片型表格等4类,对4类不同表格的教学功能价值进行了分析说明。并以沪教版为例,对当前初中化学教师使用教科书表格进行教学的情况进行了抽样调查与分析,由此提出3点教学建议。

创设真实情境,以氧气为线索进行主题式复习,探究过氧化钙与水的反应,总结气体制取的思维和装置模型并迁移应用,利用金属和酸、碱、盐的知识重新思考测定空气中氧气体积分数的实验,从实验装置和药品选择的角度寻找实验创新的思路,提高学生实验探究和创新能力,落实化学学科核心素养。

在分析“社会责任”素养内涵和研究现状的基础上,制订了初中化学“燃料及其利用”复习教学课的“社会责任”素养目标,并设计了以“秸秆综合利用的变迁”以及“历史悠久的薪柴燃料—使用方便的化石燃料—清洁环保的新型燃料”的燃料“进化史”为主线的教学流程。从“燃料及其利用”复习教学来看,初中化学教学可以通过真实情境、创新实验和有意义的学习经历等实践路径让学生获得“社会责任”体验,形成“社会责任”素养。

在高三化学复习教学中,依据对学生已有电解认知模型的调查分析,以学生已经学习过的电解饱和食盐水为探究背景,对为何用饱和食盐水、阴极为何采用铁钉等问题进行追问和探究,以破除学生对放电顺序的绝对化和唯一化的错误观念,认识到离子的放电顺序受浓度、电极材料、电压等多种因素共同的影响。对离子迁移放电电解认知模型的科学性进行追问,通过学生设计实验,分析实验现象,自主建构分析电解问题的氧化还原放电模型,以实现学生对已有的电解认知模型的修正与重构。

基于证据推理的教学是回应化学史、指向未来、面向现在的教学。以“氧气的性质和用途”的教学实践为例,说明了基于证据推理的教学的重要性:可以帮助学生夯实化学基础知识,掌握必备基本技能;形成基本化学观念,初步认识物质世界;掌握科学思维方式,科学分析解决问题,从而帮助学生开启化学之门。

为了攻克“化学式计算”这一难点,基于学习进阶理论对化学式计算的学习过程和影响因素进行分析,并以化学式计算的影响因素为维度,描述了化学式计算的2个预期水平的行为表现。围绕学生的预期行为表现设计驱动性问题进行教学设计,以期为化学式计算的教学提供案例参考。

以翻转课堂“乙醇”为例,以思维导图为主要评价手段和表征阶段成果的方式。在翻转课堂教学过程中,促进了学生化学学科核心素养的培养。

在美国《AP化学课堂中的引导式探究活动》中,明确了概念性知识采用探究式教学方式的必要性,并根据学习圈理论依次划分出概念探究、概念形成、概念应用及概念评估4个连续的教学活动阶段,使学生能够全程参与到科学概念的形成过程中。以“化学方程式”教学内容为例,介绍了相关教学理论及在此基础上形成的探究式教学闭环,以期对国内中学有关化学概念的探究式教学改革起到一定的借鉴与参考作用。

通过对“分子和原子”教学实践的观察和分析,探讨了核心素养视角下化学概念教学的方法和策略。讨论认为,化学概念的诠释与演绎要基于学生的认知能力,要遵循“抽象→具象→抽象”的建构历程,而多维、深刻的参与性则有助于概念的高质量建构。

尝试将《梦溪笔谈》融入中学化学教学,将该著作中《巫咸河》《沈卢鱼肠》《石油》《胆矾炼铜》与胶体、合金、石油的分馏、置换反应等化学知识结合,以问题情境导入和试题编制等形式,帮助学生理解化学知识,培养综合素质,“润物细无声”地传承优秀传统文化。

采用定量的方法对112位化学师范生和83位中学化学教师进行问卷调查,了解职前、在职教师对教学能力要素重要性认识的情况,问卷涉及本体要素、工具要素、条件要素、实践要素、情意要素和发展要素等6大维度。基于Rasch测量模型,利用ConQuest,Winstep,SPSS22.0软件对数据进行统计分析。研究发现:(1)问卷具有良好的信效度;(2)师范生、在职教师均把情意要素作为教学能力的首要成分,其次依次是本体要素、发展要素、实践要素,工具要素与条件要素排在其他要素之后;(3)工具要素重要性赞同度师范生显著高于在职教师,其余维度差异不显著,不同性别各维度重要性赞同度也无显著性差异;(4)由ConQuest多维分析所建立的项目被试图可以直观展示不同维度上各教学能力的重要程度。

化学科普图书是传播化学知识和化学思想的重要载体。采用内容分析法,以国内线上图书交易平台在售的74种化学科普图书为研究对象,从化学科普图书的出版数量、作者和读者群体、内容类型、形式特征以及用户评价5个维度对化学科普图书进行统计与分析,总结国内在售化学科普图书的现状,挖掘其中存在的问题,并在此基础上提出几点建议。

基于酸碱滴定中的离子平衡现行教学中存在的问题,研发了一款以强碱滴定弱酸为例的离子平衡知识学习与习题检验的软件工具。该软件以可视化的技术,用曲线、柱状图等形式展示滴定过程中的动态变化,便于学生从滴定过程中的离子反应、图像和数据中获取信息并进行推理,从而认知酸碱滴定中的离子平衡的内在原理。该软件不仅能用于离子平衡中各概念的教学,也能为相关习题课的讲解创设必要的教学情境。

元素周期表是学生研究化学问题的重要工具。除了教材提供的元素周期表,网络上提供的各类元素周期表有潜力提高学生对化学元素和化学基本概念的理解。本文汇总了网络上多种形式的元素周期表的来源,并对其网站进行介绍,为教学提供素材和资源。同时,针对提供较多物理化学数据的元素周期表以《物理化学手册》为标准,对教材中常出现的4种元素碳、氧、铁、氯进行数据评估,为使用者提供有效参考。

针对中学化学教材中测定化学反应速率演示装置存在的欠妥之处,设计了气体测速管,将其与双层双口平底烧瓶、温度传感器、硅橡胶加热套等组合成测定温度对反应速率影响的演示装置。以锌与稀硫酸反应为对象,定量研究温度变化对反应速率的影响,通过控制反应液温度的稳定性、控制最高初始温度减少水蒸气的影响、筛选有效实验数据等措施,提高定量研究的精确度。得出温度每升高10℃,锌与稀硫酸反应速率增大1.4倍的结论。问题的发现、仪器的设计和研究的过程有利于培养学生的质疑能力、创新精神和证据意识。

利用数字化手持技术比较混凝剂净水效果和研究净水机理,即通过色度计和pH传感器从混凝剂投入量、净水速率、pH适应范围以及腐蚀性等4个方面对比3种混凝剂的净水效果。研究结论显示:聚合硫酸铁(PFS)的净水效果优于硫酸铁和明矾;明矾的最佳投入量约为125 mg/L,硫酸铁以及PFS的最佳投入量均约为75 mg/L。依据四重表征教学模式对净水过程的pH变化曲线进行分析,得出混凝剂净水的一般机理。

利用真空保鲜盒作为测定气体摩尔体积实验的实验装置,并借助智能手机的气压传感器通过手机软件Phyphox来测定实验装置内的压强变化,以此来测定标况下气体摩尔体积。实验结果表明改进后的实验取得了良好的效果,并且改进后的方法更易于学生动手操作。

“摩尔”概念的变化历史贯穿人类近代化学以来发展的所有历史,是学科史中科学思维变化的关键性事件,其变化背后的科学实践、思维、决策深刻影响着化学学科的发展。厘清摩尔概念变迁的历史,有助于厘清其背后的哲学与历史对科学认识和科学教学的价值。研究发现,有关摩尔概念的发展史主要分为萌芽期、发展期和成熟期等3个阶段,其历史是科学思维与科学实践结合的典型例证,蕴含丰富的科学决策与论证思想,也是学生概念发现与意义学习的重要材料。

查阅2009-2019年Journal of Chemical Education中关于化学元素周期表的发文情况,分析其在学科范围、授课对象及教学方式等3方面的特征,最后介绍了具有代表性的教学案例:构建模型、游戏学习、探究学习、合作学习等。