我国大陆和台湾的化学(科学)教材在化学启蒙方面的内容编写有着各自的特点和优势,因此以我国大陆人教版初中《化学》与我国台湾康轩文教版《自然与生活科技》为例,通过问卷调查法与对比分析法,研究化学启蒙阶段的学生对待化学的态度以及海峡两岸教材中“实验”“插图”“科普知识”等3部分内容的设置差异。结果表明:(1)化学实验是启蒙阶段学生对化学感兴趣的起始点,也是初接触时的难点,其中以我国台湾《自然与生活科技》教材中化学实验的探究性及层次性更深;(2)化学启蒙阶段教材中插图的科学性、清晰度以及精美程度对学生学习化学的兴趣和态度有较大影响;(3)化学教材中的模型图实物化有助于学生拨云见日,了解化学的真实模样。

选定基础化学教育领域权威期刊和教育类核心期刊,对其2008到2018年刊载的278篇有关基础教育化学教科书研究论文进行统计分析,从计量学角度出发,对论文的数量、作者地区分布、单位、合作情况、涉及的基础教育学段、国别地区、版本时间以及研究的内容等方面进行研究,探讨有关基础教育化学教科书研究的现状和发展趋势,存在的问题及思考。

以“设计不同类型的化学电源”为项目主题,详细介绍了项目的确立、规划、实施。系列学习活动包括:原电池基础知识教学,建构与应用原电池认知模型,分组设计不同类型的化学电源,进行电流影响因素的探究实验,运用手持技术数字化实验测量电池电流大小,开展成果交流汇报等。课题源于生活,有助于学生深入理解化学能与电能之间的相互转化,提升化学兴趣,发展化学核心素养。

依据化学学科特点和课程标准的要求,从理论上分析了实验探究、证据推理、问题解决、创新思维等4个因素与关键认知能力发展的关系,建构了以证据推理为核心的化学关键认知能力的框架和形成路径,提出了以实验探究、深度学习、考试反馈和问题解决为契机的关键认知能力培养的可行性策略。

基于概念本体分类模型,以化学键相关内容为载体,详细阐述化学概念本体分类模型的内涵,以及在化学迷思概念转变中的应用。同时,从本体论的视角讨论本体分类法可作为化学概念教学的新的补充。

电解质、离子反应、化学键组成一个核心概念群,是学生掌握相关知识的重难点。对北京市普通高中370名高二学生的测查显示:(1)概念掌握的程度为:化学键<离子反应<电解质。(2)“电解质的概念”与“导电原理”“离子反应概念”“离子共存”的掌握程度存在显著相关;电离与离子反应概念的掌握程度显著相关;“导电原理”与“离子反应概念”“离子共存”“离子键与共价键综合辨析”的掌握程度显著相关。表明电解质的概念、导电原理的理解与掌握是概念体系中的重要纽带。(3)优秀、中等、学困3类学生在解决容易和较难2类概念的相关问题上差异最大,而中等难度上的差异相对较小。基于此,提出了相应的核心概念教学对策。

电镀实验是电解原理应用的重要案例,通过实验不仅要获得定性的感性认知,还应该获得定量的理性数据。针对电镀铜实验,通过改变铜离子浓度、pH、电解时间、电解电压和电解温度等因素,探究其对镀层厚度、均匀性和致密性等性质的影响,在电解原理的基础上分析其形成机制,从而确定了电镀铜较适宜的操作条件,以此为学生开展电镀实验提供参考案例与研究思路。

利用工业上应用广泛的铝阳极氧化电解实验及其着色工艺,阐述该实验原理及着色机理,用食用色素对阳极氧化后的铝片着色,得到色彩丰富的铝片,并制备出一种可以检验气体酸碱性的简易气体酸碱性检测器。该实验可以用于拓展课堂的实验教学,简便易行、原料易得、成本低、趣味性强。

为培养化学核心素养,让中学生了解前沿科学领域明星材料纳米材料的性质和用途,设计开发了一个基于中学生认知水平的研究型综合实验——碳量子点的制备。以含碳量丰富的生物质材料为原料,通过碳化反应以及多次过滤处理方法制备了一种新型的碳量子点,克服了碳量子点制备所需的高温高压等条件限制,使碳量子点这一新型纳米材料的制备能够在中学化学实验中得以实现,利用荧光灯对碳量子点的荧光性质进行定性表征,并将碳量子点制作成隐形荧光墨水,增加了实验的趣味性和实用性。学生实验证明该综合实验适用于中学化学实验教学和实验能力培养,有助于培养学生的科学探究精神、创新意识和社会责任感。

通过光学溶解氧传感器分别测定花生油和煤油以“油封”方式对水中溶解氧的影响,证实了植物油和矿物油“油封”都不能完全隔绝氧气,但能明显减小氧的溶解速率,在一定时间内使水或溶液中溶解氧处于低浓度状态,且植物油比矿物油更有利于维持水样的贫氧状态。

针对大多数中学缺乏光电比色计和分光光度计的现状,基于朗伯比尔定律和3D打印技术自制光电比色计,测定透明有色溶液的吸光度和浓度。利用自制光电比色计测定了琥珀酸亚铁片中铁的含量和硫酸铜晶体中结晶水的含量,实验结果表明自制光电比色计的精度高、准确性好。将3D打印技术引入化学实验创新改进,体现了跨学科融合和创新设计的思想。

利用传感器数字化技术,分析室温下碳酸氢钠稀溶液直接吸收或释放二氧化碳气体的行为、pH及其变化趋势,设计数字化实验,为碳酸氢钠溶液在生物上作为二氧化碳缓冲液的行为提供化学实验验证。进行热力学计算,为其缓冲原理提供化学理论支撑。实验证明,碳酸氢钠稀溶液是构建二氧化碳缓冲液的充要条件,其作用原理是通过自偶电离建立碳酸氢钠碳酸钠缓冲对,从而与环境中的二氧化碳建立溶解平衡,其总方程式为:2HCO^-₃(aq)CO^2-₃(aq)+H₂O(l)+CO₂(g)。

把红外热成像技术引入实验室安全教育,演示酒精灯正确加热与不规范加热时的场景,用热成像摄像机分别拍摄试管和烧杯的受热情况。通过对热像图的对比分析,学生可以直观地发现不规范操作的缺点和潜在风险。同时,热像图具有的丰富色彩带给学生强烈的视觉冲击,能给学生留下深刻的印象。

现行教材采用蔗糖和小苏打为原料进行“燃糖成蛇”实验,存在“蛇”生长长度较短和生长速率较慢等问题,降低了该实验的趣味性和可观赏性。在分析小苏打的作用基础上,系统探究了析氧物质替代小苏打进行“燃糖成蛇”实验的创新改进。结果表明,以高锰酸钾和氯酸钠混合物替代小苏打进行实验,“蛇”的长度和生长速率大大提高。改进后的实验,实验现象更加明显,趣味性、可观赏性和探究性增强。

通过建构模型探讨了多反应物平衡体系中增加反应物浓度对转化率的影响,并用曲线进行表征。模型表明,转化率的变化与反应物和生成物化学计量数相对大小关联紧密。文中结论澄清了某些错误认知,对中学化学教学有一定的指导意义。

结合了热力学第一、第二定律及范特霍夫等温方程,利用Δ_rG_m的正负来探讨“自发”一词的本质含义,并指出了高中化学教科书中对于“自发”一词的不当解释,以便在教学中更好地帮助学生将“平衡移动原理”与“化学反应进行的方向”有机结合,有利于学生化学知识体系的形成与核心素养的提升。

理论计算乙酸乙酯与碳酸钠溶液作用的反应限度,设计实验并证实乙酸乙酯与碳酸钠溶液可以反应得到乙酸钠和碳酸氢钠。通过对乙酸乙酯碱性水解机理的解读、讨论、分析,发现该反应速率极小,是因为碳酸钠溶液的强极性,导致乙酸乙酯与碳酸钠溶液相互作用的接触面积显著减小所致。

冷的浓硝酸无疑可以钝化Fe和Al,但是冷的浓硫酸仅可以钝化Al,而不能钝化Fe。实验证明,被冷的浓硫酸处理(所谓钝化)后的铁表面不是生成致密氧化膜,而是生成一层不溶于浓硫酸的FeSO₄,致使内层金属不能与酸持续反应,从而使反应停滞。

对中学化学课程标准与化学教科书中与谷氨酸钠相关内容进行分析;依据HPS科学教育理念,介绍谷氨酸钠的发现、研究与生产的发展史,包括化学家吴蕴初对我国谷氨酸钠工业所做的贡献;揭示谷氨酸钠发展史的教育价值。

利用有机化学基础知识和理论对第32届江苏省化学竞赛选拔赛试题有机化学部分进行详细解析,为指导老师和参赛学生提供参考。

信息技术和化学课程的整合给教育行业带来崭新的变化,涌现出“化学教育技术”等新领域,为该领域确定作为研究热点的15个核心词汇,简述其研究方法和选词原则,并对核心词汇的发展进行分类和统计分析,从侧面反映我国化学教育技术的研究现状和进展,并为该领域的发展提出相关建议。