日本数研出版(2018年版)的高中化学教材在插图设计方面有许多独到之处,实现了从“教材”向“学材”转变的插图设计理念。综合现有对教材插图科学性的研究,采用文本分析法从图文排版、插图的表现形式、图文融合程度、插图素材选取以及用插图进行多维度信息整合等5个维度对书中插图进行分析,并对我国教材插图的编写提供参考性意见。

学科间交叉融合是大势所趋。目前化学和生物学科交叉内容的教学仍存在割裂学科联系等问题。选取上述2门学科的2007年版及2019年版教材、2017年版高中课程标准,对比分析教材、课程内容要求和核心素养的交叉部分,提出教学建议:增强教师跨学科素养,重视学科交叉内容的研究;开展有效的交叉内容教学,构建系统的知识网络;重视交叉内容学习的评价设计。

化学概念不仅是基础知识的组成部分,还承载着发展学生思维能力的功能。以初中化学教学“认识溶液”为例,根据学情和教学内容整合了丰富的实验、媒体、社会等素材,从宏观到微观,从证据到推理,从科学精神到社会责任,促进了学生学科思维和意识的协同发展,获得良好的教学效果。

以“过碳酸钠专题复习”的大单元教学为例,从情境选择、内容确定、单元目标、活动设计等方面阐述中考复习阶段通过“单元设计”教学中情境化的教学设计、多样化的教学方式与科学化的教学评价,高效践行立德树人的素质教育以及学以致用、知行合一的真实学习。

以“ABS工程塑料表面化学镀铜”研究性教学为例,运用适合学生发展的“科工”一体项目式学习方式探索STEM教学模式。学生在真实的问题情境中,通过知识前置学习、项目活动设计、实验探索和成果展示等环节,最终确定了最佳工艺条件。在STEM模式下的研究性学习,学生把理论知识融入到具体的工程技术中,实现了学科之间的融合。

针对一线教师的课例研究成果难以分享和传播的困境,分析了当前课例论文写作中存在的问题:缺乏教学目标、重教学设计而轻教学实践、教学反思不足、文献查阅不够、教学理论与教学实践脱节等。提出了提升课例论文质量的写作框架和内容要求,其容易被一线教师接受,注重继承性和发展性,强调教学实践数据的呈现,强调可复制性和可操作性。

以2011—2018年19篇有关初中化学“分子和原子”的教学研究文献为研究对象,基于教学观念与策略分析归纳出2种主要的教学逻辑:“证据推理型”和“模型认知型”。从“初步建立微粒观”“发展微粒观”“初步形成微粒观”等3个维度对2种教学逻辑进行归纳和评析,结合教学实践提出了一个新的“模型认知型”的教学逻辑。

深入挖掘原电池的技术素养价值,对基于技术素养下原电池的教学展开探讨,以期拓展和深化学生对电池的认识,形成分析电池问题的一般思路方法,培养学生解释分析、设计与评价以及制作与优化电池的能力,最终发展学生的技术素养。

在化学平衡教学后,通过测试和评价学生在“化学平衡”核心主题内容中的认识发展情况,确定下一阶段教学的关键点和发展点,选取电离平衡影响因素为教学载体,设计和实施促进学生认识发展的教学,通过学生测查数据说明基于学生认识发展情况进行教学改进是提高教学效率的有效手段。

为避免因聚焦活动本身而产生的教学设计误区及教学活动的低效性,美国《AP化学课堂中的引导式探究活动》指导手册提出了围绕学习目标,以评估结果为导向,采用追求理解的教学设计(Understanding by Design,UbD)模板对引导式探究教学活动进行逆向设计的必要性。以该手册中价层电子对互斥理论内容为例,介绍了逆向设计理论及其教学设计应用案例。

数码显微、延时摄影等数码技术可以应用于铁的吸氧腐蚀实验,帮助学生观察细节现象及变化过程。在“探究海洋工程中钢管桩腐蚀速率曲线的奥秘”的教学中,数码技术支持下的吸氧腐蚀实验,能促进学生构建供氧均匀和供氧不均匀2种吸氧腐蚀认知模型,达成教学目标。

目前大多数区域中学教师专项培训的痛点在于培训主题泛化、内容拼盘化、评估弱化,导致成果少、收效差、获得感少等结果;难点在于如何找到成人短期培训的“药方”。而主题培训的一体化设计就是破解以上难题的突破点。在以往的“国培计划”与“省培计划”的多年培训经验总结基础上,提出了主题培训“一体化”的设计理念、整体设计框架及具体实践方案。以华南师范大学“省培计划”高中化学班手持技术数字化实验7天集中培训为例,检验了主题培训一体化设计的实践效果,并在此基础上开发了基于主题一体化的“1+1+4”教师培训范式。调查结果显示,手持技术数字化实验主题培训一体化设计在实践上具有良好的应用效果和推广价值。

以华南师范大学钱扬义工作室20年研究的“中学化学手持技术数字化实验案例”的36篇期刊论文为例,从实验主题、实验设计和实验价值等3个维度,使用内容分析法探讨手持技术实验案例的情况。研究发现:(1)实验案例共有28个实验主题,包括各年级、各知识模块的重要内容,聚焦22个重要的学科核心概念,对学生认识发展具有启发性。(2)29个实验案例设计为相互对照实验,27个实验案例使用1种传感器,总结形成7环节实验案例开发方式。(3)实验案例的实验价值包括“曲线表征”“概念形成”“概念转变”认识价值,主要以“概念形成”为认识价值取向,促进学生破解概念认知难点。对未来的手持技术实验案例研究作出展望。

在“多重转化、比较建构”认知模型指导下,利用手持技术数字化实验和改进装置,在中学化学教材中“中和热的测定”实验的基础上进行拓展设计,用温度传感器测量3个变化过程的反应热:强碱固体溶解于水、强碱固体与稀盐酸反应以及强碱溶液与稀盐酸反应,并基于“四重表征”理论进行分析,实现对“盖斯定律”的验证,促进对“盖斯定律”的内涵认知。克服了操作烦琐、可视性不佳、实验误差大等问题,有助于在教学中渗透化学核心素养。本研究是对教材内容的补充和拓展,为教师进行“盖斯定律”教学实践提供一定参考。

氯离子的存在可以加速一些有金属参与的化学反应的速率,形成“氯离子效应”。以镁条与稀盐酸反应为例,应用手持技术数字化实验探究氯离子浓度对氯离子效应的影响。研究发现,氯离子浓度在0.03～0.83 mol/L,增大氯离子浓度会导致化学反应速率增大,氯离子效应增强;氯离子浓度是影响化学反应速率的因素之一。提出了该实验的教学应用方案和后续的研究建议。

高锰酸钾作为常用的氧化剂,其氧化性强弱与体系酸碱性相关。通过手持技术,利用氧化还原电势(ORP)传感器和pH传感器去探究体系酸碱性对高锰酸钾氧化性的影响。实验发现:pH在酸性条件下,高锰酸钾溶液的氧化性明显增强,随着体系pH的减小,氧化性继续增强;在碱性条件下,其氧化性明显减弱,随着体系pH的增大,其氧化性继续减弱。实际实验中需要根据各种综合因素选用适宜酸碱性的高锰酸钾溶液做氧化剂。

受2018年北京高考化学试题第11题启发,选取浓度为0.1 mol·L^-1的Na₂SO₃,Na₂CO₃,NaHCO₃溶液为代表物,利用手持技术分别测定这3种盐溶液的pH随温度变化的数据,并依据实验数据分析结果,探讨因温度改变引起盐类水解、水电离、氧化还原反应、物质稳定性变化对溶液的pH的综合影响。

绘制了溶液pH与碳酸氢钠分解率的标准曲线。分别测定了室温放置和沸水浴2种情况下溶液中碳酸氢钠的分解率,利用热力学数据计算了溶液中碳酸氢钠的最大分解率。指出保存碳酸氢钠溶液时容器必须密封且尽可能盛满溶液;除去碳酸钠溶液中的碳酸氢钠不宜采用加热方法。