基于2017年版高中化学课程标准的要求,分析了化学反应原理模块学科核心素养发展内涵及其进阶。从内容结构组织、活动性栏目设计、情境素材选取与使用、微项目设置和习题评价系统设计等方面,阐述了鲁科版高中化学反应原理新教材编写思路,并提出新教材的使用建议。

烷烃是衍生其他有机物的母体和碳骨架基础,烃基的性质决定了有机物的通性。结合《普通高中化学课程标准(2017年版)》和有机物的组成模型,分析了碳骨架和官能团对有机物性质的影响和2019年版人教版高中化学教材中相关内容的变化,并通过实例介绍了与烷烃性质相关的有机物通性的应用。

以NH⁺₄的检验为主要内容,开展纸笔测验,采用描述统计、差异分析,从操作描述、化学用语以及原理理解等3个方面入手了解高一学生物质检验内容的学习情况,分析性别及班级水平差异,发现学生在物质检验题作答时存在的主要问题。结果显示,大部分学生无法完整规范地描述物质检验的基本方法和书写对应的化学反应方程式,同时,没有深入了解物质检验过程涉及的化学原理;虽然男女生、不同班级水平学生在各方面均存在显著差异,但效应作用较小且存在许多共性问题,如忽略取样步骤、混淆检验方法、错误理解物质性质和化学原理等。本研究为中学化学实验,特别是物质检验部分的教学提供了建议和启示。

在高考命题日益强调“素养立意”的今天,化学工艺流程题能够较好地符合高考评价体系提出的命题目标定位,体现试题的考查价值,进而服务于高考化学科目的考试功能。但从实测数据分析,考生在应对化学工艺流程题时的表现却往往并不理想。选取一道化学工艺流程题实例,通过对其进行测量学各项指标的分析,对不同能力水平考生的应答情况进行诊断分析,并针对高中生如何突破化学工艺流程题的障碍提出相关建议。

设计了“铁盐和亚铁盐”的单元教学,以“探究硫酸亚铁的性质”和“线路板腐蚀液的研究”为核心任务,把铁盐与亚铁盐的性质、Fe²⁺和Fe³⁺的相互转化等核心知识贯穿其中,建立从物质类别、元素价态视角研究物质性质及转化的思路方法,促进多维度化学学科核心素养的融合发展。经过多轮次教学改进,结合教学实践过程及其教学效果抽提出“注重应用无机物的认识模型,重点把握研究物质性质的角度和思路”“抓住典型活动,培养学生的关键能力”“设计开放性任务,通过有效的师生对话进行诊断,外显问题解决思路”等教学策略。

依据《普通高中化学课程标准(2017年版)》新增了官能团——酰胺基,融入深度学习的理念,选取嫦娥四号月球探测器上五星红旗的材质——聚酰亚胺作为学习对象,从聚集态结构和分子结构2个维度建立研究高分子的耐热性的认识角度,参考科技工作者研究耐热高分子的思维过程设计学习过程,在学习核心知识的同时发展学生自身的化学学科核心素养。

高中选择性必修阶段对核外电子运动再探究需要在学科理解视域下认识核外电子运动的本质规律。通过原子结构模型的演变过程抽提核外电子运动的本原性问题,在本原性问题解决的学习任务中引导学生发展性地建构原子结构模型。基于微观粒子运动的本质认识核外电子的运动特征和描述方式,建构核外电子运动的微观认识视角。

分析了初中化学微粒观的教学内容和“原子的结构”的相关教学设计,针对学生“微粒观”建构存在的难题,提出利用反馈机制,采用“寓教于乐”的游戏化教学设计,并进行实践效果访谈。不仅完成了本课时的教学目标,也让学生对化学的兴趣更加浓厚。

以调查问卷的方式,分析了“水的净化”在教学中存在的问题:学生认知层次较浅,难以体会水净化的实践和内涵;教师认知程度不够,难以体会水净化的价值和意义。提出在教学中应融合“水文明”变迁史,通过开展“看、动、做、品”等4个方面的活动,帮助学生全面深入理解水的净化过程,真正体会到化学学科的价值,理解“绿水青山就是金山银山”的意义。

学生概念理解的可视化表征可以通过学生的作图来展示,分析图示可以获取学生概念理解的更加深入的信息。梳理了国内外有关中学生对“溶液”概念理解的研究,集中对学生的作图进行分析,呈现了中学生对“溶液”概念理解的可视化表征。针对作图发现的学生概念理解的结果,提出了促进中学生“溶液”概念理解的教学启示。

设计受控实验是科学实验实证的重要手段,这种科学探究的核心能力,也是教育部在《普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)》中对学生能力的评价之一。在分析学生能力现状、教材内容后,经过教学实施,充分利用教材,帮助学生认识变量控制要素,达成能系统地综合应用变量控制解决实际问题的教学目标。

基于3种类型的翻转课堂——任务导向型翻转课堂、展示型翻转课堂和项目驱动式翻转课堂在国际高中化学课程中的实践过程,探讨了如何在把握以学生为中心的翻转课堂本质的基础上,通过融入任务导向或项目驱动进一步发挥教师的专业引导作用,强化课前和课内连接而成的有机整体,将学生个性化自主学习的效率最大化,并最终引导学生成长为有后续学习能力的终身学习者。在此基础上,针对不同类型翻转课堂的实际教学,提出了教学过程中会遇到的问题和解决对策,为翻转课堂在高中化学教学中的应用提供有价值的参考。

针对学生面对化学实验探究问题无从下手的情况,以物质的分离与提纯这一类探究实验为例,通过“教学评一体化”的教学模式引导学生建立解决“物质分离与提纯”探究实验的一般思路方法。

以“化学平衡”教学主题为载体自编调查问卷,选取河北省79位在职高中化学新手教师和81位高中化学熟手教师进行学科教学知识测查。应用独立样本t检验对调研数据进行比较和分析,重点从内容知识、课程知识、学生知识、教学策略知识、评价知识等5个维度探讨新手与熟手教师PCK差异及差异形成的原因,并据此提出相关建议,为促进高中化学新手教师的快速专业化成长提供借鉴和参考。

做化学实验时要严格遵守相应的操作步骤,谨记实验注意事项,否则会造成严重的实验后果。但在虚拟仿真实验室,学生可以反复“试错”,在近乎真实的虚拟情境中感受错误操作造成的后果,基于此,以人教版九年级化学上册第一、二单元的实验为例进行实验注意事项与试错结果的梳理。以空气中氧气体积分数的测定实验、酒精灯的使用实验、加热高锰酸钾制取氧气的实验为例进行试错教学的应用分析,发现在虚拟仿真实验室进行“试错”教学,能在树立学生安全意识的同时,提升学生的创新意识、培养学生的科学探究精神、加深学生对知识的记忆。

以碳热还原和化学材料智能搜索为素材,将化学数据库和机器学习方法与讲授式教学模式有机结合。木炭燃烧和还原CuO的案例致力于增强学生对化学反应能量变化和平衡移动的认知。基于神经网络的科研实践对发展问题导向式的研学课堂具有重要启示。

介绍了利用曲率定理计算富勒烯结构的方法,证明了富勒烯结构中五元环数恒为12,与传统的欧拉定理法进行了对比,凸显了曲率定理法在研究多面体结构时直观形象的特点,强调了数学方法对解决化学问题和认识化学模型的重要性。

选取了在高中课堂教学中出现的关于速率平衡的几个常见的结论,以阿伦尼乌斯公式为模型讨论了温度对反应速率的影响;推导并梳理了反应物转化率随投料量的变化关系;基于浓度商的单调性证明了平衡状态的“殊途同归”结论在数学上的合理性。在加深对常见结论认识的同时,通过对证明过程中应用的数学方法的总结,实现对几个相似化学问题证明方法的统一,为新问题的证明途径提供了方向。

科学本质和人文素养是科学教育关注的热点。科学史中蕴含着丰富的科学本质观和人文内涵。通过对氟元素发现史的考证分析,发现其中蕴含着“科学知识的实证性、科学知识的主观性、科学方法的多元化以及科学研究需要想象力和创造力”等科学本质观,承载着“科学发展离不开信息交流、科学发展需要勇于献身的科学精神以及科学发展表现为继承和创新的统一”等人文内涵。这些内容是科学教育的重要课程资源,有利于提升学生的核心素养水平。