从物质结构、医药功能、提取与合成方法等角度对没食子酸、白藜芦醇、槲皮素和姜黄素等4种常见植物多酚化合物及其衍生物展开介绍。这些植物多酚化合物都具有抗氧化、抗菌、抗肿瘤等生物活性,可广泛应用于医药、农业、食品添加剂等行业。

科学教学是培养学生科学素养的主要途径,现行的科学教学对科学知识的属性认识不深,导致科学教学的育人功能未能充分发挥。依据科学知识产生和发展的过程进行分析,科学知识具有科学属性、文化属性和社会属性,其科学属性具体表现为实证性、逻辑性、结构性和思想性等4个方面。在深入分析科学知识的科学属性基础上,提出科学教学中渗透知识科学属性的教学策略,将科学知识承载的科学方法、科学逻辑、科学结构、科学思想融为一体,在科学知识的学习中培养学生的科学素养。

以奥苏贝尔学习理论为基础,比较人教版与鲁科版化学教材“化学键”内容,对教材的引言、正文编排顺序、正文内容组织、正文栏目、插图、习题等进行分析,并从奥苏贝尔学习理论角度阐述教材编写及教学建议。

基于学科核心素养视角对新、旧人教版教材的“化学与可持续发展”主题进行比较分析,厘清教材内容的变化并充分挖掘教材修订对学生学科核心素养的培育价值,抽提素养发展功能,分析教学价值取向,为有效开展新课标理念下的化学教学提供参考。

有机化学模块是高中化学的重要组成部分,了解有机化学反应机理有利于从微观角度探析物质的结构与性质。目前国内各版本高中化学教材对烯烃与溴加成反应的描述过于简洁。参考了英国高中化学教材和我国的《基础有机化学》,综合分析不同教材的特点,以期更合理地讲解加成反应过程。

结合典型试题分析,从基础知识的融会贯通、学科能力的有效发展、学科思想的深入渗透等3个方面,探讨了2021年北京学业水平等级性考试化学卷的命题理念。说明了试题在营造良好教考互动生态、破除机械刷题、衔接高等教育和中学教育过程中发挥的积极作用。

以“海带中碘的提取”为例,提供文献让学生课前阅读,完成“海带中碘的提取”流程设计,并进行成果交流。在此基础上,进行方案实施,并进行总结评价。研究结果认为,将知识与实践结合,能够激发学生探究热情;将自主文献研究、方案设计、实验验证结合,可以培养学生的科学探究和创新能力;应该注重教-学-评一致性;需要进一步提高教师的实验实际操作能力和知识引导能力。

确立“比较不同果蔬中维生素C的含量”项目,选取生活中常见的猕猴桃、梨、紫甘蓝和黄瓜等4种果蔬,通过预规划项目、规划项目、比较4种果蔬中维生素C的含量以及提交探究报告等4组任务,建构科学探究解决化学问题的路线图,感受配制一定溶质质量分数溶液和根据化学方程式定量计算的实际价值,形成科学的物质观、健康观以及性质决定应用的观念,发展用控制变量思想设计实验、基于证据推理得出结论和对实验结果可靠性的反思评价等学科关键能力,培养严谨求实、质疑审辩的科学态度。

围绕传统民间小吃“甜酒酿”, 以其生产过程中的真实问题为线索,设计甜酒酿“甜味来源-甜味调控-酒味探析”的任务线,引导学生明晰糖的分类与转化,并通过实验探究、糖类营养与工业价值的讨论,培养学生解决综合问题的能力。进而构建与食品生产和价值相关的基本营养物质认识实践模型,促进由知识到核心素养的转化。

针对学生在学习“酸和碱的中和反应”中普遍存在的“被动接受具体知识、缺失开展真实科学探究的思路、机械记忆中和反应规律、缺乏批判质疑精神及高阶思维能力不足”等倾向问题,设置了驱动性问题链协助学生搭建“情境问题”与“真实的科学探究”间的思路桥梁,在深度的科学探究中发展学生的发散性思维、有序思维、多角度分析问题、设计创造思维、逻辑严密的推理及评价反思等高阶思维能力。课堂教学中营造轻松、舒适的交流讨论环境,有益于学生之间碰撞出思维的火花、激发出创造的灵感。课堂观察表明,深度科学探究教学的实施,有效提升了学生的高阶思维能力及解决问题的能力。

以铁器文物的防护为背景,在“金属的电化学腐蚀与防护”主题中,尝试将铁器文物与中学化学教学相结合,通过对不同环境中铁器文物腐蚀原理的探究,了解运用化学原理解释铁器文物保护的方法,使学生掌握金属的电化学腐蚀与防护知识,感受化学对人类的影响,促进学生化学学科核心素养的发展。

遵循学生认知发展的客观规律,以及化学学科核心素养“模型认知”由低到高的水平划分,借助PhET互动仿真模型平台,通过虚拟的分子模型搭建和真实的分子构型对比,将“成键电子”“孤对电子”和“价层电子对”等抽象知识,融入认识模型、理解模型、运用模型和建构模型的递进式学习进阶设计中,在促进学生对互斥行为深度理解的同时,避免了虚拟可视化模型的过度类比可能导致的“相异构想”。

核心素养视域下的初中化学课堂教学需要有一个深入学科本质的教学模式。“四重四步”教学模式通过教师的“四步教学”和学生的基础性认知、本质性认知、结构性认知、价值性认知的“四重认知”实现了由基于知识点的教学到基于化学学科核心素养发展的教、学、评一体化的转变,达成学科育人的要求。

STREAM教育属于典型的跨学科教育形式,在学科融合的背景下,基于STREAM理念视角解决实际问题,注重在实践过程中培养和增强学生的批判思维与解决问题的能力,提升跨学科和创造性思维,使学生成为具有科学创新和革新精神的全面发展的人。融合STREAM理念开发初中化学教学案例,并将其应用于教学中,通过使用原创教学案例“水的组成”进行实践教学,研究其对教学效果及学生化学核心素养的提升作用;在实践过程中设有实验班与对照班,通过纸笔测试和问卷调查进行数据收集,结果显示不管在知识掌握度还是素养养成和促进方面,实验组都明显优于对照组,这说明融合STREAM理念对化学的教与学都具有积极作用。

在“氯气的实验室制法”教材内容分析的基础上,利用哔哩哔哩视频平台开发互动实验视频,并在高中化学课堂教学中进行实践应用研究。数据分析结果显示,互动实验视频能够提高学生的学习兴趣和学习成绩,具有推广普及的价值。

为丰富来自生活实际的真实问题情境的实验,以4种常见生活食品(雀巢咖啡伴侣、大白兔奶糖、德芙白巧克力以及家用植物油)为底物,通过各物质配料表分析其存在的常见官能团,运用新制氢氧化铜、碱性水解、碘加成等反应对相应基团进行检验。实验表明,检验现象明显,每种官能团的检验用时都在1 min以内,用量少且过程安全可控。

乙酸钠、氢氧化钠、氧化钙研磨混合法制备甲烷气体的实验存在反应速率慢、产率低、试管易破裂及不易清洗等问题。基于此,在反应物不变的情况下,采用溶剂混合法,可实现快速、高效制备甲烷气体,同时也解决了试管破裂、不易清洗等问题。该方法解决了以往制备甲烷气体的不足,可有效应用于化学实验中。

鲁科版教材(2019年版)中关于环境中甲醛去除方法的实验探究活动,学生通常可以提出利用氨水和酸性高锰酸钾溶液吸收甲醛的2套实验方案。讨论了2套实验方案中的反应物、反应类型以及氨水和酸性高锰酸钾溶液是否可以吸收环境中的甲醛气体,并通过对该实验教学功能的分析提出了利用该素材进行实验教学的建议。

氧化还原与电解的相关知识是中学化学学习的重点内容。应用自主研制的MXLab21先进数字化实验系统电解Fe₂(SO₄)₃溶液,用电解生成的Fe²⁺直接滴定KMnO₄溶液以测定其浓度,再用返滴法测定消毒液中H₂O₂的含量。对恒电流电解的最佳条件如Fe₂(SO₄)₃溶液浓度及电解电流大小进行了优化。该数字化实验系统相比较于常规数字化仪器(或手持技术)的优越性在于其自带电解、搅拌及控制系统,能在电解的同时利用电生物质实现对待测物质的准确测定,测定时间短(不超过4 min)。本实验采用预设终点电势值的方法自动估计滴定终点,不但便捷准确,且呈现出的实时直观的电势和电量随时间变化的动态曲线便于学生理解电解及氧化还原滴定反应的微观本质,对中学化学教学及化学学科核心素养的培养具有重要价值。

以中学电化学主题为例,选取国际化学教育期刊Journal of Chemical Education近10年内涉及中学电化学主题教学课例的文献为研究对象,从文献栏目分布、关键词分析、文献内容分析、代表性课例介绍等角度分析国外期刊中学电化学主题的教学热点与发展趋势,以期取长补短、拓展视野,为我国的电化学主题教学课例研究以及一线教师电化学主题教学思路的改进提供借鉴与参考。

定量推理是应用数学知识来分析解释数据、得出结论,以解决跨学科背景下的复杂问题。定量推理将数学和学科专业知识整合在一起,属于高阶思维能力。引导学生发展定量推理能力对化学学科核心素养目标的达成具有重要意义。以氢元素的发现历程为例,阐述了定量推理在科学探究过程中的关键作用。