水不仅是生命之源,而且还作为介质为人类提供了极其丰富的绿色能源。选取了几种利用水驱动发电的技术,包括传统水力发电、潮汐能发电、海洋温差发电,也详细探讨了近年新兴的盐差发电和“水伏”发电,力求以通俗的语言将水发电技术进行科普介绍。

将大概念作为一项重要的化学课程内容,是《义务教育化学课程标准(2022年版)》的重大变化之一。对大概念内涵从抽象知识到上位概念再到学科观念的发展过程进行了梳理,认为主题大概念对发展学生核心素养更具有独特价值;基于学科理解理论阐释了大概念的idea功能,认为大概念是对解决学科本原性问题的一系列idea的概括;从大概念素养发展功能的定位,基于大概念idea功能的教学内容的组织与呈现,以及探究式、建构式教学方式的运用等3个方面,探讨了大概念教学的重要实施策略。

“教、学、评”一体化是确保化学学科核心素养课程顺利实施的重要举措。如何基于课程标准进行“教、学、评”一体化目标设计是当前化学教育理论与实践研究所共同关注的课题。引进国际科学教育领域中学习表现性目标理念,基于整合式化学学科核心素养视角,采用结构中心设计原则和证据中心设计原则作为设计方法论,构建了基于课程标准的化学学习表现性目标设计框架。并以“2.2 氧化还原反应”专题为例,阐述该专题下化学学习表现性目标的设计过程以及基于该目标的“教、学、评”一体化的活动设计,以期对基于化学学科核心素养的课堂教学与评价研究和实践提供新视角和思路。

以不同时期5套初中化学教科书为样本,借鉴已有分析工具,讨论改革开放以来我国初中化学教科书中实验编排的演变与发展。首先从目标确定、方案设计、方案实施、结论形成和交流评价等5个环节,分析实验探究水平的变化,再探讨实验探究技能要求的变化。总体而言,自改革开放以来,我国初中化学教科书中实验的探究水平在不断提升,实验探究技能要求也逐渐提高,但具体到各实验环节和不同技能的运用还不尽完善。

教科书中科学家内容是增进学生化学学科理解、加强科学本质教育、发展科学素养的重要载体。从数量、呈现位置、呈现内容等维度分析改革开放以来5套典型高中化学教科书中的科学家内容,总结我国高中化学教科书中科学家内容变迁的特点,挖掘其中的教育价值,以期对教科书中科学家内容的编写和化学教学有所启迪。

分析了在“单质碳的化学性质”教学中融入中华优秀传统文化的可能性,从考古发现、古典文献等多渠道搜集素材,围绕单质碳在古代的应用,为学生呈现古人的化学生活;本节课中,注重引导学生认识中华文化的一脉相承,体验我国古代劳动人民的科学智慧,从而落实立德树人的根本任务。

“氧化还原反应”是化学学科的核心概念。氧化还原反应理论是对微观粒子发生变化的认识,其学习过程应从化学反应的宏观现象出发辨识物质种类,借助反应物微观粒子模型和生成物微观粒子模型探析粒子变化,从而得出发生氧化还原反应时反应物中原子是如何转化成生成物中原子的,通过分析典型反应对氧化还原反应本质有清晰的认识之后,可不直接研究反应,而间接分析化学方程式得出反应物到生成物是否有电子的转移。

以“第一种人工合成染料苯胺紫”为素材创设情境,将煤、苯和染料苯胺紫等建立联系,由此引导学生探讨3个问题:“苯从哪里来”“如何确定苯的结构”及“如何解释苯的性质”,让学生在收获具体知识的同时,理解苯环结构的稳定性,了解苯的结构的研究历史背景以及苯环结构学说在有机化学发展史上的卓越作用。

教学内容的结构化是促进学生从化学学科知识向化学学科核心素养转化的关键措施。自然资源的开发利用以地球的圈层结构为纽带,让学生在问题驱动下,通过阅读、分析教材等活动,逐次学习关于岩石圈、水圈中蕴藏的部分资源开发利用的问题,最后以地球为原点,畅想未来资源的探寻之路。使地理学科知识自然地融合在化学教学中,拓宽学生视野,实现学科间的融合。

以塑料回收标志内不同数字代表的塑料在生活中的用途为载体,辅助自制教具进行模型拼插,在对塑料回收标志内不同数字对应塑料的成分分析中,既落实了合成高分子的基本方法和高分子化合物在生活中的应用等学科知识,又培养了学生宏观辨识与微观探析的化学学科核心素养。

基于Parsel理念,以二氧化碳为载体,正确定位教学目标,改变教学环节,转变教学策略,创设贴近生活的情境,重视评价反馈,引导学生在情境感知、问题解决和探究实践中有效提升科学素养。研究发现,基于Parsel理念的初中化学教学实践应关注3个方面:应创设贴近生活的情境吸引学生;以高质量的问题引发思考;以多样化的活动助推探究实践。

在宇宙空间站的情境主题中,推进问题,完善探究,依托证据,构建模型,形成高于知识内容本身的价值取向。发展陶行知创造教育理念,培养和增强学生身上已存的创造力,使其成长,帮助学生在以后解决实际问题的过程中对模型认知产生自觉,提升学生的整合思维和深度学习能力。通过对新情境中复杂化学问题的关键要素进行博观约取与化零为整,掌握模型方法,探索模型结构,培养学生依据模型综合解释或解决复杂的化学问题的能力。

以反应的耦合与浓度商为核心概念,以弱电解质的电离、难溶电解质的配位溶解等为问题情境,引导学生基于反应间相互作用视角认识水体系中的物质转化程度。

基于深度学习理念,以“常见高分子材料的用途与合成”为学习主题,开展关于有机合成复习课的教学实践。指出在有机合成的复习课,开展深度学习有利于激发学生的学习需求、调动学生高阶思维、让学生迁移运用所学知识。基于深度学习的教学设计需要把握挑战性学习主题、深度学习目标、深度学习活动和持续性评价4大要素。提出课前应引导学生开展挑战性学习主题的项目调研;课上应创设引导学生深度学习的问题情境,促进学生高阶思维的发展;课后应让学生以思维导图的形式理顺有机合成的一般方法等,为教师开展基于深度学习的教学实践提供参考。

定格动画制作简单,取材多样,成本低廉,是一种常见的教学动画形式,在国际科学教育中常被作为学生分享、建构和表征知识的重要手段。研究以“原电池的工作原理”内容为载体,基于中学生的迷思概念,借助卡纸、超轻黏土、各种实物等材料,借助Stop Motion Studio、剪映等APP软件,从教学分析、脚本设计、道具制作、拍摄剪辑等方面,详细展示了科学教学定格动画制作的各个过程,并进行了评价和改进,为教师自主开发个性化的教学资源提供了新的路径。

在以“Mg+H₂O”反应体系为核心的实验探究专题教学活动中,通过变量控制的方法设计实验方案,采用常规实验、数字化实验等方式,多层次探究加速“Mg+H₂O”反应速率的原因和控制条件。在有层次的教学活动中递进式发展学生通过变量控制的方法设计实验方案的能力、拓宽对影响化学反应速率因素的认识角度,通过对活动环节的评价,诊断并发展学生的实验探究能力。

针对“离子迁移”实验中实验现象不明显、实验操作难度大的问题。采用将CuSO₄、K₂CrO₄与淀粉加工成热的糊状流体,趁热装入U型管,冷却后变成半固体的方法,解决了上述问题。并采用单因素实验法对淀粉的用量、CuSO₄与K₂CrO₄混合物的用量(CuSO₄与K₂CrO₄物质的量之比为1∶1)以及迁移电压等实验条件进行优化。优化后的实验结果显示,离子迁移后形成的区域颜色与半固体淀粉的颜色差别很大,便于学生远距离识别。该方法操作简单、现象明显,有利于一线教师的教学演示和学生的分组实验。

以中国知网学术期刊论文数据库为数据来源,对新中国成立以来的674篇关于中学化学教材研究的学术论文进行统计和内容分析。研究发现我国中学化学教材研究经历了沉寂期、缓慢发展期、快速发展期等3个阶段,其中教材知识、教材改革、教材功能、教材结构等研究是70余年来中学化学教材研究领域的热点,揭示了中学化学教材研究的发展趋势,为深化中学化学教材研究提出建议。

20世纪20年代,美国化学家吉尔伯特·牛顿·路易斯提出O₄分子存在的猜想。20世纪70年代,科学家利用红外光谱和可见光谱发现了由2个O₂分子相互作用形成的O₄二聚体。20世纪80年代,科学家通过理论计算提出存在亚稳态共价O₄分子。共价O₄分子作为氧元素同素异形体被认为是一种潜在的高能量密度材料。2007年,科学家通过评估共价O₄分子的稳定性,确定了共价O₄分子可被实验检测到。O₄的发现史是从猜想到证实的过程,也是科学技术不断进步、科学思想演变发展的过程。