血橙因果肉颜色呈血红色而得名,血橙果肉的颜色深浅取决于花色苷的含量。该含量容易受温度、光照、空气湿度、pH等因素影响而发生变化。从果肉“红色”的形成、“红色”的深浅程度、血橙对人体健康的影响等3个方面对血橙的“红色”进行探讨,以期为读者科普血橙中蕴含的化学知识,感受化学与生活的紧密联系。

形成良好的科学本质认识是现代化学教育的重要目标之一,但自科学传入近代中国以来,受传统思想等因素的影响逐渐形成了一种本土化的科学本质认识,这使得在化学教育中提倡的科学本质不能一味追求与西方的同一。我国近代的本土科学本质的认识分为器物本质认识、方法本质认识和文化本质认识等3个阶段,它进一步使化学教育的教学目标由掌握技术转变为注重思想,教学内容从学习具体知识转变为超越知识本体,教学方法从单一讲授发展为多样教学,学科地位由传统教育的附庸品转变为必要的学科教育。近代本土科学本质认识对化学教育的发展有引导作用,此外其物质价值与救国思想突出的特点,也进一步指出平衡物质精神价值、优化本土科学本质认识的重要性。西方化学教育中的科学理念对我国化学教育发展具有重要的借鉴作用,但要注意化学教育在我国开展过程中,其自身发展路径、时代背景等差异,这不但是为进一步让化学教育的发展契合社会需求,同时也更加体现出以学习者为中心的思想。

“物质的组成与结构”是《义务教育化学课程标准(2022年版)》的五大学习主题之一,具有独特的育人价值与功能。分析了“物质的组成与结构”学习主题的素养发展功能,系统阐释了其内容要求、学业要求的特点和变化,并结合教学提示及当前初中化学有关物质组成与结构内容的教学现状提出了教学策略,为深入理解和实施新课标提供了指引。

对《义务教育化学课程标准(2022年版)》中“物质的性质与应用”学习主题进行解读,该主题体现核心素养发展的具体化要求,包括以大概念为统领的主题内容结构和要求、明确核心素养表现期望的学业要求以及核心素养导向的教学提示建议等。

微观表征插图是重要的化学教学素材,是学生对三重表征在头脑中加工内化的重要认识媒介。为了能在“化学反应原理”模块教学中更好地发挥微观表征插图的价值,通过内容分析法,对中国人教版高中化学教科书和美国高中化学教科书Chemistry: Concepts and Applications在此模块的微观表征插图设计进行了比较分析。结果显示,2种版本教科书中的微观表征插图在该模块插图总数中的占比较少,呈现最多的主题内容均为过程微观表征;缺少“化学反应的方向、限度和速率”主题的微观表征插图;2者表征的形式水平较高,但美版教材更好地融合了“宏、微、符”3类表征。最后,基于分析结果对教科书“化学反应原理”模块中微观表征插图的设计与使用提出了相关建议。

以探寻二氧化碳的工业捕集方案为项目主题,开展初中化学二氧化碳的性质及其转化的教学。学生通过“建立价类二维模型并设计二氧化碳的理想转化路径”“实验探究二氧化碳的实际转化”“解决二氧化碳的工业转化”等3个项目子任务理解了物质“组成、性质、变化”之间的关系,运用手持技术数字化实验探究了二氧化碳在不同碱溶液中的吸收效率,发展了实验探究能力,构建了物质转化在化工生产领域的认知模型,提高了思维迁移的能力。从“碳捕集”到“碳利用”的进阶解决问题模式,有利于学生化学学科核心素养的内化。

以“溶液的形成”为例进行微项目教学实践,选择学生熟悉的护手霜为主题情境,巧妙设计了“原料分散”“微观探秘”“辨识活动”“对比实验”“感知乳化”等系列微项目活动,通过情境不断地设置认知冲突,引导学生反思、修正并最终形成更完善的概念,在环环相扣的探究活动中使学生自主建构结构化的知识。通过制作“护手霜”将“溶解”和“乳化”串联,感知溶液,感受乳化,感悟人与自然、社会的和谐、可持续发展。

以“菲律宾能源救星”创设探究情境,以“水动力”盐水灯发光之谜展开项目式学习探究设计之旅,在项目任务推进中对“水动力”盐水灯的原理和影响因素展开深入探究,重建学生对原电池的模型认知;设计并制作“家庭版”水动力灯,最终回归到指导抗震减灾等社会场景中去,加强学科与真实情境的结合与应用,锻炼和提升学生的科学精神与社会责任感,发展学生的化学学科核心素养。

以“探秘铁肥的合理使用”为主题,开展高中化学“铁及其化合物”的项目式教学。通过完成“确定铁肥的主要成分”“检验铁肥是否变质”“铁肥的合理使用”等3个任务,学生学会不同价态铁元素化合物的转化和检验方法,形成从元素价态和物质类别角度探究物质性质的思路。初步培养了实验探究能力,提升创新意识,发展基于“铁及其化合物价类二维模型建构”的模型认知素养。学生收获了真实新颖、亲身实践、分组合作、交流展示等成就性体验,制作的铁肥保存和合理使用说明书体现了项目式教学的本质特征,实现学习结果的可视性、共享性、交流性。

介绍了“乙炔的化学性质”的教学设计思路,展现了如何利用创新实验、丰富素材和问题讨论,帮助学生理解有机物性质和结构之间的关系。主要涉及以下几个环节:(1)通过课前自主预习,从乙炔与乙烯的相似性入手,预测乙炔的性质,了解乙炔的实验室制法;(2)结合2个创新分组实验“基于井穴板的微型化气体连续制备和性质检验装置”“利用真空输液瓶、微型样品瓶和注射器的密闭气体微型反应装置”,教师和学生一起巩固了乙炔的实验室制法,验证了预测的化学性质,丰富了对乙炔性质的感性认知,发现了“乙炔不能使酸性K₂Cr₂O₇溶液褪色”的异常现象;(3)从尝试解释异常现象入手,教师和学生一起从键能、加成比例、聚合后主链结构等多个角度探讨了乙炔与乙烯性质和结构的差异,建立起有机物官能团与性质关系的认知模型;(4)通过尝试利用模型解释2000年诺贝尔化学奖“导电高分子”和2017年度国家自然科学成果一等奖“AIE聚集诱导发光材料” 的结构、性质与应用,教师和学生一起提升了对认知模型的理解建构,感悟了科学研究的乐趣,体会化学科学在促进人类文明发展和社会进步中的重要作用。

以“物质成分”大概念教学为例,基于学科理解,以探究物质成分的相关化学史为线索设计教学,引导学生在追溯“物质成分”相关概念、理论的发展过程中,逐渐建构物质成分的宏观、微观、宏微结合视角。并在解决探究物质成分的真实问题的过程中,培养学生基于证据进行推理的科学论证能力,通过认识视角的发展,体会科学理论是在不断发展和进阶的,初步建立科学发展观。

选取鲁科版微项目“研究车用燃料和安全气囊”为学习内容,拆解为3个子任务,学生通过课外广泛查阅资料、绘制手抄报等方式完成对核心知识的了解、概括。课堂内采用“活动元”教学,以学生实验为主线,每个活动元对应一个子任务,对于核心知识进行深度学习,帮助学生建构化学反应认识模型,并能应用认识模型分析解决真实问题。

以2021年高考广东卷为例进行试题情境与类型研究,发现试题情境化的特点。分析情境教学的研究现状,提出基于真实情境的高三化学微专题教学设计模型,概述其要素构成、一般流程。基于课例探讨从回归教材知识、深度挖掘试题、制造认知冲突等方面创设教学情境,结合三元整合教学策略提出设计课堂问题的角度,以期提升课堂教学的有效性,为高三化学微专题复习提出教学建议。

2018年新一轮基础教育课程改革方案颁布实施,其主旨要义是学科核心素养。学科核心素养在课堂“落地”必须提升教师的学科理解能力。缘起:学科融合是未来国际基础教育发展的大趋势,学科知识是学科教学知识发展的前提,新一轮教育改革重视学科知识学习的过程体验,学科理解能力是衡量教师教学能力的核心项之一,学科知识理解影响教师的教和学生的学。意义:精准把握学科核心素养内涵,深化对学科知识内涵的认识、理解,深化教师核心素养内涵的认识,为素养为本的课堂教学提供基本保障。策略:教学理念:与时俱进,站在课改前沿;学科教师:由点带面,实现整体提升;科学概念:划分结构,赋予学科功能;理解方法:凝练本原,抽提认识视角。

高中生对化学平衡的理解是重要且仍待深入探索的研究问题。潜在变量模型和数据挖掘有助于研究者从新角度了解学生的化学平衡概念学习情况。本研究使用自编的化学平衡命题测验,应用潜在类别分析和Apriori算法呈现722名高二年级学生对化学平衡命题的掌握情况。研究发现:(1)学生适合被分为3个组别,分别为高掌握水平组、中掌握水平组和低掌握水平组;(2)根据本研究设定的参数条件,未在高掌握水平组学生的作答中获得关联规则,在中掌握水平组和低掌握水平组学生的作答中获得了一些关联规则。潜在类别分析和Apriori算法可被用于化学概念学习和其他主题的研究。

使用四段式测验对116名高一学生进行“物质的量”迷思概念测查,共诊断出10个典型的真性迷思概念。结果表明学生缺乏对物质的量及其相关概念的本质理解,尤其是在物质的量定义上。学生尽管在测试中表现出过度自信,但能清楚认识自身在概念理解上的不足。信心指数在判断迷思概念的性质与了解学生对概念的元认知方面具有重要作用。

针对饱和溶液教学存在的不足,从“定性、定量”的角度出发,以POE教学策略为支撑,融合PhET平台提供的虚拟仿真实验促进学生对饱和溶液相关概念的理解。通过自行预测可行方案、观察可视化宏观表象、解释浓度传感器所记录的数据变化、强化概念迁移解决实际问题,帮助学生从定性和定量相结合的视角认知饱和溶液的本质。

乙酸乙酯的水解实验是现行高中有机化学教学内容中的重要实验,教材中提出通过观察酯层消失的时间差异来判断水解速率的差别,在实际操作过程中实验效果并不理想。借助手持技术分别探究了乙酸乙酯在中性、酸性、碱性、不同温度条件下的水解速率情况,并借助相关知识理论分析了乙酸乙酯在酸性和碱性条件下水解速率的差异,旨在帮助教师和学生深度理解乙酸乙酯发生水解的条件及规律。

针对沪教版九年级化学教材中“测定空气中氧气含量”实验存在的不足,在文献研究的基础上设计和优化实验,得到一种利用铁粉吸氧腐蚀原理和连通器装置的改进方案。改进方案具有原料廉价易得、绿色环保、装置简约、操作简便、现象明显、动态可视、科学高效、安全可靠的优点。