以人教版、苏教版、鲁科版(2019年版)和沪科版(2020年版)高中化学教科书中的学生必做实验文本为研究对象,基于“科学探究与创新意识”素养构建高中化学教科书中学生必做实验文本的分析框架,分析和比较4个版本教科书中学生必做实验文本“科学探究与创新意识”素养的体现及其异同,为学生必做实验教学提供启示和建议。

对人教版、鲁科版、苏教版等3种版本教材中有关电解饱和食盐水的内容进行比较分析,系统地从宏观和微观角度阐明电解饱和食盐水的化学本质。研究结果有助于深化对电解饱和食盐水及氯碱工业的科学性认识,进一步为多种教材的综合利用和教师教学设计提供必要的理论依据。

通过建立模型分析了近6年来的北京市高考试题。从试题水平来看,学生需要建立水溶液问题的基本认识角度和分析思路;从能力要求来看,部分试题实现了对关键能力的融合考查。在此基础上进行试题命制和施测,发现学生不能自主调用多个认识角度形成思路,提出了比较不同问题情境中的共同认识角度与建立“水溶液平衡”二元分析模型的教学改进策略。

依据课程标准,围绕核心素养,通过实例阐述了“双新”背景下基于真实情境的高中化学作业的设计。从生活生产、学术研究、化学实验、化学史实、教材和跨学科等6个方面挖掘真实情境,精心组织问题,进行作业设计,突出作业对落实核心素养的功能价值。

文章基于化学学科理解的视角以“认识碳酸钠的溶解性”为例,基于研究碳酸钠在不同溶剂中的溶解性情况、碳酸钠溶于水的吸放热情况、碳酸钠的溶解性随温度的变化情况以及比较碳酸钠和氢氧化钠的溶解性与应用等本原性问题进行学科理解的复习,帮助学生对“溶液”核心概念进行结构化思维,以达到提升核心素养的目的。

“溶液的形成”是初中化学学习物质的多样性的典型性内容。通过“制奶茶—探奶茶—品奶茶”3个环节使学生设计实验,运用手持数字化实验、模型示意图等多种手段,观察、比较、分类、推理,从多角度认识溶液,建构溶液的宏观特征与微观本质的关联。在真实的生活情境中转变实验策略,改变学习方式,完成具有挑战性的任务,逐步加深对溶液这一核心知识的理解和迁移应用。在“做中学”“用中学”中领悟学科观念、方法和价值。

以“淀粉综合利用”为项目主题,开展高中化学“基本营养物质”中糖类的教学。学生通过完成“家庭制糖”“家庭制米酒”“家庭酿醋”等9个项目任务,在实践活动和课堂教学中掌握糖类水解的原理、糖类的性质及其转化。通过认识聚乳酸塑料及其使用价值、自制环保材料等实践活动,体会淀粉的综合利用在环境保护中起到的积极作用,落实科学态度与社会责任的化学核心素养。

将“核能”作为联系不同学科的桥梁,围绕社会性科学议题“核能发展的进与退”,通过课前准备、课中探讨、课后总结反思等3个环节,引导学生以公民的身份,参与社会热点问题的讨论。结果表明,SSI教学是可行且受欢迎的;学生在思考和对话中进一步学会辩证地看待科技发展的多面性,但论证能力有待提高;建议从学生和教师两方面加强SSI教学培训,利用教育信息技术拓展教学时空以发挥SSI教学成效。

以“原电池”教学为例,通过设置紧密联系的任务,结合手持技术,探究“如何获得稳定工作的电池”和“如何获得高效的电池”的原理。充分运用物理、化学已有的认知模型,进行跨学科概念的教学,培养学生从宏观和微观水平上收集证据、分析证据的能力,发展“证据推理与模型认知”的学科核心素养。

为了克服现行教材编写的不足及现有教学研究的局限性,在“化学平衡”主题教学中设计和实施“素养为本”的有效课堂教学策略。引导学生从宏观上认识可逆反应及化学平衡状态,再从微观上对化学平衡进行解释。通过猜想、演算、验证、推广等探究活动认识化学平衡常数,从而实现化学平衡的定性分析到定量判断。通过“收集证据、提出假设、构建模型、模型预测和实验验证”等活动探究外界条件对化学平衡的影响,创新了“勒夏特列原理”的认识方式。整节教学中设计“以真实情境为载体,以具体问题为驱动,以实验事实为证据,以思维模型为导向”的基本教学程序,让学生在系列探究活动中逐步发展化学学科核心素养。

通过新旧课标与教材的对比分析,在大概念的统领下,确定“合成高分子”的教学目标以及认识方式。以“结构决定性质,性质决定用途”大概念统领单元教学,围绕教学目标选择新冠疫情下的“防病毒口罩”为情境,在真实问题的解决过程中发展学生认识合成高分子的基本思路,促进学生化学学科核心素养的发展。

分析了高中生学习同分异构体的思维过程,建构碳架异构、位置异构、官能团类型异构、信息加工推理的四维度五水平模型。合理设计学习进阶,系统发展高中同分异构体思维水平,得到三学段五层级十二进阶设计。系统规划进阶,精准评价思维,建议使用结构模型和思维导图进行教学,发展学生同分异构体的思维水平,培养学生模型认知的核心素养。

学科理解是教师专业发展的重要内容,可以为素养为本的课堂教学提供学科功能分析。收集在大概念课例“物质成分的探究”研讨过程中的研讨视频、教师访谈录音、课堂教学视频、教学设计等数据,利用学科功能分析要素通过定性内容分析法分析在专业学习共同体干预下初中化学教师的学科理解的特征及变化,从而探寻教师的专业发展情况。结果表明,教师的学科理解发生了显著的改变,教师的专业素养在理论和实践上均有转变。同时也证实了专业学习共同体干预下基于学科理解的大概念课例研讨活动可以促进教师的专业发展,为教研活动和教师培训提供新的视角和范式。

利用文献研究法从中学化学教学特点和教师有效教学等2个方面入手,构建了由信息化应用能力、信息化资源整合能力和信息化教学实施能力等3个一级指标和10个二级指标组成的中学化学教师信息化教学技能评价指标,采用结构方程模型路径系数确定了指标权重,构建出了中学化学教师信息化教学能力评价指标体系。通过实证研究表明,所构建的评价指标体系可操作性强,评价结果直观清晰,便于持续改进。

针对乙酸乙酯制备实验中的不足,以海藻酸钠铁凝胶球(SA-Fe)为催化剂,降低了使用浓硫酸操作的危险性,便于反应残液的后处理,同时方便催化剂回收和再生。使该课堂演示实验简单化、安全化、绿色化。

对“工业制硝酸”的实验室模拟进行实验创新设计,利用定制的长柄U形玻璃管、气球以及MCH陶瓷加热棒等器材设计了实验室生产硝酸的一体化实验装置。该装置反应高效、安全环保,优化了实验教学体系,有利于在实验中培养学生的创新意识。

开设校本化学实验选修课是对课堂实验教学的有效补充与拓展,真正发挥校本选修课程的作用就必须为学生提供有效的素材,坚持不做知识下放性实验、不做单纯趣味性实验、不做简单重复性实验,构建成体系的系列内容。尤其在高中化学选修课内容设置上宜在知识运用、实验技术和科学方法等3个方向进行发掘,加大学生的思维容量,提升实验技能和综合素养。

叶绿体色素提取与分离实验是我国高中生物学经典实验,教材中对色素分离原理的解释“绿叶中的色素都能溶解在层析液中,但不同的色素溶解度不同。溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快,反之则慢”与实验不符。教材中的解释是分配色谱原理,我们认为实验内容用吸附色谱原理解释更为合理。介绍了叶绿体色素分离和色谱技术的由来,并利用高中生物学和化学知识,对叶绿体中色素的分离原理进行深入的探讨,有助于教师和学生掌握色素分离的原理,并加深相关知识的理解。

1771年,瑞典化学家托伯恩·伯格曼明确提出软锰矿中含有新元素的假说,并将之初步命名为manganese(锰)。1774年,瑞典矿物学家甘恩首次制取出锰单质,锰元素假说得以验证。同年,瑞典化学家舍勒对锰单质的性质进行了表征,并确认manganese(锰)一词为该元素命名,锰元素的概念正式形成。同位素化学兴起后,1923年至今共发现25种锰的同位素,锰元素被明确定义为质子数为25的所有原子的总称。锰元素的发现浓缩了19世纪初系统分析法形成以前早期分析化学的发展,其概念的演变渗透出系统分析法的形成以及同位素化学的兴起,在定性到定量的研究过程中体现了科学思想和方法的进步。