以国家级非物质文化遗产山西老陈醋为例,从独特制作工艺中的发酵、熏醅、陈化等挖掘食醋背后的化学变化和物质基础,揭开陈醋香味独特、健康保健的化学奥秘,拉近化学与生活的距离。

从思维的内涵及基本要素出发,分析了科学思维的基石——逻辑体系和证据,阐述了科学思维的客观性、合理性、可验证性、系统性、准确性等特征;探讨了比较、分类、类比、分析、综合、归纳、演绎等科学思维方法的内涵及其运用时的注意事项;分析了杰出科学家的成功机制及思维与品质特征,特别强调了21世纪的科学家应该具备的思维及品质特征及其对科学教育的启示。

从本体论、认识论、价值论系统阐释STEM教育内涵:STEM教育本质在课程取向上指向对STEM学科组成和STEM学科关系的认识,在教学取向上指向对跨学科教学理念特殊性的认识;STEM教育教学强调对STEM素养内涵的理解,同时强调对整合式STEM教育理念的理解;STEM教育在国家层面具有增强国家综合实力及提升国家核心竞争力的价值,在个体层面具有促进个体全面发展的价值。对STEM教育内涵的精准把握是有效开展STEM教育的前提,同时也是全面实现教育现代化的必经路径。

技术素养是现代公民适应社会发展的必备素养,化学教育是培养技术素养的重要途径。依据技术素养的技术内容分析框架,对人教版、苏教版、鲁科版等高中化学必修新教科书中的技术内容进行文本分析,归纳出其特点如下:内容广泛多元,以技术知识为主;组织编排灵活,长短篇幅结合;文字呈现为主,图像类型多样。基于此,建议教科书编写应:丰富技术史知识;注重技术内容的编排与呈现;强化技术理性的地位。在教学中可以:创设真实的技术情境;重视技术理性的培养;开展技术实践活动。

以“电化学腐蚀”为知识主题,结合课标要求与命题原则,在命题过程中有机整合各项命题工具,尝试命制“素养导向”的课堂练习题。采用Achieve分析模型与数据挖掘方法,分别从教师、学生层面评价命制的练习题。结果表明,该课堂练习题能够科学、有效、及时地评价特定知识主题下学生的学业水平,为后续素养导向的命题研究、学业要求达成情况评价提供操作性强的参考。

立足课堂教学中化学学科核心素养的落实,基于“结构决定性质”的学科思想观念,以探究防晒霜的有效成分为主题,从肉桂酸的防晒性能入手,探究肉桂酸的结构、修饰其结构、完善其性能、设计与评价对甲氧基肉桂酸2乙基己酯的合成路线。使学生切身体会到化学学科知识的应用价值,增强学生应用化学知识解决实际问题的能力。

受新课标中“肉桂酸乙酯合成”情境建议的启发,设计出以“肉桂酸乙酯的工业合成”为主题的项目式教学,并巧妙融入了“职业取向”的教育思想。整个项目分解为3个子活动,邀请“有机合成研究员”“化工设计工程师”“环境保护员”参与到项目教学中,学生在掌握典型的有机合成方法及领悟工艺思想的同时,形成对化学职业的一般认识。

针对当前化学概念教学中“教师传授-学生接受-强化训练”这一模式难以适应“素养为本”教学的现状,提出以“深度学习”指引化学概念教学。以“化学史”为背景,以“认知冲突”为手段,以情境、数据和问题等各种支架为支撑,以定性与定量相结合的方式引导学生从熵的引入、熵的深化、熵的拓展、熵的应用等4个方面完整地构建熵这个新概念。

以大概念统领下的“化学方程式”教学为主题,分析了其中蕴含的促进学生发展的能力要素,研究了学生在理解化学方程式中存在的困难,并据此设计了系统化的学业质量评价及素养评价目标,提出了“双减”背景下促进学生学科理解的提质增效教学策略,从真实情境建议和教学活动2方面进行了阐述。

目前高中有机化学教学面临官能团种类繁多、侧重机械记忆、以官能团为标准拆分成众多孤立类别没有建构原理分析模型和反应规律体系等问题,通过分析新课标,以溴乙烷的取代、消去反应为例,引导学生定量分析电负性数据、定性推理诱导效应、推测反应活性位点、预测反应历程和机理。由此建立基于诱导效应的原理要素分析有机化学反应的认识视角,建构有机化学的分析体系和模型,掌握有机反应的本质及规律。培养学生由宏观、静态识记反应到微观、动态分析原理的能力,发展核心素养,树立正负、阴阳、普遍性特殊性等对立统一思想。

科学知识生产要为解决具有经济和社会目标的科学问题而服务,化学跨学科实践活动应以学科价值引领凸显学科地位。借鉴科技运动会形式,开展自制新能源小车5米竞速比快,小组惊喜研制出刷新原有成绩的“奇迹赛车”。围绕“奇迹赛车”如何制成、为什么会想到这种制作方法、其背后原理是什么等系列问题的深入探索,实验论证其氢氧燃料电池动力的本质。在物能循环利用的真实问题解决的跨学科实践活动中感受氢能源魅力。

在科学课堂中开展社会性科学议题教学能够增进学生科学思维的发展,促进学生科学态度与社会责任的形成,加深学生对科学观念的理解。构建由“直面情境、问题剖析、议题聚焦、实践应用、模型建构”5阶段组成的CAFPC教学模式用于SSI单元教学,具有较强的可操作性、实用性及适切性。以“新型甜味剂的使用”社会性科学议题为例,将其蕴含于“无糖饮料”系列情境贯穿于整个教学过程,应用CAFPC教学模式进行SSI教学,以期推动SSI教学在科学课堂的真正落实。

进行二氯代物同分异构体分析时,思维无序、重复计算是学生一直以来的痛点。本研究构建了一种有序思维模型,并采用描述统计、推断统计,研究了该思维模型对高三学生二氯代物同分异构体分析能力发展的影响,涉及简单和较复杂共2个水平层次有机物的二氯代物种数分析的教学即时效果和保持效果。此外,还调查了学生运用该模型时的心理体验。结果显示,有序思维模型对提高学生分析较复杂有机物的二氯代物种数的能力起到显著的教学即时效果和保持效果。学生思维的有序性得到加强。心理体验方面,学生面对二氯代物种数分析时的信心明显增强。本研究对学生解决类似程序性的任务有一定的借鉴意义。

介绍了Vicente Talanquer提出的6个维度的化学思维,并将多维度化学思维融入到化学学科理解中,丰富基于化学学科理解的教学实践理论研究。发现多维度化学思维可以与抽象的认识思路相结合,通过对“苯的结构与性质”进行教学设计,提供一个具有操作性的案例帮助一线教师更容易地进入基于化学学科理解的教学,进而促进教师专业能力发展,帮助学生深入学科知识本质和完善化学思维框架的构建。

针对化学教师,首先阐述了教师专业档案袋的含义、内容与建构意义,接着分析了专业档案袋的特点与建构策略,然后指明了化学教师专业素养的研修路径,最后论述了依托案例建设专业档案袋的实操要领。

以花青素为原料,利用花青素遇到酸碱变色的特性,设计了一项以化学信息保密技术为主的梯度科普实验。实验的核心内容是采取“反转思维”模式,突破花青素遇酸/碱变色的固有思维定式,独创了用酸性/碱性溶液为墨进行隐形书写,以花青素为显影剂实现信息重现。实验过程中所需原料均可从日常生活中获取,绿色安全、操作简便、现象直观。在以宣讲化学信息保密技术为主的同时,对物质的显色原理、酸碱变色现象、水土酸碱测定等科学概念也进行了梯度普及宣传。

计算BaSO₄在H₂SO₄溶液中的溶解度需要考虑H₂SO₄的第二步电离;计算BaCO₃在Na₂CO₃溶液中的溶解度需要考虑Na₂CO₃的水解。用离子活度计算难溶电解质在含有相同离子的强电解质溶液中的溶解度,既考虑了同离子效应又考虑了盐效应对溶解度的影响,使计算结果更为准确可靠,可避免产生一些错误认识。

化学学科理解作为影响素养为本的课堂教学和教师专业素养发展的重要因素,近年来受到研究者的广泛关注和重视。以2019-2022年国内21篇博硕学位论文作为研究对象,通过内容分析法,对其文献特征、维度建构以及研究方向进行梳理、统计、归纳和分析。结果表明,在文献特征方面,研究方法多样,研究主题丰富;在维度建构方面,以学科知识为基础,以化学哲学为理论统摄;在研究方向方面,现状测评研究中测评工具的开发和检验是关键,教学研究中运用学科理解指导教学实践是难点。基于以上研究,为学科理解测评研究、教学实践和教师教育提供参考与建议。