为探索发展高中生科学交流能力的路径,以高中化学实验课为背景,以化学实验海报为“教、学、评”一体化工具,设计了融入化学实验海报交流的实验课,创造性地建构了化学实验海报评价框架。通过课程和评价的4轮完整实施,发现高中生基于化学实验海报的科学交流能力总体呈现出较高水平,化学实验海报作品较好展现规范性和艺术性,但作品的完整性和科学性有待加强。

在梳理9个国家或地区科学课程文件基础上,建构了义务教育阶段学生的“物质”核心概念学习进阶理论预设模型和工具检验模型,开发了29个测评项目对其进行了检验。通过SPSS24.0对其克隆巴赫系数进行检验,通过Winsteps3.72.0对其分离度、项目和被试信度、试题难度、模型误差、项目拟合度等进行了检验。510个测评对象来自全国8个省的15所中小学,包括城区学校和农村学校。通过2次测评,最后形成了义务教育阶段学生的“物质”核心概念学习进阶的5个水平。总体上来看,学生的“物质”核心概念理解水平随着年级阶段递增,其中有3个重要的时间节点,分别是4年级、7至8年级和9年级,学生的“物质”核心概念理解在这些时间节点上都有质的飞跃,其概念理解呈现由物理性质和变化向化学性质和变化、由宏观向微观进阶的趋势,研究还发现,学生的“物质”核心概念理解水平不是绝对按照年级阶段递增,会出现一定的跳跃性、波动性。

基于闫春更等人建立的“二维度四指标”教材难度评价模型,选取中、英、美3国现行高中教材为研究对象,就“原电池”内容的教材难度进行了测评与比较。研究发现在教材组织层面上,英版教材难度最小,中版教材难度较大;在内容表征层面上,中版教材难度最小,英版教材难度最大。并提出强化多重表征、渗透“电动势”相关概念等建议,为我国教材编写和课堂教学提供参考。

基于已有研究,构建了中考化学试卷分析框架。采用文本分析法对2022年6省市的试卷进行了分析,发现:选择题在试题类型中占有较高比例,物质的性质与应用主题在试题内容中占有较高比例,试卷的规范性良好,部分省市试卷与课程标准学业质量要求不具有显著一致性,试题体现了“三结合”,部分试题也体现了发展性。根据分析结果提出命题建议:(1)要科学合理地规划试题结构,避免某种题型占比过高以及某个学科主题占比较高的情况;(2)对标课程标准,提高试题适配度,适当关注高阶认知水平的考查,提高与课程标准的一致性;(3)测试任务关注实际问题解决,综合考虑试题的情境陌生程度、探究开放程度和问题解决复杂程度等。

认识有机化合物的性质,分析结构是关键。教学中以羰基——极性多重键为统领,以实验探究为情境,基于学科理解从中心原子杂化方式、成键原子电负性、共价键的极性等视角对酮羰基、醛基以及多羟基醛的性质进行深度教学,实现单官能团向多官能团及多官能团之间相互影响的认识进阶,在认知过程中促进学生化学学科理解能力与核心素养的发展。

核酸是高中化学选择性必修课程“有机化学基础”模块的内容,本课例采用“项目式教学”的方式,结合生活中核酸检测这个真实情境,通过“如何识别新冠病毒的核酸”“如何提高新冠病毒核酸的浓度” “核酸检测试剂盒的优化与使用”等3个任务展开,属于真实情境下的跨学科教学。在教学中,引导学生利用化学知识和认知模型解决社会热点问题,了解生命科学中的许多问题的解决都需要化学知识,尤其是物质结构。

以“银器腐蚀与银器复原”为项目学习主题,以真实生活情境为载体,整个项目学习内容包含:化学腐蚀和电化学腐蚀、原电池电动势大小的影响因素、牺牲阳极的阴极保护法、外加电流的阴极保护法等。通过家庭小实验、学生分组探究实验、教师演示实验等多种实验活动,呈现以“项目式学习开展金属的腐蚀与防护”的教学设计思路和教学实践过程。

《义务教育化学课程标准(2022年版)》提出了化学学科发展学生的4大核心素养,倡导在发挥化学学科价值的同时,引导学生解决真实情境中的跨学科问题,应对未来充满不确定性的挑战。过氧化氢制备氧气的教学存在缺乏贴切的真实情境、课堂实验缺乏可操作性、知识要点难以全面论证、缺乏定量思维的发展等问题。本研究以肿瘤缺氧治疗为情境,问题导向贯穿情境、创新实验生成情境、智慧平板服务情境、任务驱动推进情境,让学生体验科研工作者研究的全过程,有效完成过氧化氢分解原理和催化剂特点的教学。

以九年级化学启蒙课“化学给我们带来什么”为例,运用“真实性情境、发展性任务、多元化意义协商、创造性应用”等基本要素,尝试实践“范导式教学”,让学生在物质欣赏和实验操作中初体验,学习神奇、有趣的化学;在生活现象和工农业生产应用中再感知,学习实用、身边的化学;在化学发展史的追溯、社会发展和科技进步中深体悟,学习创造、发展的化学。

以“我是火箭推进剂设计师”为主题,以“如何使火箭飞起来”作为驱动性问题,在“能量”大概念的统领下,开展跨学科实践活动。通过“探寻火箭升空的奥秘、火箭推进剂的选择与利用、氢能源的认识和选择”等3个核心活动,建构“从物质变化、能量变化、反应条件、反应现象、反应类型、元素守恒等多个角度认识化学变化”的认知模型,从化学视角对简单的跨学科问题进行探讨,从而体会合理利用物质、调控化学反应的重要性。

高中化学“无机非金属材料”教学内容知识点相对不突出,科普式的教学不利于学生建构大概念。因此,基于学科理解理论对教学设计进行重构具有重要意义。研究从课标要求抽提了主题认识视角与思路,从硅酸盐的结构与单质硅的利用史抽提主题素养功能,并基于抽提出的大概念进行了靶向教学设计。设计思路与内容突出结构和元素视角,设计目的指向发展学生科学态度与社会责任素养,发挥化学学科的育人功能。

项目式学习最早起源于美国,在全球范围内被广泛研究和实践,对学生核心素养的发展有显著促进作用。选取美国“碳时代”项目式学习案例进行分析,得出其特点:基于NGSS多维整合的跨学科跨学段项目目标、驱动性问题指向具体现象的科学解释、项目活动依照科学探究模型设计并提供脚手架、借助过程性反思活动进行模型的迭代、以探究思路方法为主要测查目标的前后测。在此基础上提出对我国项目式学习的启示:以真实问题解决的需要自然融入多学科知识、使用更具象化的驱动性问题、适当增加项目活动时间与项目时长、采用大概念统摄下的支架式教学方式、增加学生的自我反思评价活动、提供同类型问题以巩固解决问题的思路等。

新高考背景下,职业生涯教育的价值进一步凸显。利用自编问卷,对某直辖市的2457名高中生进行调查,基本情况涉及个人、学校和家庭等3个方面。结果显示,(1)男生、城市学生、示范学校、家庭条件较好者等社会职业认知较丰富;女生、独生子女、城市学生、示范学校、家庭条件较好者等个体职业倾向更明显。(2)大部分学生认为融入生涯教育很有必要,只有不到1/3的化学教师开展了一定的职业生涯教育,学科综合实践活动尤为匮乏。(3)偏内向、学业水平低、高二学生、农村学生,普通学校、父母学历较低、家庭条件较弱的学生,尤其需要加强职业生涯教育。基于此,我们要结合课程标准,对学科融入职业生涯教育进行系统设计。要结合性别、年级、学校、家庭、地域等因素,针对性地提高职业生涯教育的实效性。要整合学科教学与综合实践活动,春风化雨地融进职业生涯教育。

基于教材和文献研究,设计了氯气制备与漂白性、酸性、氧化性等多个性质检验及尾气吸收的创新实验,解决了教材实验中氯气用量较大、易泄露、操作不简便、实验教学耗时较长等不足。改进后的实验装置不仅操作简单、速率可控、现象明显,且对环境污染小,体现绿色环保思想。

硝酸是帮助学生理解强氧化性的重要物质,其溶液的浓稀又是区分“氧化性”强弱的重要量度。利用电导率传感器和氧气传感器,探寻硝酸氧化性变化的浓度临界值,并从反应机理、分子结构及电化学角度对其进行分析、解释,旨在帮助学生更加直观、准确、深入地把握硝酸氧化性变化,以期从量的角度帮助建立强氧化性认知模型结构。

以《化学反应原理》教科书中的“化学电源”一节为素材,从热力学和动力学视角解释为何众多的自发化学反应不能制成实用的化学电源。将锌锰电池的电极电势分别与碱性溶液中溶剂水的氧化、还原电极电势比较,可知该电池的正极MnO₂属于热力学稳定,负极Zn属于动力学稳定(因为H₂在Zn上难以析出)。铅酸蓄电池的两电极都属于动力学稳定,正极PbO₂上析氧困难,负极Pb上析氢困难。

解读2022年北京学业水平等级考试化学第18题,利用平衡常数从定性和定量角度理解化学反应本质,推动学生构建基于平衡常数的平衡问题分析思路和方法,提高运用学科思想方法分析解决化学问题的意识和能力;并从“高利用、低排放”的工业实际生产模式分析浸钙、浸镁、沉镁试剂的选取,体会工程师的创造与实践。

通过对氨的概念的发展历程分析可知,氨是被人们发现的第一种碱性气体。18世纪,普里斯特利通过排汞集气法收集到氨,贝托莱揭示氨是氮氢化合物,形成了氨的宏观表征概念。19世纪,原子分子论的创立,使氨在原子、分子水平上形成了微观表征概念和符号表征;20世纪,物质结构理论的发展使氨的微观表征更加深入、符号表征更为完善。20世纪30年代,ND₃、¹⁵NH₃的发现和应用使得氨的概念有了新的认识。氨的发现及其三重表征的历史演变过程,不仅是氨的概念形成和发展的过程,也是科学方法和科学思想的发展过程。