化学教科书作为教学内容的重要载体,其中涉及各种反映微观过程的视觉表征。视觉表征凭借其直观、形象、可视的特点能够促进学生充分理解化学概念,因此其准确性与适切性直接影响学生的学习。电离是高中化学内容中的核心概念,其较为抽象且难理解,学生在学习该内容时往往存在相异构想。在调查学生对氯化钠电离的相关认识基础上,分析不同时期、不同版本国内外初高中化学教科书中氯化钠水溶液电离的视觉表征,对其进行横向和纵向比较研究,并结合有关最新科技成果,力图为我国中学化学教科书的后续编写提供一定参考。

“工业合成氨”是教科书中典型的技术内容。从纵向和横向2个维度对人教版、鲁科版和苏教版等高中化学新教科书中的“工业合成氨”进行分析与比较。通过纵向分析发现,3版教科书由必修阶段注重简单、真实的感性认识过渡到选择性必修阶段注重培养复杂、严谨的理性判断能力,体现学习进阶过程。通过内容分布、图像表征、栏目设置等3个方面的横向比较发现,3版教科书均以技术知识为主,苏教版中的技术内容较为简要;人教版图像表征较好;鲁科版栏目设置数量多且广泛。基于以上研究结论,建议教科书编写:丰富技术内容,体现技术发展历程;优化图像选择,促进有意义理解。建议教学:遵循编写顺序,注重技术内容的延展;重视工业流程图,渗透思维方法。

习题研究对高中化学教学具有重要价值。以硫和氮元素及其化合物内容为分析对象,从习题数量、情境类型、表征方式、认知要求等4个方面对改革开放以来人教版高中化学教材习题进行对比分析。研究发现,教材中硫和氮的习题在4个方面均发生了一些变化。习题编写呈现出由关注知识习得向重视化学与社会生活关联性转变,由讲求直接发问向强调化学信息传递多样性转变,由侧重认知理解向注重学生思维发展创新性转变等变迁特点。为更好地使用教材习题,提出合理把握情境习题类型,切实提高情境习题作用;关注文本表征内在意义,强化图表信息使用价值;根据教材习题认知水平,指导学生实现思维发展等习题使用策略。

各学段的衔接教育一直以来是国家和教育研究者关注的问题,现阶段化学学科的衔接研究主要集中在初高中衔接,针对初中化学与小学科学衔接的相关研究较少,但作为化学启蒙的小学科学课程不该被忽视。以物质的性质与应用为例,通过对比分析2022年版的课程标准与2个科目的教材,找准2个学科在课程标准和教材上的衔接点,并针对具体的教学内容提出衔接建议。研究发现初中化学与小学科学在课程标准上存在着密切的联系,且物质的性质与应用这部分内容的衔接点较多,在教学过程中有很大的衔接教学设计空间。

基于原子的电子组态,在真实情境中进行原子半径、电离能、元素性质变化规律等的探究,重识原子半径、电离能这些概念的价值,建立原子半径、电离能和电负性之间的关联,从定量的视角深入建构元素周期律(表)模型。

以布洛芬的发明史和合成路线的改进历史为探秘布洛芬的教学设计主线,依托于真实的问题情境,通过设置符合学生认知规律的驱动任务,引导学生解决布洛芬结构的测定与分析、合成路线的设计与评价、分子结构修饰等问题,使学生在亲历科学探究过程的同时,既巩固了认识有机化合物的一般思路,又深刻理解了物质结构与性质之间的关系,在解决真实问题的过程中,深入体会化学学科的社会价值。

以胶体金为素材设计跨学科项目课程,学生通过完成“探秘新冠检测试纸条的原理”“胶体金的合成及稳定性研究”“设计基于胶体金的氨苄西林检测方法”等3个子任务,了解了胶体金的结构、性质与应用。通过贯穿始终的反思活动,促进学生对核心知识的理解,发展化学学科思想和方法,提升创新意识。本项目课程关联“尺度、比例和数量”以及“结构与性质”等跨学科的大概念,关联化学与生物学科的核心知识,引导学生在更宽广的学科背景下认识物质及其变化规律,培养学生分析解决实际问题的能力,从而全面发展化学学科核心素养。

为培养学生的实践创新意识和能力,落实全面育人的教育理念,以“初探生菜水培营养液条件及自动调节”为例,开展渗透劳动教育的初中化学跨学科实践活动。通过专业机构走访、营养液条件的探究、水培生菜种植、模拟自动调节装置的设计开发等活动,实现化学与生物、工程、技术、数学等的学科融合,促进学生跨学科综合素养的提升。

通过实验研究探讨样例和无样例学习对化学实验方案设计题的学习效果,以及图示解析和文字解析样例对化学实验方案设计题学习迁移效果的影响。结果发现:(1)样例学习组的近、远迁移成绩显著高于无样例学习组的成绩。(2)在近迁移成绩上,图示解析组显著高于文字解析组和没有解析组;在远迁移题成绩上,图示解析组成绩显著高于没有解析组。研究表明:样例学习是解决化学实验方案设计类等复杂化学问题的一种有效学习方式;图示解析样例比文字解析样例对化学实验方案设计题学习迁移的效果更好。

针对初中化学“探究呼吸过程中气体含量的变化”的主题实验,基于手持技术数字化实验,提供了一种新颖、高效的方法,并对不同运动状态下吸入与呼出气体的含量变化进行了探究。通过集成氧气、二氧化碳和水蒸气传感器设计实验,旨在深入了解运动状态如何影响呼吸气体的成分。实验结果显示静息与运动后,呼出气体中的c(CO₂)和c(H₂O)均增加,c(O₂)减少,且气体浓度的差异源自不同运动方式的耗氧差异。

通过采用炭粉和二氧化碳在高温下反应获得一氧化碳、借助棉花、采用二氧化碳浓度传感器改进“一氧化碳还原氧化铁”实验,将一氧化碳的获取、一氧化碳与氧化铁反应、产物的检验和尾气的处理等进行一体化设计,使该实验演示可行化、可视化、安全化和环保化,突破传统教学难以演示的瓶颈。

利用手机热成像技术拍摄“浓硫酸加入水中”和“水加入浓硫酸中”这2个不同操作呈现的温度变化,将看不见的能量变化转化成可视化的颜色变化,加深对浓硫酸稀释规范操作的理解,发展学生的证据推理意识。

应用自制的MXLab21先进数字化实验系统,开发碘量法测定葡萄糖含量的数字化实验。与传统碘量法测葡萄糖相比,该数字化实验无需I₂和Na₂S₂O₃标液,操作简便,实验误差小,且记录的电势随电解时间变化的实时曲线使得复杂的电解及氧化还原滴定过程可视化,让学生更好理解电解和氧化还原反应的微观本质,有利于化学学科核心素养的培养。

为进一步探究手持式传感器在中学化学教学中的应用,采用蒽酮硫酸法,在中学实验条件下,对市场上常见的5种品牌果茶进行了含糖量的测定。结果显示,果茶中的实际含糖量与品牌所标糖度存在一定出入;同时,一杯容量为500 mL的果茶中的含糖量即超过《中国居民膳食指南》建议的人均每日摄糖量25 g的标准。本研究所采用的方法具有仪器简单、实验试剂易得、操作简便且快速、检出限低等特点,适合在中学化学教学活动中开展,具有较高的实际应用价值。

秉持变废为宝的创新思维,本科普实验以废弃烟头为原料,采用H₃PO₄浸渍活化再高温热解的简易方法制得黑色烟头基活性炭。利用元素与热重分析、FTIR、XPS、SEM、拉曼光谱以及N₂吸附等多种表征与测试手段,证明该活性炭具有表面含氧基团丰富、比表面积大、孔隙结构发达等特征。通过自主研发小型实验装置,设计易操作的多色染料废水吸附实验,显示该活性炭脱色效果好,并呈现视觉上的颜色变化,激发了青少年学习化学的兴趣和热情。而且,通过视频展示、实验演示及互动环节,全面立体地向公众展现废弃烟头的危害、烟头基活性炭的制备方法以及脱色除废在我们身边的应用,让大家充分了解化学的神奇与魅力,增强了绿色发展和环保意识。

通过分析2023年1月浙江省选考化学第15题B选项,探讨从定量的角度理解越稀越水解,结合水解平衡常数与盐溶液浓度来综合判断水解程度的大小,从而提高学生利用定量分析解决实际问题的能力。

高考命题应注重严谨性及情境信息的必要性和充分性,不宜让学生产生解题的困惑。以高考题为例,从不同的解题思路分析试题所创设的陌生情境与化学模型运用的匹配性。最后,对此高考题进行改进。

选取2012-2022年期间以“化学键”为主题的美国Journal of Chemical Education(JCE)28篇英文文献和中国《化学教育》49篇中文文献为研究对象,分析比较其研究范式、研究对象、研究方法、理论基础、研究主题及内容等,结果发现:JCE期刊文献注重实证研究,研究对象为不同学段的学生,研究方法偏向定量研究,主要以教育心理学为理论基础,关注化学键的概念理解、教学策略、教学方式等方面,重视现代信息技术、科学实验与教学的融合;《化学教育》期刊实证研究与思辨研究的比重均衡、研究对象主要为高中生、多采用定性研究方法、注重化学键的教学设计、关注学生认知情况。根据比较结果提出相关建议,以期为后续化学键的教学和研究提供参考。

从“设计”与“检验”2个环节依次梳理Rasch模型的应用要求,并对2011-2022年间国内化学教育领域发表的160篇应用Rasch模型的文献展开统计分析,发现已有研究存在题型和计分方式选择不恰当、被试与试题数量不足、信息函数检验方法错误、检验数据未达标等问题,影响教育测量的科学性与可靠性。同时针对以上问题讨论其成因并提出建议。

钇元素是第一个被发现的稀土元素,其概念的发展大致可以分为3个时期:(1)钇元素假说的形成期。1794年,芬兰化学家加多林通过对“黑色石头”的实验分析并预测有新元素存在。至1797年,乌普萨拉大学化学教授埃克伯格证实了加多林的结论,又将之命名为钇(yttrium)。(2)钇元素假说的验证期。1953年,美国化学家斯佩丁和达恩首次在实验室制备出高纯度的钇单质,钇元素的概念正式形成。(3)现代钇元素概念的形成期。20世纪20年代以后,钇同位素的发现使人们对钇元素有了新认识。钇元素概念的发展体现了科学思想的演进与科学技术的进步,同时也离不开科学家们精湛的实验技术和坚持不懈的科学精神。