目前对迷思概念的研究主要集中在探查以及转变策略上,对其本质原因的深入探析有些不足。基于涌现性视角对化学迷思概念进行原因分析,归纳出迷思概念的5大分类:将物质(实体)的性质归因于特定组件、将物质属性视作各组分属性的简单加和、将经验性规则视为精确的决定规则、片面强调孤立的突出因素或因果关系、从宏观的特性直接类推至微观实体。提出构建比较分析模型、充分利用化学实验、再现化学发展历史、呈现论证推理过程、灵活运用表征方式等5个方面的应对性策略,并结合具体案例加以论证,以期转变迷思概念并培养学生的涌现观。

基于科学建模活动历程和推理思维过程,探索建模与推理之间的相互作用,构建基于模型的推理教学模式。该模式由7个主环节构成,关键环节为根据证据和问题类型选择恰当的推理形式,深入探索一个模型的迭代优化并构建多个相关联模型的思维过程。以“化学反应与电能”为例,设计基于模型推理的思维进阶教学案例,针对模型特征对应用策略进行阐释。

以“利用废钒催化剂制取四价钒”为情境素材,基于新教材呈现、新高考考查方式梳理出命题的增长点与优化空间。精心遴选情境素材,有效关联必备知识,设计测试任务,融通必修和选择性必修,联动“物质结构与性质”与“化学反应原理”模块,原创命制了基于模块融合的化学反应原理试题。通过对实验组和对照组实测数据的分析,得出应加强真实情境与测试任务、必修知识与选必知识、必备知识与关键能力的融合,实现情境设计一体化、知识关联结构化和素养培育进阶化。

2024年高考化学试卷中出现了大量科学解释类试题。从特征维度看,此类试题普遍存在陌生的真实情境、多样的信息呈现、较高的认知负荷、开放的输出结果等特征;从内容维度看,问题的初始状态、目标状态和解决途径的分析都有赖于对化学内容的理解;从结构维度看,需要在明晰主张、寻找证据的基础上形成推理,即基于证据和原理的论证。由此,提出创设复合情境、设计多样化学习任务和培养结构化的表达能力等在中学化学教学中培养学生建构科学解释能力的建议。

以烷烃取代反应为实验探究项目,通过“查阅文献资料分析教材取代反应的不足”“设计并实践烷烃取代反应创新实验方案”“汇报交流实验成果,拓展创新实验探究活动”等3个项目学习任务,促进学生对烷烃取代反应的理解,形成解决化学实验问题的特定思路和方法,在解决真实问题中提升学生的化学学科核心素养。

以“我是燃料代言人”为主题,以“如何寻找理想燃料、实现高效供能”作为驱动性问题,在“物质变化”大概念的统领下,开展项目式学习。通过“了解家用燃料的变迁”,“设计理想家用燃料”2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,并通过“分析家用燃具的使用”活动对建构的模型进行应用,从化学视角对简单的跨学科实际问题(化学、工程设计)进行探讨,从而体会合理利用物质、调控化学反应的重要性。

单元整体教学是促进深度学习发生的有效路径,发展学生高阶化学思维可尝试主题式单元整体教学。为促进学生理解、应用与综合分析“复杂体系中化学反应间的关系”的高阶思维,开展以“复杂的物质变化与转化”为大概念、“化学反应间关系模型建构与应用”为主题的重构单元教学,促进学生从化学动力学与热力学的多视角、有层次地看待复杂体系内化学反应之间的真实关系(连串、平行、竞争和协同)及其作用。

批判性思维是一种高阶思维品质,它是为决定相信什么或做什么而进行的合理的、反省性的思维,是培养创新性人才的重要前提。以现有中学化学教学中批判性思维教育为基础,在5E教学模式基础上,构建并发展了批判性思维的5E-CTC循环教学模式。以“化学平衡的移动”为例,详细阐述“创设问题情境,引发学生思考”“设计探究实验,自主解释归纳”“进行迭代验证,完善已有认知”“联系生活实际,迁移应用新知”“引导反思评价,促进思维提升”等5个教学环节,通过循环迭代的活动设计,引导学生进行实验探究,发展批判性思维。

重视化学问题解决能力的培养,是提升化学科学思维、发展化学核心素养的必然要求。采用质性元分析方法,对35项国内外化学教育研究成果进行深度阐释,探明了学生化学问题解决能力的影响因素及其相互关联方式,建构了化学问题解决能力影响因素的关联模型。研究发现,学生的化学问题解决能力受到问题因素、学生因素以及中介因素的协同影响,并且各因素间存在相互作用。据此提出培养学生化学问题解决能力的教学建议以及研究展望。

针对晶体结构教学中空隙教学研究薄弱的现状,利用三维虚拟技术强大的交互功能及材质半透明渲染动态诠释各类堆积中的四面体空隙与八面体空隙的位置、个数与大小,在此基础上通过填隙方式解读晶体的结构特点,直观展示结构化学与几何学的有效融合,突出晶体结构中空隙教学的重要性,深化对结构与性质关系的理解,促进化学学科核心素养的培养。

立足于初中化学新课标核心素养的基本要求,分析了教师利用ChatGPT拓展化学教学设计资源、优化教学设计过程以及延伸教学设计广度方面的创新功能。提出了ChatGPT能够帮助教师进行差异化教学设计、增强教学设计内容的丰富性与趣味性、完善主题项目式教学活动构思的价值定位等。最后从智能辅助与心理依赖、快捷高效与错误风险、智慧生成与安全隐患等3个方面审视了ChatGPT应用于初中化学教学设计的优势与风险。以期为教师利用ChatGPT进行创新性教学设计提供参考。

铁钉的电化学腐蚀是高中化学的一个重要实验,由于反应缓慢而不适于作为课堂演示实验。尝试用碳纤维系住铝丝放置在电解质溶液中,可探究铝丝的电化学腐蚀行为。研究表明,该实验在2 min内可产生大量气泡,现象明显、操作简单、安全可靠,可作为金属电化学腐蚀课堂演示实验和学生课堂活动实验的案例。

针对晶体教学中实验素材偏少的现状,优化了极具趣味性的黄、蓝、绿三色晶雨实验,通过对3种晶雨的制备步骤和晶体结构的分析,挖掘其蕴含的晶体知识,为晶体实验的教学提供实验教学案例。

实验室利用铜和浓硝酸反应制备NO₂时,产生的水易将浓硝酸稀释,导致制备的NO₂中含有NO。为了解决该问题,借助滴液式气体发生器进行实验从而制备高纯度的NO₂。该实验方法操作简便、安全,并可以控制产气的速度和制备量。

简述离域π键的含义和形成条件,归纳并举例说明已知成键原子杂化类型微粒中离域π键的判断方法,提出“杂化类型讨论法”解决陌生情境下未知成键原子杂化类型微粒中离域π键的判断问题,补充说明满足特定结构关系微粒中离域π键的判断方法。

利用箭推法分析白磷与氧气反应的机理,比较直观地描述了白磷与氧气反应的微观过程,体现了中学常见反应微观机理的复杂性,可以帮助我们更加直观地了解这个反应的微观过程,为教学提供坚实的理论基础。

以近20年国内外重要期刊的化学项目式学习论文为例,运用内容分析法,从知识类别、活动特点、情境设置和项目成果等4个维度展开研究。研究发现:国内外化学项目式学习选取的知识类别相似相通、活动特点各有千秋、情境设置各有侧重、项目成果丰富多样等。最终提出要拓宽有深度的知识类别、融入有意义的技术支持、挖掘有价值的情境素材和创造有创意的成果作品等建议。

基于几何拓扑的视角和原子聚集的思想,详细地解析了第37届中国化学奥林匹克(决赛)磷团簇问题(43),解读和探讨题设条件中磷团簇的生长规则和机制,帮助师生理解试题内容,掌握解题思路,增进学科理解。

拉瓦锡被称为“现代化学之父”,享誉史册。玛丽作为他的妻子和重要助手,参与了拉瓦锡实验室的设计,贡献了所有实验仪器设备模型的图纸,全面、翔实地记录实验过程和实验数据,翻译和评论科万的《论燃素》,这些都为拉瓦锡发现氧气、形成“氧气说”奠定了基础。同时,玛丽利用自身出色的社会活动能力,为拉瓦锡构建了一个科学网络,保障了他与欧洲同行们的密切联系,使其能够及时掌握化学发展的最新动态。她还邀请科学家参观拉瓦锡的实验室,观看实验过程,利用构建的科学网络不遗余力地推广和传播拉瓦锡的“氧气说”。因此,需要重新认识玛丽为氧气发现和传播“氧气说”做出的重要贡献。