深入剖析有机和无机防晒剂的主要成分、分子结构及作用机理,揭示了其在进入海洋环境后所经历的一系列复杂化学反应以及这些产物对海洋生态系统不可逆转的严重损害。为维护海洋生态平衡,从加强监管与激励研发、开发环境友好防晒霜以及产品转型与环保意识等3个维度提出应对策略。

概念理解是当前科学教育研究的重要主题。概念理解内涵不清晰将导致教师难以在教学中有效落实倡导理解的教学。生成性学习理论是在信息加工理论基础上解释学生学习的一种进步性理论,在此视角下对化学概念理解的内涵进行剖析,从而为促进概念理解的化学教学提供学习科学的依据。

项目以“自制安全矿灯”为主题,融合历史、物理等课程相关内容,带领学生重走科学家戴维之路。首先提出18世纪矿井因瓦斯爆炸的史实问题,引导学生剖析爆炸原因,利用控制变量的思想探究爆炸的条件,然后启发学生设计装置,收集不同浓度的氢气,测定可燃性气体氢气的爆炸极限,最后自制安全灯并检验其防爆效果。在对矿井防爆这一真实问题的解决过程中,学生学习并应用爆炸的知识,在深化概念理解的同时,增强科学探究与实践能力,培养敢为人先、严谨求实、勇于探索的科学家精神。

以“同位素标记技术在医疗上的应用”的真实问题为主题进行单元复习,挖掘主题内容与课程内容的关联,实现课程内容主题化。设计具有学科特质的任务与活动,发挥学生的主体性作用,促进教学时空从“有限封闭”向“无限开放”转化,实现主题内容任务化及任务解决自主化。在知识建构的同时,将元素“位-构-性”关系认知模型发展为核素“位-构-性”关系认知模型,实现知识运演的结构化。

中学化学教师撰写课例论文是教师专业发展的重要需求,但存在诸多现实困难。为促进中学化学教师发展课例论文写作能力,以广东省广州市荔湾区为实践基地,以“熟人真事”为切入点,以“课例论文写作脚手架”为工具,开发了区级教师继续教育课程。学员教师对该课程具有积极的接受态度,初中教师比高中教师在组织品质维度和有用性维度有更显著积极的态度,不同职称教师的课程接受态度差异不显著。课例论文写作脚手架的应用是该课程获得教学成效的核心因素。对后续优化课程设计与实践提出了若干建议。

化学学业情绪是一种关键的非智力因素,是指个体在化学学习活动中的直接情绪体验。使用化学学业情绪量表和化学自我效能感量表,采用潜在剖面分析法对高一化学选考生的化学学业情绪类型进行分析,确定2类别模型为最优分类模型,分别是高积极低消极情绪组和综合情绪组。采用稳健三步法(R3STEP)和BCH法建立回归混合模型分析发现:性别与化学自我效能感对化学学业情绪类别卷入有显著影响,男生相较于女生更易归入高积极低消极情绪组,化学自我效能感高的学生更易归入高积极低消极情绪组;高积极低消极情绪组学生的化学学业成就显著高于综合情绪组。据此针对不同情绪组提出了具体的教学策略,以发展学生的化学学科核心素养。

发展学生的系统思维是化学教育的重要目标。邱昭良提出的三维模型——思考的魔方是系统思维方法的一个新成果。本研究旨在开发和实施嵌入“思考的魔方”的环境问题微课程,培养学生的系统思维能力。来自某高中的52名学生参与了该课程的实施研究。结果表明,学生系统思考环境问题的能力有显著提升,并且学生对该课程教学持有积极态度。“思考的魔方”可以应用于化学教育中发展学生的系统思维能力。

利用气体实验微型装置中的双球管、燃烧管等微型实验仪器创新设计了燃烧条件的综合性探究实验,包括氧气的制取、二氧化碳的制取、燃烧条件的探究等3个初中化学学生必做实验,经过教学实践检验,证明该创新实验具有绿色环保、安全可靠、简明易做等优点。

以厨余油为原料制作肥皂,相较于教材中介绍的工艺流程,将其实验过程细化,更有利于在生活中进行,并探究其最优的实验条件,能够提高制作效率,进而形成一个合理化的中学活动方案。优化后的实验结果表明:先在厨余油中加入柠檬酸与磷酸比例为1∶1的混合酸进行脱胶处理,再控制温度为60 ℃、氢氧化钠浓度为40%时进行皂化,经检验此条件下制作的肥皂去污效果最好且用时较少,除去脱胶时间仅用约25 min。将此方案在中学推广实施,能让学生在实践活动中感受到化学的学科价值以及“变废为宝”的现实意义,进而培养学生的科学探究能力与创新意识。

使用小苏打、家庭消毒醋精(浓度约为80%)、硬币等原材料进行厨房实验,自制家庭版、可重复使用的“掰掰热”暖手宝,为学生理解溶液、热能和相变的概念提供一个新途径。

以“探究海水淡化电渗析法”为主线,选用饱和食盐水作为海水的替代品进行电解实验,以紫甘蓝为统一的指示剂,自制教具渐进式地从无膜到多室多膜电解饱和食盐水,来探析海水淡化电渗析法的工作原理、装置设计、“膜”的保养及优化,帮助学生体会到电解知识在真实工业中的应用。电解过程中不同电解室溶液颜色均呈现不同的颜色指示,不同电解室之间颜色的动态过渡和渐变,均能有效帮助学生明晰不同电解室的pH变化、离子移动和电极反应情况,同时弥补了教材中缺少多室多膜电解池电解实验的空白。

通过定性和定量两方面的探究,比较了饱和石灰水、氢氧化钠、氨水、碳酸钾、乙醇胺和N-甲基二乙醇胺等常见试剂捕集CO₂的效果。通过实验,探讨了CO₂捕集的速率和平衡问题,同时比较了上述CO₂捕集剂的捕集效果。该实验装置简单、试剂易得、现象明显,可作为课堂演示实验或学生综合实验。

羟醛缩合反应,是有机合成中一种常用的增长碳链的方法,在生产生活中发挥着重要的作用。2020年羟醛缩合反应的相关内容首次进入中学化学教材。从结构化学、实验化学和化学反应原理等多个维度,解读了羟醛缩合反应的机理、选择性、速率、转化率及其在合成中的应用,强化了“结构决定性质”的化学观念。

由高考试题中浓硝酸与稀硝酸的氧化性比较说起,阐述目前氧化性比较的谬误。从氧化性概念出发,以硝酸的氧化性为例,从结构、性质和电极电势3个方面寻找氧化性强弱比较的证据。通过改变条件(浓度、酸碱度等)对同一物质氧化性强弱变化的比较,从定性到定量,探究氧化(还原)性比较的思路及对氧化还原反应的影响。

通过对不同浓度的氯化铵和碳酸氢钠水溶液加热,综合运用定性、定量分析及理论计算探究其在水溶液中的分解情况。在定量分析中,采用化学沉淀法实现了在真实的实验情境下物质分解率的计算,提高了准确度。研究表明:溶液中氯化铵和碳酸氢钠在用酒精灯内焰加热时均发生分解,且随着溶液浓度升高分解率呈增大趋势。在同温同浓度下,加热相同时间,溶液中氯化铵比碳酸氢钠分解率低。研究结果对水溶液中其他铵盐和弱酸酸式盐的受热研究有一定的启示。

针对氢氧燃料电池制作实验存在的不足,以微观机理为指导,融合理论、技术、材料,从源头、过程、结果等3个维度探究影响电池工作的核心因素。利用3D打印技术自主创新设计制作密闭体系的四腔室装置,探究核心因素之一“H₂/O₂的量和纯度”;借鉴英国国家石墨烯研究院的研究结论,利用Hummers法自制网状石墨烯电极,探究核心因素之二“H₂/O₂的吸附和催化”;自制鸡蛋半透膜,探究核心因素之三“电阻”。以此提高能量的供给率、催化率和转化率。探究过程中使用手持技术数字化创新实验,并构建四重表征模型,建立电化学的系统分析思路。

科学教学取向(STO)是学科教学知识(PCK)相关研究中的重要概念,对教师专业知识发展和课堂教学实践都起着关键的作用。通过梳理STO概念发展的脉络,厘清STO的概念框架。在此基础上主要围绕3个主题展开综述:从专业知识的角度,分析了STO与PCK之间的相互作用及对2者发展的影响;从课堂教学的角度,探讨了STO与教学实践之间的关系,阐明了教学实践与STO不一致的原因;从专业发展的角度,明晰了STO的影响因素和发展策略。本研究对我国STO的相关研究及科学教师专业发展提供了有益的启示。

1931年抗战爆发后,为适应国内形势,教育部召开化学讨论会,提出在当时中等教育阶段化学课程中增加国防化学内容。会后,国防化学在国内受到普遍重视,中等教育阶段化学教科书中开始增设国防化学相关章节。系统梳理了民国时期中等教育阶段化学教科书,对25种中学化学教科书中的国防化学内容进行了系统研究,分析了教科书中以毒气、防毒、火药、燃烧剂、烟雾剂知识等为核心的国防化学内容特点,并分析了该部分课后习题的特点,对当前国防教育融入中等教育化学课程提供了有益的借鉴与启示。