介绍了基于中华优秀典籍开发校本课程的实践探索。该校本课程的开设形式是带领学生品读《天工开物》中与化学相关的技术工艺,并对工艺进行还原与实践,引导学生在实践中学习、理解、应用相关化学知识。从而启迪学生的创新思维,提升科学素养,增强文化自信。探讨了基于优秀典籍的化学校本课程开发过程中的可行性分析、目标确立、内容组织等开发流程,并给出了具体的教学实施策略,以期为一线教师开发与实施校本课程、在课堂融入中华优秀传统文化提供参考性建议。

运用内容分析法,对中国苏教版高中化学教科书与美国高中化学教科书Chemistry: Concepts and Applications中的实验探究内容进行编码和研究。结果显示,苏教版教科书在证据收集、形成结论等2个要素上对学生的要求水平较高;Chemistry: Concepts and Applications教科书更为关注实验探究的情境性,注重结合学生已有知识与生活经验;中美2版教材在实验探究的呈现方式上各有特色,对化学教科书实验探究内容的设计与使用提供一定的建议。

蒙医学是蒙古族珍贵的文化遗产,是中华民族传统文化的重要组成部分。蒙医学的诊疗手段丰富多样,蒙药与传统的中药相似,都是以草药为主要成分的。无论是蒙医学中的治疗方法还是蒙药,都与化学息息相关。通过探索蒙医学与化学教育的交汇点,开发蒙医学中的中学化学课程资源,以期为中学化学教师提供浸润民族文化的教学情境素材,也为中学化学教学中开展课程思政提供方向。

结合理论计算和数据,从热力学、动力学和反应规律等角度论证了碘与硫代硫酸钠反应产物的结构。通过分析学生的答案,认识到知识储备不足、缺乏结构化理解以及对于键能和键长关系的固化认知,导致学生在回答时出错。基于此,通过问题串引导学生分析,达成对“结构决定性质”的结构化理解,进而在特定情境下,结合原理探究并构建键长和键能关系的认知模型。

以“我为班级蚀刻班徽”为主线,通过利用酸洗的方法清除金属表面的杂质、选择合适的腐蚀液、动手蚀刻出班徽等过程来探究金属与氧气、金属与酸、金属与化合物溶液反应的性质。在此过程中设计多样化的学生活动,让学生亲自动手蚀刻班徽,有利于激发学生持续性的学习热情,提升学生的化学学科关键能力,培育学生的创新能力和实践能力,培养学生在真实情境下解决复杂问题的能力。

基于发展学生“证据推理”素养为理念,在“水的化学性质”教学中创设“如何证明水与物质发生化学反应”等探究情境,引导学生借助数字化实验等手段,多渠道地收集证据、分析推理、获得结论,从而发展学生的证据意识和推理能力,培育科学思维。

以“柔性锌空电池的制作”为主题,通过“锌空电池原理分析”“柔性电池模型设计与产品制作”“柔性电池性能测试与优化”等3个任务展开,引导学生了解柔性电池的应用,参照常见的化学电源,迁移运用原电池结构模型,设计、制作、改进柔性锌空电池,丰富对于电池研发工作的认识,体会原电池原理在生活中的应用价值。

基于有机化合物结构认识方式的已有研究,以“有机化合物的结构与性质”单元新授课为例,开展促进有机化合物结构认识方式发展的“教学评”一体化设计与实践。通过教学实践分析实施效果,提炼促进有机化合物结构认识方式发展的“教学评”一体化设计框架,总结实施促进有机化合物结构认识方式发展的“教学评”一体化的关键策略。

基于课堂观察,归纳在高中化学公开课中的征询式回音的类型,并对15节高中化学公开课中所出现的征询式回音的数量、类型进行统计和分析,辅以真实的课堂实例呈现各类征询式回音的特征并提出3条建议。研究发现,使用教师追问的话语策略频次最高,但互动深度有限;教师确证其次,注重纠正引导;教师邀请最低,引导和创设不足。

生成式人工智能的快速发展为教育带来了新的机遇与挑战。为了评估生成式人工智能在高中化学教育中的应用潜力,研究选取部分化学试题对ChatGPT、讯飞星火2大生成式人工智能的解题能力进行了测试,并与重点中学选考化学的高三学生的解题能力进行了比较。结果显示2大模型的准确率仅高于小部分学生,学生水平明显高于2大模型。进一步分析错误类型后发现,生成式人工智能在解题过程中存在概念理解错误、信息提取不足等问题。基于此,研究为生成式人工智能辅助化学教育及其自身未来的优化与发展提供了启示与建议。

从温度、氧气浓度角度,探究甲烷扩散燃烧火焰的颜色。运用联系类比的思维,设计燃气灶模拟实验,看到甲烷预混燃烧的蓝色火焰,并以其为情境,展开燃气灶燃烧调控措施的教学,帮助学生形成燃烧是可以控制的化学观念。对不同燃烧方式下甲烷火焰的颜色进行解释,对教材中甲烷燃烧图片给出建议,以期更好地服务教学。

设计了2个适用于高中必修阶段的原电池探究实验,应用数字化手持技术进行了单液铜锌原电池实验,探究了4种铜金属材料与不同电解液组成单液铜锌原电池时的性能及反应现象差异,并分析产生差异的原因。实验结果显示,使用不同的铜金属作为正极时,所构成原电池的性能具有差异性。分析认为,不同铜正极中存在的其他元素,在与电解液接触后,会优先或与理论上的铜锌原电池同时发生反应,从而产生上述差别。此外,以硫酸铜为电解液时,原电池的电压和电流衰减快、波动大,稀硫酸原电池的电压和电流则可以保持相对稳定,原因是硫酸铜电解液会使锌电极的形态和真实反应面积迅速改变。

以解决学生对硬水和软水的疑问为目的,以电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)为手段探究了硬水软水判断的定量标准和影响水质硬度的因素。结果表明:温度不断升高,水的硬度不断减小;随着pH的增加,尤其是碱性很强时,水的硬度急剧下降,当pH减小时,水的硬度降低非常小;不同类型水的硬度不同;某些净水器硬水软化的效果比煮沸还要好。现代分析技术在初中化学教学中的应用可以改变学生的学习方式和思维模式,开阔科学探究的视野。

介绍了中学化学实验室条件下7种颜色的8种晶雨的制备方法,并探究了如何在最适宜的条件下高成功率地制备这些晶雨。实验结果表明,晶体的纯度、自然结晶过程以及pH和溶剂的选择对晶雨的发光效果有显著影响。本研究不仅提高了学生的探究与创新能力,还为晶雨的进一步研究和应用奠定了基础。

纹影技术可以实现无色气体介质可视化。用智能手机搭建纹影摄影装置,应用于改进阶梯蜡烛熄灭实验,省略阶梯设置,直接观察二氧化碳的气体下沉、不燃烧也不支持燃烧;应用于稀盐酸与锌粒、碳酸钙反应实验,对比观察不同密度气体的运动路径;应用于改进氨与氯化氢反应实验,改善教材实验无法观察白烟生成过程的缺陷。将此项技术应用于中学化学无色气体可视化实验,实现直观观察气体运动轨迹,发展学生科学思维、形成化学观念、养成科学态度。

利用化学空间思维方法建构了立方烷(C₈H₈)的立体结构简易模型:类似苯(C₆H₆)的“椅式”结构模型。发现了一种简单、快速书写多取代立方烷同分异构体的方法,用“椅式”结构模型分析了二取代、三取代立方烷结构,用“椅式”+选点的结构模型分析了四取代立方烷结构,建立了一种新的分析多取代立方烷对映异构体的方法,可能为研究复杂立体结构的同分异构体提供新的思路。

鉴于中学化学教学中常使用“酸脱羟基醇脱氢”的记忆口诀来简单概述酯化反应过程,极具片面性。为了提高师生对酯化反应机理的科学认识,采用Gaussian软件对反应机理进行了深入探究。结果表明,乙酸首先经历质子化,然后亲核进攻乙醇形成中间体,最后再通过“酸脱羟基醇脱氢”的反应口诀实现脱水得到酯;而反应速率常数的变化揭示了反应温度选择383.15~393.15 K的依据,这些不仅为高中化学教师在课程设计时提供理论支持,也为培养学生的科学思维和正确理解有机反应本质打下了坚实的基础。

美国科学启蒙教育重视培养学生的科学素养、创新思维和问题解决能力,旨在通过启蒙教育促进学生科学素养的全面发展。在价值取向方面:美国科学启蒙教育指向真实情境,培养科学素养;培养科学思维,激发科学创新能力;关注情感体验,培养科学兴趣与动机;强调伦理责任,培养科学道德与社会责任。在实践路径上,美国科学启蒙教育采取多维策略:以课程体系创新为引领,构建科学教育生态;以网络在线资源为平台,拓展科学启蒙空间;以科学教师专业发展为支撑,提升启蒙教育水平;以家校社协同为纽带,构建全方位育人网络,以此全面培养学生的综合能力和科学素养,为未来的科技发展和社会进步奠定基础。