以中国白瓷为例,分析藏在瓷器胎釉中的化学变化,解读白瓷洁白如雪、温润似玉的生成密码,揭示其呈色效果与原料铁含量、处理工艺的密切联系。从古法淘洗、化学漂白工艺到微生物除铁,科学与匠心的融合,让千年白瓷在化学密码中焕发新生,彰显化学与优秀传统文化传承的有机融合。

跨学科实践活动作为教育改革的重要方向,其内涵从多学科整合向深度跨学科融合演变,强调学生在真实情境中运用多学科知识解决问题,以培养学生的核心素养和解决复杂问题的能力。其教学价值体现在知识整合、能力跃升、社会互动与元认知深化等方面,但当前跨学科实践活动在系统设计、资源优化、教师素养和评价机制等方面仍面临挑战,为此提出强化“顶层+底层”设计相结合、优化实践资源与学习环境、提升教师跨学科素养以及完善评价与反馈机制等策略,以推动跨学科实践活动的有效实施,为创新型人才培养提供理论与实践支持。

科学实验是自然科学教育的核心组成部分,对于激发学生探索欲、培养创新思维和实践能力具有不可替代的作用。然而,当前实验教学评价机制尚不完善,缺乏系统的学生实验能力评价标准。中学生科学实验能力是中学阶段科学实验中最重要且最基本的能力,通过明确中学生科学实验能力的概念内涵,论证科学实验能力的组成要素,并构建科学实验能力结构模型,旨在为实验教学及其效果评价提供理论支持和实践指导,为实验教学的量化评估提供方向。

以2025年连云港市中考化学第38题为例,聚焦“科学探究与实践”核心素养,从评价要求、情境素材、问题任务、呈现方式与评分参考等方面,系统剖析素养导向的试题命制路径,体现了坚持素养立意、问题导向与能力主打的鲜明特色,进而从强化实验探究育人功能、提升学生关键能力及创新命题策略等维度展开反思与探讨。

以手工皂专用“钾”为例,在“获取纯净氢氧化钾”总任务下,设计“制备、检验、含量测定、分离除杂”等子任务,按照“怎样想、如何做、为什么这样想和做”问题线索,应用认识物质及其变化的“基本思维模型”,运用系统探究牵引认识角度紧密关联,指向“思路方法、证据推理、模型优化”,促进知识、认识和观念结构化。基于学科能力表现和前后测,通过主题复习,提升了科学探究能力,迭代构建“系统思维模型”,贯通知识到素养的道路。

以“达喜”为情境设计素养为本的自主单元教学复习,将物质的性质、组成、变化和制法之间建立学科逻辑关联,促进学科观念的发展,学会多角度地认识物质的性质及其变化。从创设真实情境,推动知识素养融合;凸显观念形成,发展学科核心素养等视角谈了实践反思,为初中化学教师实施单元教学设计,促进核心素养发展提供参考。

以社会实践活动的教学组织形式开展“复兴路上话乙烯”的主题教学。通过社会实践活动参观并总结乙烯的工业生产流程,从工程思维的角度解释乙烯工业生产中原料的选择、反应条件的控制、能源的循环利用等内容,对乙烯的工业生产进行深度的学习。通过调研我国乙烯工业取得的成就和发展方向,培养学生的爱国情怀和时代使命感。“如何回收利用乙烯制品”这一环节旨在培养学生的环保意识和社会责任感。

以社会性科学议题(SSI)为教学框架,围绕“DDT的存废之争”创设真实情境,整合卤代烃的物理性质、取代与消去反应等核心知识。通过问题链引导、实验探究与科学辩论,发展学生的“宏观辨识与微观探析”“科学态度与社会责任”等化学学科核心素养。教学聚焦三重表征思维培养,借助对比实验揭示反应条件对机理的调控作用,并引导学生从绿色化学视角辩证分析科技成果的双重影响,最终实现知识建构与价值引领的有机统一。

基于社会认知生涯理论,以“水质检验员”为例,通过初识水质检验员、亲历水质检验过程、化学职业能力再提升、水质检验员职业链接等4个环节,引导学生亲身体验生活饮用水氨氮含量的检测工作,初步构建职业观念,提升职业自我效能,促进职业生涯规划,为中学化学课堂中渗透职业生涯教育提供启示。

倡导内容性知识、程序性知识与认识论知识相结合的教学,是国际科学教育所强调的。开发了“3类知识教学现状课堂观察量表”,采用课堂观察法和案例分析法进行调查分析。研究发现:高中化学教学以内容性知识为主体,程序性知识次之,认识论知识比例最低;3类知识的教学中学生主体性水平普遍较低。

基于STEAM教育与设计思维理念,开展初中化学跨学科实践活动,设计并制作“基于血氧指标控制的简易供氧器”,旨在解决现有供氧器与实际场景结合不足的问题,培养学生的综合实践能力。实践以特殊群体(如老人、孕妇)的夜间吸氧需求为导向,构建“监测-调节”闭环系统。装置采用模块化设计,包含数据监测、制氧、数据传输和自动控制等4大模块,可根据预设血氧阈值智能启停供氧,并通过网页端可视化展示历史数据。制作流程整合3D打印、编程与硬件连接,实现自动化控制与一键式操作。教学中融合化学、物理、信息技术、工程等多学科知识,引导学生经历“需求分析-原型制作-测试优化”的完整流程,强化跨学科思维与系统设计能力。

以铁强化酱油为研究对象,依据乙二胺四乙酸铁钠和酱油的性质开发了2种方法用来定性检验铁强化酱油中的铁元素,其分别为铁氰化钾检验法和硫氰化钾检验法。为了简化操作步骤,提出可利用白色粉笔的层析作用,进一步优化这2种检验方法。这些检验方法均具有实验操作简单、现象明显的特点,可用于课堂教学,也可以用于课外探究,有利于促进学生的深度学习。

以碳酸氢钠、碳酸钠与硫酸铝的双水解反应为例,设计了基于微距镜头的系列可视化微型实验。结果表明,在微距镜头下可以清晰观察到2种钠盐溶解速率的差异,反应物的物理状态会显著影响水解反应过程。其中,“固-固”型溶解反应更适合观察2种钠盐的溶解行为及双水解反应的动态变化;“固-液”型反应较为剧烈,更易体现出碳酸氢钠的水解反应比碳酸钠快;“液-液”型反应产生的沉淀更均匀。3种类型的反应都能观察到碳酸钠发生双水解反应时先产生沉淀后产生气体的过程,而碳酸氢钠则表现为沉淀和气体同时产生。改进后的实验具有可视化、微型化、对比性强等特点。

学生以能否用KSCN溶液检验“铜腐蚀液”中是否存在Fe³⁺为问题导向,以向腐蚀液中滴加KSCN溶液后,反应体系产生的白色浑浊为探究对象,基于微粒进行全面系统分析,对白色沉淀的来源、成分、形成速率以及反应历程进行深入探究。

选用日常生活中易获取的化学物质,通过比较硬币上能够承载的最大液滴数,将分子间作用力及其影响因素进行可观察、可感知的直观动态呈现。实验用品绿色无污染,实验现象易观察,便于学生自行操作和探究。融合理论知识与生活素材的可视化微型实验,不仅契合“宏观辨识与微观探析”化学学科核心素养的培养要求,也凸显出实验育人的化学学科本质。

硅酸盐玻璃试管的主要成分是Na₂SiO₃,CaSiO₃和SiO₂,其中,Na₂SiO₃水溶液呈碱性,其理论上可使酚酞溶液变为红色。在硅酸盐玻璃试管中滴加酚酞溶液时,酚酞溶液未呈现任何颜色变化;将洗净的玻璃碎片浸入酚酞溶液,也未观察到明显的颜色变化;当把玻璃碎片研磨成粉末后,滴加酚酞溶液,溶液即刻变为红色。这一现象表明,玻璃中碱性物质的释放与玻璃的物理形态密切相关,粉末状态更有利于碱性成分与酚酞发生显色反应。

通过创新性地构建双液原电池体系,将铜与浓硝酸反应产生的NO^-₂与NO₂物理隔离,并系统探究了NO^-₂对反应速率的调控作用。实验表明,NO^-₂与Cu²⁺形成的亚硝酸铜配合物能显著降低Cu²⁺浓度,增强铜的还原性,从而加速反应进程。结合动力学分析,揭示了足量铜与浓硝酸反应过程中溶液由绿变为蓝的机制,证实了NO^-₂的关键催化作用。该研究不仅深化了对铜-硝酸反应机理的认识,还为中学化学实验教学提供了可操作性强的探究案例,有助于学生理解配合物在氧化还原反应中的调控作用。

统计了历年国际化学奥林匹克竞赛(IChO)理论试题中结构化学比重,总结了IChO竞赛中考查过的结构化学知识点及其出现的频次,阐述了每个知识点的考查要点,以知识模块为单位具体分析了相关试题命题范式与考查角度。基于上述内容,进一步给出了如何在备赛时有针对性地学习结构化学知识点的建议。