从皮肤的结构出发剖析文身的可能性以及文身的生物化学原理,分析常见文身墨水的化学成分并走进中国古代文身艺术和植物彩绘,进一步从文身与化学教育等角度辩证看待文身的利与弊。即,从生物、化学和文化等视角对社会中文身背后的生物化学原理进行解析,试图梳理出相关化学教学素材,为一线教学提供一定的参考。

立足于“铸牢中华民族共同体意识”与“文化润疆”战略,探索新疆中学化学教育通过地域课程资源促进文化认同的路径。通过构建“指向文化认同的化学教学模型”,阐明了“感知-探究-认同”纵向过程与“认知-价值-行为”横向维度的协同机制。系统整合新疆特色文化资源,形成与中学化学知识点有机对接的课程资源图谱,并提出以“文化情境化浸润、科学探究式重构、知行合一导向”为核心的教学路径。为新疆中学化学教育提供了完整的理论与实践方案,旨在落实“立德树人”根本任务,并为文化育人功能的深化提供理论支持和实践参考。

高考化学试题以化学学科核心素养为考查导向,通过选取与使用多元情境、分层设定考查目标、结构化设计问题任务,综合考查学生对多元信息的解读、挖掘及规律提炼能力。梳理高考化学优化化学学科核心素养考查的路径,分析该优化在推动课程改革落地、推动教育教学改革、引领选考化学内容传承与创新等方面的成效,据此提出针对性教学启示,为实现教考衔接及拔尖创新人才培养提供参考。

新课标强调提高学生综合能力,跨学科的项目式学习可打破学科壁垒,以驱动型问题和活动任务引导学生进行实验探究。本项目基于酶与化学催化剂共同降低反应活化能的特点,通过系列实验探究了不同温度、浓度、pH等反应条件对酶与FeCl₃活性的影响,构建催化剂调控化学反应速率的认知模型,并进行创新应用设计,从而突破“调控催化剂活性影响化学反应速率”这一认知弱点,深入体会催化剂的应用价值。

基于真实问题解决的单元教学是促进学生化学学科核心素养发展的重要方式,对单元教学中问题解决、知识建构与素养进阶的关系进行建构,形成问题解决、知识建构与素养进阶深度融合的单元教学设计框架,以硫及其化合物主题为例设计并实施“硫酸型酸雨的形成与防治”的单元教学,根据理论探讨与教学实践效果总结三要素深度融合的单元教学设计与实施策略:理解核心知识、素养目标、真实问题的内在关系,确定3者融合发展的单元教学定位;通过调控教学活动的开放度、复杂度,实现问题解决与素养进阶的融合发展;通过教学情境的转变与知识、方法总结环节,实现问题解决与知识建构的融合发展;通过学科认识方式的建构与应用,促进核心知识转化为素养发展。

建设教育强国需要坚定文化自信,而化学课堂具有培育学生文化自信的优良潜质。在已有研究基础上,构建了针对化学课堂文化自信素材使用的分析框架。分析了来自全国31个省市自治区的112个初中化学课例材料,发现文化自信素材使用的3个特征:(1)文化自信素材在初中化学课堂得到广泛关注,使用时以片段式为主;(2)文化自信素材功能以培养情感和激发动机为主,而对功能整合关注不够;(3)文化自信素材使用时学生参与较少,学生难以进行文化实践。根据存在的问题,从化学教师自身、素材与知识关联、实践活动设计等3个方面为文化自信素材在初中化学课堂的有效利用提供了建议。

针对生成式人工智能(GAI)在初中化学跨学科作业应用中易引发学生“认知外包”的核心风险,在核心素养导向下,以“水的净化与组成”单元作业设计实践为例,通过对比,直接回应了“什么样的设计会加剧风险？什么样的设计能引导协同”2大核心问题,提出有效作业设计遵循的4项原则:目标锚定、阶梯构建、角色限定、评价转向。这些原则在应对GAI风险的同时,切实促进学生化学观念、科学思维、科学探究与实践、科学态度与责任等核心素养的发展。为一线教师在“化学与社会·跨学科实践”中设计兼具前瞻性与实效性的作业提供了清晰路径。

通过传感器实时监测蜡烛燃烧与熄灭过程中氧气和二氧化碳浓度的变化,探究密闭空间内蜡烛熄灭的原因。转变了传统教学中学生所形成的“氧气耗尽致熄”的迷思概念,揭示了燃烧过程中产生的二氧化碳如不能及时排出也会对蜡烛的燃烧产生影响。该实验设计突破单一变量归因思维定式,引导学生运用控制变量法与数据建模方法重构燃烧反应模型,有效促进学生从现象观察向本质探究的思维进阶,有效培养了学生的批判性思维。

基于膜分离技术在净水中的应用,通过超滤膜、微滤膜、各类生物膜等进行净水处理并进行效果比较,以及对水质检测的多样性体验与自制净水器的迭代优化,引导学生建构问题解决的思维模型,激发学生的创新意识,培养学生的工程技术思想,体现跨学科学习的意义与价值。

针对高中化学分子间作用力概念抽象、学生理解困难的问题,以吹泡泡现象为载体,以探究泡泡液的最佳配方为线索,通过测定气泡最大体积、寿命及表面张力、黏度、蒸发速率等指标开展探究实验。结果表明,10%的洗洁精与0.6%的瓜尔胶复合液为最佳泡泡液配方,性能优于市售泡泡液;洗洁精能降低表面张力、赋予气泡自我修复能力并减缓液体蒸发,瓜尔胶可增大液体黏度、减缓排液,2者共同提升了气泡的稳定性。该实验将微观的分子间作用力与宏观性质建立联系,以趣味探究方式促进学生对“结构决定性质”观念的理解,有效培养了学生的科学探究与实践能力。

树枝状金属枝晶(金属树)是电解沉积过程中的典型形态,然而传统电解方法难以实时观测其动态形成过程。通过设计平面载体的电解方法,实现金属树生长过程的可视化,不仅清晰揭示了其微观结构的演化规律,还可用于创作结构精美的金属树工艺品。为进一步探究生长细节,构建了微型可视化电解装置,利用显微镜实时记录枝晶生长的微观动力学行为。将电化学原理与艺术创作相融合,既以生动的动态之美激发探索兴趣,也传递了“化学创造美好生活”的实践理念。

针对硫酸亚铁溶液的电解产物不明确的问题,通过实验探究与理论分析相结合,系统研究了溶液浓度(0.010 16~1.025 mol/L)、电解电压(1.5~4 V)对硫酸亚铁溶液电解产物的影响,明确了碳棒(阳极)-铜棒(阴极)体系下的电极反应规律。实验采用气泡观察、硫氰化钾显色、固体析出判断等方法验证产物,结合电极电势计算、离子行为分析及超电势影响,揭示硫酸亚铁溶液电解反应的本质,为电化学原理教学提供了理论与实践参考。

科学启蒙教育网络资源生态建设是落实核心素养导向教学改革的关键路径。以美国化学会(ACS)中的“Adventures in Chemistry”科学活动资源为例,系统剖析其以儿童为中心、核心素养嵌入与生态化支持的理念原则,揭示其如何通过趣味实验、互动游戏与生活化主题,有效激发儿童好奇心并培养科学探究能力。研究进一步结合我国科学教育实际,从文化重构、体系协同、教师赋能与社会联动等4方面,提出构建中国特色科学启蒙教育网络资源的实践路径,旨在为我国优质、开放、可持续的科学教育资源生态建设提供理论参照与实践启示。

明代李时珍所著的《本草纲目》不仅是一部药物学巨著,更是一部蕴含丰富化学知识和朴素化学观念的科学典籍。系统梳理了《本草纲目》中记载的无机药物分类体系、化学制备工艺以及对物质性质和变化的观察,剖析其中蕴含的实证精神、物质转化观念和系统分类思想。同时,结合现代化学教育理念,探讨如何将这一传统文化瑰宝融入课堂教学,为培养学生化学核心素养、增强文化自信提供可行路径。研究表明,《本草纲目》在化学史和化学教育领域具有独特价值和重要意义。