“二氧化碳的性质及其转化”的项目式教学——探寻二氧化碳的工业捕集方案

以探寻二氧化碳的工业捕集方案为项目主题,开展初中化学二氧化碳的性质及其转化的教学。学生通过“建立价类二维模型并设计二氧化碳的理想转化路径”“实验探究二氧化碳的实际转化”“解决二氧化碳的工业转化”等3个项目子任务理解了物质“组成、性质、变化”之间的关系,运用手持技术数字化实验探究了二氧化碳在不同碱溶液中的吸收效率,发展了实验探究能力,构建了物质转化在化工生产领域的认知模型,提高了思维迁移的能力。从“碳捕集”到“碳利用”的进阶解决问题模式,有利于学生化学学科核心素养的内化。     

“素养为本”的化学课堂教学*——以“原子晶体”为例

基于“素养为本”视角,以“原子晶体”的教学为例,对教学主题内容、教学现状及学情进行分析;以发展学生化学学科核心素养为主旨确定教学目标;以“微粒-微粒间的相互作用-物质的聚集状态-物质性质”的认识思路为主线,以“模型认知,建构概念-证据推理,归纳性质-微观探析,探究结构-科学史实,揭示价值”的任务型教学流程,达到落实并发展学生化学学科核心素养的目的。     

12-钨磷酸及其盐的酸性与催化性能的研究

红外法研究结果表明12-钨磷酸Fe³⁺、Mg²⁺和Na⁺盐都具有L酸点和B酸点。用Benesi法测得10种12-钨磷酸盐的酸强度顺序为(Al³⁺、Fe³⁺、La³⁺、Cu²⁺、Cd²⁺>Zn²⁺>(Ca²⁺、Mg²⁺>(Na⁺、Li⁺,其酸量与抗衡阳离子的离子势和电负性大体成线性关系。还看出酸量与所含结晶水量有关。催化剂的酸量与其对异丙醇脱水反应和丁烯-1异构化反应的催化活性的关系表现出不同的特征,这可用“体相型”和“表面型”催化作用的不同特点来解释。     

三价铁离子和二价铁离子的鉴别与转化的绘画实验*

以Fe³⁺、Fe²⁺的鉴别和转化为例,详细介绍了绘画实验的纸笔与试剂浓度选择、绘画图案设计、微课应用及效果分析,还进行了“铁及其化合物”的一些化学反应。绘画实验突出了化学实验现象的色彩美,一定程度上激发了学生的学习热情,是一种值得尝试的创新实验方式。     

亚铁离子氧化性实验的改进*

针对教材中验证Fe²⁺氧化性实验现象不明显的问题,改进了Fe²⁺氧化性实验。把锌片剪成细小的锌丝,通过锌丝与亚铁盐溶液反应,反应一段时间后,用磁铁吸引锌丝,锌丝能被磁铁吸引,则证明Fe²⁺被还原为铁单质,体现了Fe²⁺的氧化性。     

“铁盐和亚铁盐”的教学设计

在“铁盐和亚铁盐”的教学设计中,以魔术表演和新闻报道相配合,启发性地导入新课.通过改进实验用具和实验形式,增强学生实验的趣味性和探究性,发挥微型实验的优势,体现绿色化学思想.以学习任务为主线组织学习活动,引导学生在不断解决问题的过程中自我构建,提高科学素养.     

学科能力导向的“物质构成的奥秘”教学研究

以王磊提出的化学学科能力框架为理论依据,对“物质构成的奥秘”主题进行分析,从核心知识经验、认识角度思路、认识对象及问题、能力活动要素等4个维度构建了“物质构成的奥秘”主题的学科能力模型。运用实验法进行教学实践,证实了本研究设计的教学方式更有利于学生学科能力的发展提升。最后提出学科能力导向的“物质构成的奥秘”教学设计模式和教学实施的有效策略:(1)单元整体系统化设计,有层次有梯度的发展学生学科能力;(2)侧重应用实践型任务的解决,外显知识的输出性功能和价值;(3)重视核心知识和认识角度的建立过程;(4)追问、外显学生的认识角度和认识思路。     

基于学生自主、合作学习过程的元素化合物课型教学实践——以“铁盐和亚铁盐的性质”为例

在“国培计划”高中化学观摩课“铁盐和亚铁盐的性质”的教学设计和教学实践中,通过向学生提供具有一定开放性和综合性的学习任务,学生在自主、合作学习过程中对元素化合物性质的学习内容产生深度思考,并对学习过程产生深度体验。教学结束后,通过问卷调查学生对自主、合作学习过程的自我评价,对元素化合物课型中促进学生自主、合作学习能力发展的教学理念和教学方法进行讨论。     

基于社会性科学议题促进核心素养发展的元素化合物教学*——以“论证重雾霾天气‘汽车限行’的合理性”为例

在“氮及其化合物”教学中,利用社会性科学议题“论证重雾霾天气‘汽车限行’的合理性”,通过直面议题激发原始想法、探讨汽车尾气与雾霾是否存在关系、探讨汽车尾气是不是导致雾霾的主要原因、面对议题的科学决策的具体教学环节,促进学生掌握氮及其化合物的主要性质,建立从物质类别、元素价态视角研究物质性质及转化的思路方法,促进多个维度核心素养的融合发展。经过多轮次教学改进,结合教学实践过程及其教学效果抽提出真实情境的创设、驱动性问题的设计、课前、课上和课后3个阶段统筹安排等教学策略。     

高中化学“氧化还原反应的应用”项目式教学——设计过氧化氢使用注意事项标签

以“设计过氧化氢使用注意事项标签”为项目主题,开展高中化学“氧化还原反应的应用”教学。学生通过说明书对比发现问题,完成“探究过氧化氢能否与氧化性物质混用”“探究过氧化氢为何不能与还原性物质混用”“探究过氧化氢起消毒作用原理”等3个主项目任务及“寻找日常生活中常见消毒剂”的拓展任务,完成过氧化氢性质的预测及验证,在探究过程中建构并应用价性模型,形成从化合价角度认识物质氧化性或还原性的思路方法,认识氧化还原反应的重要意义。本教学设计为单课时微项目,学生思维的开放度稍弱,可以适当延长课时。     

高中化学“铁及其化合物”的项目式教学*——探秘铁肥的合理使用

以“探秘铁肥的合理使用”为主题,开展高中化学“铁及其化合物”的项目式教学。通过完成“确定铁肥的主要成分”“检验铁肥是否变质”“铁肥的合理使用”等3个任务,学生学会不同价态铁元素化合物的转化和检验方法,形成从元素价态和物质类别角度探究物质性质的思路。初步培养了实验探究能力,提升创新意识,发展基于“铁及其化合物价类二维模型建构”的模型认知素养。学生收获了真实新颖、亲身实践、分组合作、交流展示等成就性体验,制作的铁肥保存和合理使用说明书体现了项目式教学的本质特征,实现学习结果的可视性、共享性、交流性。     

酸性溶液中Fe2+ /Fe3+相互转换对电极还原行为的影响

采用线性扫描伏安法和循环伏安法研究了含有Cl^-、SO₄^2-的酸性溶液中Fe²⁺/Fe³⁺相互转换对电极反应和Fe³⁺还原过程的影响. 结果表明: [Fe]_T=1 mol·L-1条件下,溶液中Fe³⁺/Fe²⁺的还原析出过程经过两个阶段：(1) E=0.35 V左右Fe³⁺还原成Fe²⁺过程; (2) E=-0.3 V之后H+的还原同时Fe²⁺离子与OH^-相结合生产Fe(OH)₂; Fe³⁺/Fe²⁺的相互转化主要影响Fe³⁺的第一还原阶段的还原峰电流和峰电位. |ipa/ipc|值随c(Fe³⁺ )/c(Fe²⁺ )增大而增大,且扫描速度慢时影响大,扫描速度快时影响小; 0.50 mol·L^-1 Fe²⁺+0.50 mol·L^-1 Fe³⁺时,随扫描速率的变化|ipa/ipc|值变化最小(|i_pa/i_pc|≈1.20). 同时,c(Fe³⁺ )/c(Fe²⁺ )也影响平衡电位,平衡电位随c(Fe³⁺ )/c(Fe²⁺ )增大而正移,电位从E₁=0.501 V升至E₅=0.565 V.     

国际科学教育视角下1-9年级学生“物质”核心概念进阶维度研究

概念转变理论、认知架构理论、概念形成理论都验证了核心概念建构的重要性。基于核心概念建构的进阶路径,介绍了学生理解“物质”概念进阶表征框架、“物质”和学生能力水平进阶表征框架、“物质”结构的学习进阶表征框架、“物质”核心概念区块理论表征框架和“物质”概念描述理论表征框架,并以“水的认识”为例分析了其构造图和结果空间。基于美国、英国、澳大利亚、爱尔兰、新加坡、加拿大阿尔伯塔省、加拿大安大略省、中国台湾、中国大陆9个国家或地区1至9年级科学课程文件,梳理了学生“物质”核心概念,并从“成分与辨识”“性质与应用”“变化与转化”3个视角划分了学生“物质”核心概念进阶维度,介绍了“物质”核心概念进阶测量方法,以期对我国科学教育有所启示。     

基于化学学科核心素养的“铁盐和亚铁盐”教学设计

以"铁盐和亚铁盐"教学为例，从"暖宝宝"这一情境出发，创设了"暖宝宝使用前后发生了什么变化" "使用后暖宝宝中铁元素可能存在的价态是什么、如何验证" "如何回收利用暖宝宝中的铁元素"3个问题情境，通过引导学生积极开展探究学习和问题解决，培养学生"宏观辨识与微观探析" "证据推理与模型认知" "科学探究与创新意识""科学态度与社会责任"等化学学科核心素养。     

逆向设计在素养导向的单元教学设计中的应用——以“钠及其化合物”单元为例

逆向教学设计被称为“通过设计促进理解”的教学设计。教学过程中,教师结合课程标准相关要求进行单元逆向教学设计,有助于学生提升学科核心素养,引发深度学习。围绕“钠及其化合物”开展了逆向设计的相关探索。根据逆向设计模板,同时,结合本单元学生需要获取的目标、知识和表现性任务,设计了4个课时的教学任务。单元教学过程整体实现了初始培养学生从微观结构出发,结合实验事实认识钠的性质,进而到学生分析物质性质的相似性和差异性,然后到学生结合相关资料实现鉴别实验方案的设计,最终学生结合相关资料进行纯碱制备工业应用。通过总结学生在“钠及其化合物”单元教学各环节中的表现情况,包括课堂实录、完成表现性任务、以及针对授课学生、同行专家的调研问卷情况,整理了“钠及其化合物”单元教学过程中的相关收获以及反思。相关单元设计的认识可为今后落实“素养为本”的教学提供一定的参考。     

棕色环实验的目视法和紫外可见光谱法研究*

在遵循实验室废弃物绿色处理的“减量”原则基础上,对硝酸根离子的鉴定实验——棕色环实验从试剂用量,试管直径及类型、亚铁盐的种类和干扰离子等多方面进行了研究,同时结合紫外可见光谱法研究了棕色环物质的稳定性。发现试剂用量,试管直径及NO^-₂、I^-、SO^2-₃等离子的存在对棕色环的形成有一定影响。在优化后的实验条件下,可明显观察到棕色环的形成。同时发现棕色环物质在302,450,587 nm处有吸收。实验结果运用到教学中效果良好。     

罗丹明类阳离子荧光探针研究进展*

罗丹明类荧光染料由于具有摩尔消光系数高、光稳定性好、荧光量子产率高、较长的激发波长和发射波长等优异的光物理和光化学性能,现已成为制备荧光探针的一种理想材料之一。本文综述了近5年来基于螺酰胺环“关-开”机理和荧光共振能量转移（FRET）机理的罗丹明类Cu²⁺、Hg²⁺、Fe³⁺、Cr³⁺等荧光探针的设计合成、性能及其在阳离子分析方面的研究。介绍了具有良好细胞膜渗透性以及对细胞无毒副作用的罗丹明类阳离子荧光探针在活体或活细胞中应用研究的最新进展。并展望了这类荧光探针的发展趋势与应用前景。     

高中化学“乙醛性质”的项目式教学*——解酒药的研制

以“解酒药的研制”为项目主题,开展高中化学“乙醛性质”的教学。学生通过完成“药物研发分析”“探秘致命物质,寻找救治办法”“药物新构想”等3个项目任务,掌握了乙醛的性质及其应用,构建了有机物结构分析和性质预测的思维模型,学会了对陌生有机物的分析与研究。运用手持技术数字化实验测定溶液酸碱性确定反应机理,锻炼了科学探究、合作交流、思维表达的能力。与课外活动有效整合、实验室仪器与试剂的保障、资料查阅、外援专家指导等是顺利完成本项目教学的关键。     

彰显核心概念的认识功能,促进知识向能力和素养转化——鲁科版高中化学必修新教材第一册第二章的编写思路和使用建议

明确了“物质分类”“氧化还原反应”“电离与离子反应”等概念对物质性质的认识功能,阐述了鲁科版教材通过构建认识模型,基于认识发展布局学习素材,依据学习理解、应用实践、迁移创新构建进阶的评价体系等方式促进核心知识向能力、素养转化的编写思路,并提出了使用建议。     

初中化学“水的净化”的项目式教学——以“设计净水系统”为例

以“设计净水系统”为项目主题,介绍了项目教学主题选取、项目目标确定、项目规划、实施与评价策略。项目教学中,关注学生认知与思维发展,随着净水系统的设计、制作、测试和再设计项目学习活动的展开,引导学生综合运用化学、物理、数学等多学科知识方法分析解决问题,促进学生提炼真实情境下“物质分离与提纯”解决思路,发展化学学科核心素养,同时体验和感受完整的工程设计过程。