化学学科核心素养是化学教育的根本旨趣，它的形成是学生对化学认识的过程。从认识视域、认识思路、认识深度、认识结果四维度，以“电化学”主题为例，探讨了化学认识观念、认识过程、认识价值三方面核心素养的形成机制。其中化学认识观念包括“宏观辨识与微观探析”及“变化观念与平衡思想”，认识过程关涉“证据推理与模型认知”与“科学探究与创新精神，而认识价值则主要是“科学态度与社会责任。基于此提出了相应的教学建议。
讨论形象及形象思维的一般功能与意义；形象思维对于化学科学的特别意义；形象思维对于化学教育教学的特别意义。探讨化学形象思维的训练及能力培养的4个主要环节，以及语言在化学形象思维中的作用。
“证据推理”能力是在科学学习过程中，从已有经验、问题情境中识别、转换、形成证据，利用证据进行推理，从而获得结论，解决问题的关键能力。研究分别阐释了“证据”与“推理”的复杂性结构，整合建构出“证据推理”能力的初步框架。应用德尔菲调查法，展开三轮咨询，对框架进行审视和检验，逐步获得专家共识，形成科学的、可操作的、多水平递进的“证据推理”能力框架。该水平框架是能力测评工具开发和数据分析的依据和基础，研究为能力素养评价工作提供了新的思路借鉴。
以中国知网（CNKI）数据库核心期刊收录的259篇有关数字化实验的论文为数据源，运用相关软件对其主题聚类及研究的发展趋势进行可视化分析。为促使数字化实验在我国基础教育中的进一步发展，提出拓宽研究思路，着眼“人是如何学习的”；拓展研究领域，开展深度教学。
新课程以发展核心素养为理念，“模型认知”是化学学科核心素养的组成之一。研究高中新旧必修教材中模型的类型、功能及表征，统计、分析其共性与差异，为新课程的教学提供建议。
模型要素的理解和应用能帮助学生学习和建构化学模型。在分析梳理“ 组成结构 ”模型,“ 作用力”模型、“变化规律模型”和“状态”模型要素的基础上，归纳出自上而下式与自下而上式两种要素识别方式，进而提出“ 合理选择要素识别方式”“明晰要素表示方式”“引导学生亲历要素识别及生成的思维活动”和“要素多维表征”等模型要素的生成策略，以原电池模型、原子结构示意图和电离理论模型等例子阐明策略的具体应用。
在阐释问题解决教学和化学学科理解基本内涵的基础上，提出丰厚学科知识，增进教师学科理解；开展深度教学，构建结构化的认知；彰显教育启蒙，回归科学探究本义；在实践应用中，提升学生学科理解；以创新为导向，倡导真实多元评价等高中化学教学转型的思考与探寻。
以“金属矿物的开发利用”教学为例，围绕化学学科核心素养的发展，探讨融入模型认知和社会责任感培育的化学教学。以“赏宝,寻宝,炼宝,用宝”为教学主线，基于真实情境，用逻辑严密的问题链串联教学；通过“ 炼石成铜,点石成铁,变石成铝”等教学活动实现模型的建构、运用与完善；通过化学史料等素材的学习实现社会责任感的培育。提出教学中应讲好中国化学故事，促进历史认同；展现化学独有魅力，增强学科认同。
化学教学内容的“结构化”设计对发展学生化学学科核心素养具有重要价值，项目式学习是实现教学内容结构化的重要途径。以“人工固碳”为例，基于“固碳装置设计”“固碳装置优化”等核心任务对项目学习中涉及的学科知识、认识思路、学科观念等进行结构化整合，在真实情境中完成项目任务，使学生在学习主动性、学科思维及其迁移方面获得发展。
通过探讨可视化外部表征工具三维思维图（3DTG）的内涵，介绍该工具在支持学生进行科学探究学习、培养学生“证据推理与模型认知”核心素养中发挥的重要作用。基于3DTG的构成要素，构建科学探究过程模型，开发基于该模型的课堂教学模式。设计以“科学使用含氯消毒剂”为主题的探究教学案例，对基于3DTG发展学生核心素养的教学模式付诸实践并予以说明。
分析了以往“燃烧与灭火”教学中发展学生“证据推理与模型认知”核心素养的现状。介绍“ 燃烧与灭火”一节教学中围绕取火有“术”、驭火有“方”、防火有“法”、三大板块展开的五大实验探究活动。阐释发展学生“证据推理与模型认知”化学学科核心素养的具体教学实施过程。
利用显微熔点测定仪和自制的样品池，将传统的化学实验微量化，并借助生物显微镜观察、拍摄细微的实验现象。在生活常识的基础上，将显微观实验现象与课堂教学相结合，从宏观和微观两个维度，更直观地帮助学生正确理解“溶解过程”“溶液组成”和“饱和溶液的要点”等概念，从而实现美育与专业教育的融合以及“宏观辨识与微观探析”化学学科核心素养的提升。
利用亚克力塑料板制作一个敞口的实验盒，通过实验盒中间的隔板可以排除烟囱效应对倾倒气体操作的干扰。在实验盒里依次进行倾倒氧气助燃、倾倒二氧化碳灭火两个组合实验，不仅现象有趣，而且结论可靠。丰富了实验教学资源，提高了实验教学效果。
设计可明火加热的启普发生器，实现反应过程中固体反应物的更换。改进后的发生器用途更广泛，可用以制备多种中学常见气体。使用改进后的发生器，仅用一份硝酸可将硝酸六个重要性质于一课时完成演示。该仪器设计巧妙、操作简便、易于控制、现象明显。
围绕84消毒液和医用酒精混用能否引起氯气中毒的争论，从考察两者混合反应有无碱和氯气生成入手，设计系列实验进行求证；结合理论计算，讨论分析影响氯气逸出浓度的关键因素。实验结果发现，在84消毒液与医用酒精混合的初始阶段有少量氯气逸出，而体系中存在的酸性物质会促进Cl2的生成和逸出；当C2H5OH的氧化产物CH3CHO积累到一定浓度，CH3CHO与Cl2、NaClO在强碱催化下可发生卤仿反应。
利用pH传感器和光传感器实时测定铝盐溶液与强碱溶液、偏铝酸盐溶液与强酸溶液反应过程的pH和光照强度变化，并利用四重表征对实验结果作定性分析。同时结合有关平衡常数对实验数据作理论分析，从定量的角度验证氢氧化铝的两性，明确铝离子、氢氧化铝及偏铝酸根离子存在的溶液pH范围以及氢氧化铝沉淀量随溶液pH变化的规律。
对课程标准的内容维度进行界定是一致性研究的基础。针对目前课程标准内容维度界定中存在的差异，在文献研究的基础上，结合教学与评价实践，对有分歧的条目进行论证与厘清。根据一定的原则，对课程标准中五大主题从内容维度进行剔除、拆分和重组，共界定了106个知识条目。评价实践的结果表明，该界定研究具有可操作性强、准确度高等特点。
以2020年全国化学Ⅱ卷27题为例进行研究，归纳内容分布，总结试题特点，拓展试题外延。结合对近四年全国卷实验题部分设问的分析，发现全国卷实验题与“实验-性质-原理”三元整合策略的具体内涵与认知方式存在关联。使用该策略指导教学设计，以“基于铁元素的三元整合教学”为例，探讨三元整合策略在高三专题复习教学中的应用，并提出若干教学建议。
通过分析元素电负性和分子结构、反应电动势及吉布斯自由能的变化，对不同反应条件下的Cl2和O2氧化性强弱进行讨论和探究，发现二者氧化性强弱受外界条件影响较大。根据热力学计算结果分析Fe在氧气中燃烧的产物为Fe3O4的原因，认为不能简单地根据氧化产物中元素化合价高低比较氧化剂氧化性的强弱，还要结合热力学计算结果进行综合分析。
