构建大概念统领的化学课程内容体系，基于大概念组织化学主题单元教学，是《义务教育化学课程标准（2022年版）》的重大创新。就构建大概念统领的化学课程内容提出的背景，化学学科大概念、化学主题大概念和化学单元大概念之间的关系，化学课堂教学中如何帮助学生学习并形成化学大概念等问题展开讨论。
运用内容分析法，分析近30年以来，不同时期人教版4套高中化学教科书中微观可视化表征的特征。教科书中微观可视化表征分析类目包括构图类型、呈现方式、图形标记、立体程度、图文结合和表征水平。定量分析揭示了不同历史时期人教版教科书中微观可视化6个维度的历史变迁。
微粒观强调从宏微结合的视角认识身边物质世界的思维方法，体现了化学学科的思维特征。根据学习进阶理论，对微粒观进行了层级划分，基于Rasch模型开发和优化了测评工具，并且实施了测试及数据分析。研究显示测评工具具有较好的信度、效度。测试结果表明：高中三个年级学生的微粒观水平均达到“建立宏微关系”层次，其中高一和高二学生的微粒观水平并没有显著差异，而都与高三学生有显著差异；男生的微粒观水平高于女生。
在分析现行课程标准、教科书及相关研究成果的基础上，概括出初中化学微粒观的6个构成要素。基于Rasch理论模型设计测试题，测查出农村初中生的微粒观整体发展水平中等偏下。从四方面提出教学建议：农村教师要加强对微粒观的认识，夯实自身知识和观念基础；依据发展层级设计教学，逐步提升学生认识的系统性、精准性和深刻性；设计问题链，引导学生应用微粒观建构问题解决思路；增强形象化支持技术的应用。
信息可视化技术与学科教学的融合能促进学生学科素养的发展。在多媒体课件中引入焦点；背景（F+C）技术能帮助学生建立不同知识点之间的联系。首次提出“三重外部表征呈现策略”，从三重外部表征角度使表征过程外显化，帮助学生建构三重内部表征。将12名高一学生分为实验组和对照组进行研究，结果表明，基于F+C课件的三重外部表征呈现策略，能有效地引导学习者的注意力，帮助学习者合理分配认知资源，对学习效果有显著的促进作用。
基于对化学学科理解和单元教学相关理论的学习和研究，以高中“化学能与电能的相互转化”为例进行单元教学的设计与实践，并选择部分内容进行分析，意在探寻高中化学课堂教学的可能性转型，探索形成和促进高中生化学学科理解的实践路径。
“物质结构与性质”模块教学旨在外显“结构（如何）决定性质，性质（如何）决定用途”的学科观念。以“石墨烯”材料为载体，开展“物质结构与性质”模块的项目式复习，通过“石墨烯结构分析”、“石墨烯性质解释和预测”、“石墨烯功能化应用及改性”三个进阶性任务，帮助学生形成基于“构成微粒微粒间作用微粒空间排布”的物质结构认识视角，揭示物质结构与性质的关系，提升基于结构与性质分析和解决实际问题的能力。
从理解的三个层面分析解构课程标准中的教学要求，形成教学内容的大概念和核心任务，提出学习目标；运用理解的解释、阐明、应用、洞察、神入、自知等六个侧面，设计证明学生理解的一系列证据。以这些证据为基础设计相关问题，进而分类、组织，形成课堂教学环节和教学流程。
促进化学学科理解是发展学生学科核心素养的重要内容，其目的不仅是让学生获得对学科知识的理解，更为重要的是建构学科特有的思维方式和方法。以学科大概念为统领开展单元教学，以“离子反应”单元教学为例，以“电离”“离子反应”等概念的构建为载体，基于宏观事实的观察及其微观原因的探析，引导学生形成由宏微结合到从微观角度认识溶液中酸碱盐的性质与反应的思维发展，提升解决实际问题的能力，促进化学学科理解。
以三重表征为主线的化学单元复习教学，充分体现知识的逻辑性与整合性。构建基于三重表征的单元复习教学设计思路，并以“化学反应的热效应”为例开展高三单元复习教学。通过创设情境、宏观表征、探本溯源、深化理解、抽提观念等教学流程，突出三重表征对学生系统掌握化学知识、全面发展核心素养的重要作用。
围绕“原电池”中的三种模型（单液、双液和离子交换膜原电池模型），在多个问题情境的探究中，设计基于“教、学、评”一致性的教学。引导学生分析各种原电池模型的工作原理和优缺点，培养学生用辩证的批判性和发展的眼光看待科学的发展，注重学生的学习评价，落实学生核心素养的培养。
以“空气中氧气含量测定”实验为例，提出在教学设计中应贯彻“以融合促发展”的思想，即依托传统实验方式开展演示实验"鼓励学生使用DIS传感器开展分组实验。两者的融合不仅能充分发挥传统实验蕴含的教学价值，还能对该实验形成积极有效的扩展，让学生获得更为丰富的科学探究体验，提高实验教学的效率。
在评析相关文献工作的基础上，根据盐酸与碳酸钠分步反应的原理，探析盐酸与碳酸钠反应过程中模拟的pH、CO2浓度变化的双纵坐标曲线应具有的特征。为获得接近该模拟曲线的实验数据，采用蠕动泵、真空循环泵对实验装置进行改进，优化实验条件。实验结果表明，盐酸溶液与碳酸钠溶液均为，0.01mol/L、滴定速度约为5mL/min、空气循环流速度为第三档的条件下，较准确地反映了反应物之间的量比关系，改善了CO2浓度测定数据滞后等问题，获得的pH、CO2浓度变化的双纵坐标曲线与模拟曲线基本一致。
借助蓝瓶子实验，室温下利用蓝牙音箱，探究声音（波形为正弦波）对化学反应液图案的影响。实验发现，因声音产生的波腹处氧气溶解多于波节处，导致氧化还原反应的程度不同，进而在溶液表面出现有序的波纹。声音的介入，改变了原实验条件以及反应液的图案，有助于学生增强外界条件可能影响化学反应的意识和激发学习化学的兴趣。
“作业”是落实“双减”政策的关键环节。优化单元作业设计，发挥作业的育人功能是教育教学改革的重要内容。但在一线教学中，单元作业的设计是经常被忽视的一个环节。阐释了“ 双减”政策下单元作业设计的流程与建议，并指出单元作业设计是否科学有效，一方面在于教师是否建立科学的作业观和育人观，另一方面在于教师是否掌握行之有效的单元作业设计的策略和方法。
针对调研市内部分普通高中化学作业实践中存在的突出问题，以教育部《普通高中学校办学质量评价指南》为依据，提出并阐释了化学作业的优化策略：强化学科阅读、增加实验探究、融入真实情境、实施分层作业、及时反馈评价、多种形式融合、加强区域协作等，旨在落实普通高中“双减”政策，提高教育教学质量，发展学生的核心素养。
化工流程题是当下测评学生化学学科核心素养发展水平的优选题型之一，为克服学生的恐慌心理和认知障碍，帮助学生快速精准地提高阅题效率，提出“五线并举阅流”“相变视角看分离”“离子极化辨沉淀”的模型建构策略。以典型高考试题为着力点，运用离子极化理论和溶度积常数这一对定性、定量双引擎分析和解构溶液中金属阳离子逐一或分批沉淀的化学原理与逻辑思维。
硅藻是一类单细胞真核藻类，能够合成结构复杂而精美的硅质细胞壁，堪称自然界的“纳米工程师”。通过介绍硅藻细胞的代谢途径、硅藻细胞壁的形成以及硅藻在合成生物学、医学、能源、环境和法庭科学等学科领域中的应用"多层次地展示了硅藻的组成结构、生化特性和应用进展。以微小的硅藻为载体，充分融合了生物化学、环境化学、纳米材料、法庭科学等领域的相关知识和技术，为硅及其化合物教学提供了良好的素材。
