长期以来，科学方法是中小学理科课程和教学改革强调的一项重要内容。近年来，随着科学实践等教育理念的推行，科学方法多样性受到了科学教育界的广泛关注，为科学方法教育提供了新的思路。系统地探讨了科学方法及其多样性的内涵，讨论了关于科学方法多样性的一个重要理论框架（布兰登矩阵）。结合相关实证研究和我国中小学科学方法教育的现状，提出了关于科学方法及其多样性教育的三方面的建议。
《义务教育化学课程标准（2022年版）》课程内容学习主题的教学提示均给出了情境素材建议，从情境认知与学习理论的视角分析情境素材具有承载核心素养培育的时代价值，情境素材选材取向为：增加中国情境素材，增强文化认同和文化自信；强化STSE情境素材，培育科学态度与责任；丰富跨学科情境素材，提高跨学科素养。提出情境素材的使用策略：以学习者为中心创建情境；信息技术赋能情境创设；在真实的活动与任务中开展项目式学习。
使用概念图法调查高二学生关于“电化学”主题的知识架构，结果表明内容方面倾向于记忆实体知识，侧重电化学的基本概念和统摄原理，而对于电化学的原理应用和表征不太敏感。组织结构方面多为多层发散型，表明高中生脑海中可以建立起相同知识内容的纵向关联，但不能形成高关联程度的网络结构。高中生的电化学知识架构水平与其解决电化学问题的能力存在正相关，知识架构水平越高的学生更倾向于能够解决电化学问题。
传统科学建模能力的评测通常指向元建模和建模实践能力测评两个向度，但这也导致了“分而评之困局的出现。而融合了元建模的科学建模能力测评，给上述困局的解决带来了新的思路。通过基于课标的评测框架确立，基于质性分析的评测指标建构，基于评分者一致性、内容水平效度的检验等环节，建构了初中科学建模能力评测工具。最后，围绕“直观-真实情境化教学、元建模教学的设计、建模评价标准的学习”等三方面进行了反思探讨。
发散性思维是创造性思维的主要组成部分，对化学发散性思维的研究可以加深对化学创造性教学的理解。开发了化学发散性思维的测量工具，确保其测量学质量合格之后，对258 名高二学生进行了测试。结果显示化学发散性思维能力不具有显著的性别差异，但男生在流畅性和灵活性两个维度的得分显著低于女生；化学发散性思维能力与化学学业水平基本呈正相关，学困生的测试得分显著低于中等生与学优生。建议在化学教学活动中多使用化学开放性题目，以发展学生的化学发散性思维，为不同学业水平的学生化学发散性思维能力培养提供了建议。
基于案例分析了如何基于大概念构建教学单元，阐述了基于大概念进行单元教学设计的关键环节与方法，包括分析教学内容所聚焦的大概念，设计多维度单元教学目标，基于基本问题设计教、学、评一体化教学活动和融入学科联系。为初中教师开展核心素养导向的单元教学设计提供了参考。
“科学态度与社会责任”的培养需要学生建立科学认识并能付诸实践行动，教学内容的结构化是实现这一目标的重要途径。选取“探析二氧化硫的功与过”教学中的部分环节，从模拟主题情景、串联情境任务、引导反思概括三个方面阐述促进知识关联、认识思路与核心观念结构化的设计策略。指出“素养为本”的教学应注重知识、思维和观念的统一，从整体上构建“主题-情境-问题-任务”的结构化。
低碳行动是一个跨学科、跨学段的社会性议题。通过对课程标准的分析，认为不同学科认识低碳行动的视角不同，随着不同学段对低碳行动认识视角的逐渐丰富，表现要求也逐渐提高。在设计低碳行动相关的跨学科实践活动时，要立体化地看待低碳行动，准确定位教学目标，找到学生真正关心的问题，把握培养学生高阶思维能力的机会。
以“葡萄酒中二氧化硫含量测定”为主题内容，开展高三主题式复习课。学生在真实问题的解决过程中，学习、巩固并应用元素化合物“价-类二维图”认识模型，初步形成实验方案设计的一般思路，训练和培养读信息和用信息、实验方案设计、实验操作等多种综合能力。
基于“中和反应反应热的测定”定量实验的教学价值，以具身认知理论为基础，在大脑信息加工、身体实践体验及教学资源辅助的共同作用下，结合苏格拉底的“产婆术”，引导学生自主构建定量探究思维模型，促进学生高级认知的发展，发展学生的发散性思维和探究精神。
在进行化学实验的改进与创新时，尝试以“三个一行动”为抓手，即“运用一种创新方法改进多个化学实验”“改进一个化学实验使用多种创新方法”“使用一件仪器装置设计多个化学实验”，列举9个创新实验案例予以阐述，丰富了实验教学资源，提高了实验教学质量，培育了学生的创新意识和能力。
介绍用单向阀和针筒自制气筒的方法及其工作原理，分类阐释单向阀、气筒在实验中的具体应用，解决了多个实验中的问题，使实验变得更加安全、可控和便捷。 该实验方法可成为解决实验问题的利器，使实验更好地服务于学生核心素养的培育。
文献中对氨气等易溶性气体在制备过程中易发生倒吸的原因有不同解释，为此作了实验探究并改进了气体吸收装置。对常见防倒吸装置存在尾气吸收效果不理想和污染等问题作了原因分析，归纳总结了影响倒吸现象发生的主要因素。基于温度控制设计了可以调控尾气处理及能防止气体倒吸的实验装置。
利用实验室常用的玻璃分析仪器和电化学实验相关装置，衔接目前中学生可能的接受程度和化学课程标准对实验技能的基本要求，设计了两个操作简便且结果较准确的阿伏伽德罗常数的测定方法。该方法作为普通中学的通用实验，能锻炼学生的实验技能与学科素养，可供有需要的教师作参考选用。
利用生活中的常见物品，结合毛细现象、虹吸现象与延时摄影技术，设计Na2CO3、NaHCO3与酸反应的比较实验。用智能手机的延时摄影功能将1h的实验过程压缩至34s，成功展现了Na2CO3溶液与酸分步反应的现象，为教学提供了生动的直观材料。
借助习题情境作用分析框架，从“化学问题表达”“化学结果转化”两个维度对新人教版、鲁科版、苏教版必修教材中的章节习题情境作用水平开展研究。结果显示：在“化学问题表达”上，三版教材习题情境的作用在不同水平的比例大致相同。在“化学结果转化”上，三版教材习题情境作用在不同水平上的占比有所差异；两维度的综合作用表现为三版教材低水平情境作用习题占比较多，中、高水平情境作用习题占比较少。根据研究结果提出教材情境习题的编写和教师习题的使用建议。
单元作业应以大概念为统领，将零散的知识联系起来，更有效地整合知识、技能和观念，实现各类真实情境的迁移；以单元结构为支撑点，通过功能型和主题型结构的设计，将基本的事实、知识、技能关联起来，形成一个有逻辑的单元知识架构；以综合实践类作业为生长点，引发学生深入思考，实现知行合一，进一步提升学生的化学学科核心素养水平。
基于化学平衡和分析化学的理论，借助常用办公软件Microsoft Office Excel中的单变量求解和宏功能，对电解质溶液的pH及各物种浓度的计算、酸碱滴定曲线的绘制、可逆反应中反应物起始浓度对其平衡转化率的影响等复杂定量化学问题进行求解，以辅助教学。
结合中学化学教学，利用分子轨道理论系统分析了”烷氯代反应的产物纯度问题“、“碘单质在不同溶剂中颜色呈现问题”以及“NH3、PH3、AsH3的键角差异问题”，为解决某些中学化学疑难问题提供了更多的认识视角，进一步培养学生宏微结合的学科素养。
