科学概念教学作为科学教育的重点和难点，尚存学情认识不足，分析过程僵化；教学情境固化，迁移应用匮乏；强化概念识记，应试倾向凸显等实践困境。产生困境的根源是学生学习起点认识的偏差、传统概念转变理论的局限和缺少科学的评价体系引导教学。为实现科学概念教学的育人价值，应当从审视概念转向聚焦前概念，面向人文主义重新定义教学，构建评价体系科学引导教学等路径予以突破。
2022年版义务教育化学课程标准是指引新时代基础化学教育教学的重要文件，对该文件的分析。以修订版的布鲁姆目标分类体系为分析框架，采用文本分析法对课程标准五个学习主题的学业要求进行了分析。分析发现：从知识类型和认知目标水平来看，学业要求重视概念性知识、程序性知识和反省类知识要求，重视应用、分析、评价和创造等高水平认知目标，而且知识类型与认知目标水平具有关联性。教师可以以该分析工具为抓手，开展课程标准理解。与此同时，教师应结合课程标准要求在教学方式的选择、教学目标的制定和教学活动组织等方面注重发展学生的高阶认知水平，相应地，教师也应注重学生不同认知目标水平达成评价的目标设计和任务设计。
基于《义务教育化学课程标准（2022年版）》提出的化学观念和科学思维核心素养，采用二段式纸笔测验和半结构访谈的方法，分别围绕质量守恒定律的概念、质量守恒的原因、化学方程式表示的意义、质量守恒定律的应用等4个维度对初三学生持有的“质量守恒定律”心智模型进行测评，根据学生的知识缺陷归纳9种缺陷模型，并提出相关教学建议，促进学生化学观念和科学思维核心素养的发展。
采用社会网络分析法测查高中生“物质的量”主题的认知结构，发现气体摩尔体积、物质的量浓度、阿伏伽德罗常数为核心节点，是展开深入学习的基础，“一定物质的量浓度溶液的配制”是学生突破学习瓶颈的关键。学困生在知识分类和存储时存在障碍，其转化可从摩尔质量、气体摩尔体积着手，落实基本概念；中等生提高应关注气体摩尔体积、阿伏伽德罗定律，重视证据推理能力。
为迎接和应对新时代的挑战，化学教学要研究并解决好如何在基础教育中培养学生创新意识、创新精神和创新能力这个核心问题。创新意识、创新思维、创新技能和创新人格培养是创新教育的主要内容。介绍化学教学开展创新教育的潜在优势和常规环节。指出化学教学创新首先要重视思维创新，以及化学教学中创新教学的重要举措。
基于对问题解决的相关理论研究，以“化学反应与电能”为例，选择“新能源汽车电池”为主题进行单元教学设计。教学划分为三个板块，分别研究新能源汽车电池的工作原理、发展前景、回收利用三个真实的问题，综合应用电化学及物理电学等核心知识，在复杂问题的解决过程中加深学生对电化学认知模型的理解与应用。彰显化学学科的社会价值，为核心素养的落地探索可行之路径。
随着新一轮课程改革的推进，基于学科大概念的单元整体教学的设计理念正逐步走进一线课堂，成为广大教师课堂教学研究的中心课题。依据“原子结构决定元素性质”的化学学科大概念，以高中化学“原子结构 元素周期律”教学内容为素材，着眼单元学习主题的生成，从厘清概念层级、设计学习任务、优化学习活动、细化学习评价等方面系统阐述基于学科大概念的单元整体教学设计的策略。
科学探究与实践是初中化学核心素养的重要组成部分。通过多种途径，如重视发散思维以确立多样探究任务、强化问题假设以增加学生探究深度、丰富数据形式以培养分析提炼能力、加强资料分析以培养自主学习能力等，可以深化学生的探究体验，发展学生的实践能力，从而发展学生的科学探究与实践素养。
开展“素养为本”的高三化学专题复习，能有效促进学生知识、能力、素养的全面发展。以“物质的定性检验模型建构与应用”为例，从单一情境的问题解决到复杂情境的问题解决，从回顾旧情境提炼分析思路到在新情境中建构认知模型，从在科学探究中完善、认同认知模型到在应用中内化、升华认知模型，初步形成基于模型认知的高三化学专题复习教学设计策略。
科学思维是化学探究实验的灵魂。对铁钉与CuSO4溶液反应pH降低的“异常”现象进行深入探究，设计成时长80分钟的高三复习课。沿着“发现异常→设计方案→分析解释→又见异常→系统梳理→模型内化”六个教学环节层层递进，促进核心知识、认识思路和学科观念结构化，全面提升学生的思维品质。
实验教学中以激发学生“思维”为核心，探索采用“循序渐进、问题引导、由点到面、信息剖析”等基于“思维进阶”目标下的实验教学策略，实现从简单到复杂、从理论思考到实践应用、从部分到整体、从要素提取到逻辑分析的思维进阶，逐步形成递进性、应用性、系统性、发散性思维，提升学生的思维能力和科学素养。
对传统的硅酸钠溶液与二氧化碳反应实验的改进，用注射器将饱和硅酸钠溶液注入盛有二氧化碳的自封袋中，快速振荡自封袋，约30秒后可以看到有大量的白色胶状沉淀，用手触摸可感受到柔软而有弹性的凝胶状固体。改进后的实验操作简单，反应速率快，实验现象明显，适合课堂演示或学生分组实验。
教材中模拟炼铁实验存在有毒气体泄漏、一氧化碳不纯引起爆炸等风险，不利于课堂上演示。基于工程思维模拟工业炼铁的原理，将木炭与二氧化碳高温反应与一氧化碳高温还原氧化铁的实验作一体化创新设计，同时改进加热方式并融合注射器的功能，再用对比实验的方法检验产物的成分，体现了简约、安全、环保、工程性、思维性、一体化的实验创新设计理念。
初中科学课程中通过电解水的实验对“水的组成”进行验证。在实验验证过程中由于电解质溶液、电极材料、直流电源电压等原因，使得反应速率缓慢、效果极不明显。通过探究水的电解实验的最佳条件，进而设计了一款适用于家庭实验的装置。
铜与浓硫酸反应的实验是高中化学比较重要的实验之一。针对现行教材中该反应实验装置的不足，在分析总结文献中已有的多项改进方案后，提出以N形管和三通阀联合使用的创新设计方案。改进后的实验方案具有实验装置小巧、反应可控、实验现象明显、无污染气体排出、能防倒吸等特点。
利用数据采集器结合混浊度传感器探究AgNO3溶液和1-溴丁烷反应，讨论银离子、硝酸根离子、酸度、溶剂对1-溴丁烷和AgNO3溶液反应的影响，推测可能的反应机理。实验发现，硝酸根浓度、酸度对1-溴丁烷和AgNO3溶液反应的速率几乎无影响；银离子浓度显著影响1-溴丁烷和AgNO3溶液反应的速率。溶剂对1-溴丁烷的溶解性有影响进而影响1-溴丁烷和AgNO3溶液的反应速率。从实验结果看，银离子帮助碳溴键断裂是1-溴丁烷和AgNO3溶液反应的主要动力，反应符合单分子亲核取代历程。
“少而精”的单元作业是“双减”政策和2022版义务教育化学课程标准对化学教育教学的新要求。基于ADDIE模型，提炼了以“分析、设计、开发、实施、评价”为核心环节的单元作业设计与实施模型。以“自然界的水”单元为例，从单元主题分析、单元作业整体设计、单元作业案例开发、单元作业实施和单元作业评价五个方面探索了初中化学单元作业设计的具体路径。
新加坡GCE O-Level化学实验操作考查属于新加坡中学生年度选拔性结业考试的化学科必考科目。以实验操作考查的2023年考试大纲及2019年试题为例，介绍其考查方案、考查目标、考查内容、考查标准及试题设计，据此探讨对我国中考、学业水平考试中的化学操作考试乃至纸笔测验中实验题的启示。我国化学实验操作考试可逐步过渡为考试前不公布题库和考题；考查目标强化实验设计、分析与评价能力；适当增大探究性实验的开放度；依据课标建立指向化学实验能力的考查标准；丰富纸笔测试的实验题型，尝试考查作图题和论述题。
铀是人类发现的第一种放射性元素，其发现具有里程碑意义。1789年，德国矿物学家克拉普罗特研究沥青矿时意识到一种新元素的存在并将之正式命名为铀（Uranium）。19世纪中期，科学家开始探索铀单质的制备方法，熔盐电解法的应用使得铀单质成功制备，铀元素的概念正式形成。19世纪末，铀射线的发现引发了其他元素的发现，并使人们认识到铀是一种放射性元素。进入20世纪，同位素化学兴起后，铀的同位素被相继发现，促使了现代铀元素概念的形成。铀元素的发现及其概念的演变体现了科学思想和科学方法的进步。
