21世纪的教育注重培养支撑学生终身发展、适应时代要求的关键能力。分析和比较了中国和美国提出的关键能力内涵及其要素，中国更重视伦理道德规范、职业能力和创新能力，美国对关键能力要素的表达更加具体明确；阐述了科学教育与培养关键能力的关系；解析了我国科学课程标准中与关键能力有关的内容，建议前移科学道德和学术规范教育、强化职业生涯规划及发展教育。提出了科学教育中培养关键能力的四项教学策略：充分利用科学探究与工程实践、合作学习与合作探究、科学理论发展史及联系学生兴趣及生活经历的真实情境。
中学阶段是培养学生文化自信的关键期，各学科教学是其培养的主渠道。《义务教育化学课程标准（2022年版）》中蕴含丰富的文化自信素材，通过构建标准，梳理发现其文化自信素材丰富多元、组织灵活多样、内容完整充实。进而提出相应教学策略，即充分认识课标的导向作用，搜寻利用好相关素材资源；多途径设计与实施与文化自信有机融合的化学教学；注意转变评价方式，实现从素材感知向认同的转化。
对成熟问卷进行优化调整，依据探索性和验证性因子分析证明其结构的科学性。然后通过优化调整后的问卷，从模型多维表征、模型实物等同、模型功能价值以及模型可改变性等四个维度展开调查。最后针对上述发现，提出“作好元建模教学的设计和实践”“将元建模知识融于日常的科学教学之中”“让学生真正参与到科学知识的建构中来”三大实践建议。
对2000-2020年间国际上有关中学化学实验的相关研究进行分析，发现国际上聚焦化学实验学科本体研究，关注技术伦理视域下实验教学的价值观念和规范意识，强调实验教学方式的探究性和技术性变革，倡导多元化的教学评价目标和课程体系建设，提倡实验教学与学生生活实践和生产工艺相结合。对我国中学化学实验教学研究的启示在于要加强对实验教学的价值认识，选取反映时代特色的实验内容，倡导实验探究教学的实施，创设多元化的实验评价体系。
基于271教育集团近六年实施大单元整体教学的实践经验，聚焦高中化学课堂教学如何培养学生化学学科核心素养的问题，探讨基于化学大概念的单元重构、单元学习目标确定、情境选择和设计、单元教学进阶和教学活动实施等一系列实施单元教学过程的过程和方法，讨论单元教学中应重点关注的问题，以期对高中化学课堂教学改革和创新提供借鉴。
以真实情境“聚合硫酸铁絮凝剂的制备与应用”为贯穿单元始终的总任务，设计“寻找合适铁源”、“絮凝剂的制备”及“絮凝剂的应用”三课时的“铁及其化合物”的单元教学，突出“(含有相同元素的物质在一定条件下是可以相互转化的”大概念对本单元学习的统领作用，并引导学生基于“价-类” 二维视角认识铁及其化合物之间的转化。设计单元整体评价，力求全面诊断学生的学习过程和学习结果。
以学科能力框架为理论依据，对课程标准和教材进行分析，制定“有机化合物”主题的学科能力发展目标，有针对性地改进教学内容组织、教学活动设计和教学实施过程。通过教学实验及其前、后测数据的分析，证实了基于学科能力的主题式复习有利于学生学科能力的发展，尤其是预测能力要素提升显著。提出常规复习与“主题式” 复习互为补充、相得益彰以及基于测评数据改进教学提高精准度等教学启示。
基于化学史融合课程思政的教学实践中，以“合成氨”化学史为例，从合成氨的提出、合成氨的实验室研究、合成氨的工业化生产、合成氨的未来四个方面入手，深挖课程思政元素，有机融入课堂教学，旨在充分发挥高中化学课程的育人功能，帮助学生达成思政目标。综合运用问卷和深度访谈相结合的方式评价教学效果，为教师在教学中更好地落实课程思政提供借鉴。
以“氯及其化合物”为例，将HPS教学模式应用于高中化学单元教学实践。在单元教学目标的引领下，通过厘清史实脉络，分析教学中的哲学思想。以“氯及其化合物的发现史和应用史” 为明线设计教学情境，以“氯及其化合物的性质”为暗线融汇学科知识实施教学，旨在培养学生的哲学思维和提升化学学科核心素养。基于课前制定的《课堂活动表现评价表》对整个单元学生课堂学习表现进行评价，落实“教-学-评”一体化观念,
由参观敦煌艺术展时发现的实际问题引发，设计以“从暖宝宝废渣中提取赭红”为主题的跨学科实践活动。以实验室提取氧化铁过程中的相关问题为主线，通过实验探究，解决颜料制备流程中的试剂选择、条件控制、原理分析、产品比较、绘画创作等活动中的问题，了解含铁物质的转化在生活、生产中的应用，促进形成多学科融合解决实际问题的系统思维。
以学校周边工业搬迁后的“环评达标”作为项目背景，引导学生运用元素化合物知识学习的两个基本工具——“价-类”二维图和元素周期表，完成对废水中含铬物质的模拟处理。通过课前问卷调查、周围居民访谈、设计转化路线、实验模拟等环节，将课堂学习、生产生活、化学实验、工艺流程结合起来，引导学生在实践中感受化学对生产生活、环境保护的作用，发展学生的问题解决与科学探究能力，增强社会责任感。
为了完善硝酸性质实验和更方便地进行实验操作，在硝酸与铜反应的基础上，利用H型试管设计可普遍适用的“四区”反应装置，探究浓硝酸的分解、稀硝酸与活泼金属的反应原理。改进实验优点明显，可实现包括硝酸的强氧化性、不稳定性等多个性质实验的一体化，且试剂微量、操作简便、反应可控、教学增效。
教材上的铁与水蒸气反应的实验现象不够明显，该实验中试管非常容易炸裂。鉴于这些不足，以校园内的泥土作为储水物质，在用肥皂泡检验氢气的同时，还将反应产物氢气用于还原氧化铜，以此双重检验的方式改进该实验。改进后的实验操作简单、试管不易炸裂、实验现象明显、具有趣味性、实验成本低、适合课堂演示和学生分组实验。
借助底部封隔的V形管设计了“探究温度对微粒运动速率的影响”“验证可燃物燃烧的条件”“比较金属活动性强弱”和“比较苏打与小苏打的热稳定性”四个较高温度下的对比实验。新设计的实验案例，简化了操作、强化了对比、提高了实验的趣味性，有利于发展学生的化学学科核心素养，提升化学实验教学的有效性。
针对制备乙酸乙酯过程中反应物添加顺序及吸收剂选择问题再次展开实验探究和讨论。从热效应角度，通过测量混合溶液的温度，证明了按照乙醇、乙酸、浓硫酸的添加顺序效果最好；通过探究吸收剂的选择，证明在一定的实验条件下，制备过程中有乙醚和水副产物生成；选择饱和碳酸钠溶液和30%氢氧化钠溶液作吸收剂效果最好，选择15%氢氧化钠溶液却得不到乙酸乙酯层；进一步探究乙酸乙酯与氢氧化钠溶液反应的本质，推测乙酸乙酯碱性水解的临界点在氢氧化钠溶液质量分数为15%～30%之间。通过再探究，有助于教师和学生解决制备乙酸乙酯实验中存在的困惑和对某些知识点的深入理解。
设计了简洁的方法，求解得到难以直接测定的物质溶解热。通过测定不同温度氢氧化钙饱和溶液的pH，借助相应温度下水的离子积常数Kw，可计算出溶液中氢氧根离子的浓度。进一步可求得各温度下氢氧化钙的溶度积常数Ksp。利用范特霍夫方程中Ksp和绝对温度T的关系式，计算可得氢氧化钙的溶解热△solH。有助于增强学生理解理论对实践的指导作用，同时可以激发学生采用新思路解决化学疑难问题的探索精神。
探究性试题是高考内容改革的重要组成部分，用以检测学生的探究性学习成果，促进高考评价体系的有效实施。在深入分析中国高考评价体系的基础上，结合化学学科的特点，对探究性试题的设计方法作详细介绍，包括考查目标的分析及试题各要素的设计，并以高考试题为例进行命题思路的分析。
对“碳酸钠和碳酸氢钠热稳定性比较”的“套管实验”进行形式上的分析，指出该实验因温度失去同一性而引起了控制变量法形式异化。针对这种形式异化，提出并强调形式分析对解决此类型试题的重要性。强调控制变量法形式异化，实验者思想向客观条件妥协的结果，形式异化的合理性反映出了人的创造性，教学要利用这种异化下的合理性发展学生的控制变量能力。
