依据普通高中化学课程标准，分析化学学科“证据推理与模型认知”的培养要求。从认知心理学角度结合教学实例分析“模型认知”对图式建构、化学陈述性知识表征能力提升的促进作用；“证据推理”对产生式建立、化学程序性知识表征能力提升的促进作用。
把绿色低碳发展理念全面融入义务教育是新时代义务教育阶段的重要任务之一。初中化学新课标以核心科学素养为导向，重视开展核心素养导向的化学教学，注重引导学生形成和树立科学自然观和绿色发展观。同时，化学学科作为重要的基础课程，与能源、环境等现代科学技术密切相关，在普及“双碳”基本理念和知识以及引导学生形成并树立人与自然和谐共生的绿色发展理念的过程中具有基础性和不可替代性。
基于教学内容结构化组织视角，采用流程图分析法对新人教版、新鲁科版、旧人教版三版高中化学教材中热化学主题内容进行比较。研究发现：新教材在内容结构化水平上有显著提升。结合教材文本实例进一步对热化学主题下知识关联、认识思路、核心观念结构化加以分析，并整合各版本教材优势特点提出教学实施建议。
研究建构指向STEM学习目标的高阶思维测试任务，拟合Rasch模型进行完善。结果发现，基于STEM项目的高阶思维进阶结构可分为四个层级，这为STEM课程设计提供了理论依据；基于STEM项目的高阶思维层级水平与年级发展一致、与性别交互作用显著。最后，从 STEM课程规划和教学实施等方面提出若干建议。
探寻“证据推理”能力的影响因素对学生的科学学习、科学素养的培养具有重要意义。研究遵循结构方程模型的技术方法，通过理论探究，提出包含阅读能力、数学能力、空间能力、科学能力和科学兴趣5个方面影响因素的模型，选取2261个样本开展测量调查，运用 AMOS软件进行数据检验和模型修正。结果表明，修正后的“证据推理”能力影响因素模型兼具理论意义和数据质量，其中科学兴趣的作用效果不显著，阅读能力、数学能力和科学能力共同构成认知能力因素，与空间能力共同正向影响“证据推理”能力。
基于“科学探究与创新意识”核心素养及其学业质量要求，系统整体规划高中化学实验教学主要任务目标。一是实验基本知识技能掌握目标，可通过建构基础实验认知模型和强化模型应用教学予以达成；二是有关思想观念思维方法形成目标，可通过加强实验探究促进学科理解融合教学予以实现；三是关键能力素养发展目标，可通过变革实验活动形式、设计实验组织逻辑和开展主题综合实验予以发展。
开发了包含九年级需要学习的17种元素、6种根（原子团）与4大类化合物（酸、碱、盐及氧化物36种）的“520化学桌游”的价式卡牌游戏教具，运用“3*N”问题解决教学设计范式，进行游戏化教学设计并实施教学。研究结果表明：通过“520化学桌游”价式卡牌的课堂学习，初学者能够体会到化学学习的乐趣，感受到合作与竞争的愉悦，并在游戏升级的过程中深化“物质由元素组成”的学习。
证据推理是学习化学的重要方法和关键能力。以“苯的结构与性质”为例，设计包含手持技术数字化实验与微型实验相结合的探究式课堂以发展学生的证据推理能力。学生根据有关信息猜想苯分子的可能结构，在教师引导下通过实验方法收集证据，推理苯的有关化学性质，再由化学性质反推苯的可能分子结构，验证假设并深化对苯分子结构与性质的认识。 探究式化学实验有助于学生的证据推理能力的发展。
工程思维是在“科学实践活动中凝练出科学思维”的基础上建立的一种可操作性的高阶思维。依据工程活动“设计与决策、研发、实施、实现“四个层次，以“利用工业废气中的CO2 为碳源催化加氢合成甲醇”为例展开五步教学，基于“科工整合”实施“速率和平衡”大单元复习，引导学生站在“全过程”的视域高度形成“利用化学反应规律调控化学反应”的新认识，构建“设计化学反应解决化工问题”的一般思路。
以制作豆腐为真实情境设计并实施“豆腐制作中的点卤剂”探究式教学。通过设置“探究课堂中点卤用的盐类凝固剂成分”“设计制取氯化镁的方案并完善海水中提取氯化镁的方案”和“分析不同盐类凝固剂制作的豆腐应用价值”三项学习任务，完成盐类章节的复习，建构“盐的化学性质”乃至“酸、碱、盐”的知识体系。
针对教材中乙醇催化氧化反应实验的不足，查阅相关的文献资料，借助Y形管、希夫试剂和铜丝，对该实验进行改进与优化。在Y形管中利用希夫试剂检验反应生成的乙醛，可避免学生直接嗅闻有毒气体。改进实验符合科学性、安全性、节约性等原则。实验操作简单且效果良好，有推广意义。
在高中化学制备氯气实验的基础上，将适量氯气在常温常压下封装于安瓿瓶中，通过低温冷凝、凝固再升温，帮助学生观察到以下四个过程：气体变液体的液化过程，液体变气体的气化过程，液体变固体的凝固过程，固体变液体的熔化过程，拓展相关知识。并让学生认识到封管实验法可有效降低实验过程中有害物质对环境的污染，且便于实验重复进行以及循环展示。
多孔泡沫金属是一种具有多孔网状结构的新型功能材料，具有孔隙率高、比表面积大等特征。设计了四个实验案例，介绍泡沫金属在中学化学实验中的应用。用泡沫镍作为氢氧燃料电池的电极，可以在其孔隙结构中储存更多气体，延长放电时间。用泡沫铜卷曲后催化氧化乙醇，可增大接触面积，提高催化效果。用泡沫镍负载TiO2后，可用于紫外光催化分解甲醛。用泡沫锌与稀硫酸反应，可大大提高反应速率，证明反应物接触面积对速率的影响。
分析高中化学主题作业的内涵和价值，对主题作业设计的研究现状进行梳理。以“认识Fe3O4”主题作业设计为例，对Fe3O4从多角度分析教学价值并设计习题，围绕古籍中的Fe3O4、生活中的Fe3O4、神奇的Fe3O4纳米粒子等子情境将习题串联整合形成主题作业，探讨Fe3O4主题作业设计的思路和整体结构。实践后反思：针对主题的深度挖掘是前提，围绕主题的情境串联是关键，引领主题的评价目标是灵魂。
真实的问题情境是学科核心素养测评的重要载体。天津市2023年学业水平等级性考试化学试卷以“铜变‘银’，‘银’变‘金’”实验作为问题情境设计了一道实验题，结合《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》和《中国高考评价体系》，对试题的素材选择、情境创设、考查元素等设计维度加以评析，提出试题命制要通过情境的丰富意蕴实现价值引领，适切地融入所需考查的核心素养、必备知识和关键能力，同时试题设计要注重提质增效，引导中学教学夯实学科基础，进而促进化学实验教学质量的提升。
通过题例分析了素养立意的试题命制特征及其关键能力的考查情况。对义务教育学业水平考试命题进行两点反思：一是要融通义务教育化学课程标准中的学业质量与素养要求，二是要明晰素养立意下关键能力的考查路径。
通过对比固固加热法、液体常温法制备氨氧混合气，对比没有催化剂载体、玻璃纤维载体和泡沫氧化铜载体的催化效果，试图找到氨催化氧化反应的最佳反应条件，提高演示实验的成功率。与传统实验相比，增加了热成像仪监控反应进程，使用常见药品代替危险化学品和昂贵试剂。实验发现，选用硫酸铵和过碳酸钠按质量比2:3混合时，氨氧混合气催化氧化效果最好。
