从科学史视角论证物理与化学的同根同源性，阐明理化跨学科教学的科学哲学基础。基于高中物理和化学的课程标准，比较两学科在科学思维培养上的共通性，提出高中理化跨学科教学的四维框架和三类策略，通过课例阐述三种案例。指出高中理化跨学科教学的核心目标是促进学生科学思维的发展，其高层次追求在于培养一种高阶思维——跨学科思维，培育创新素养。

教科书中呈现的科学本质，能够影响学生对科学本质的理解。基于扎根理论，对现行人教版初中化学教科书进行内容分析。经过三级编码，共提炼出29个范畴、10个主范畴以及2个核心范畴。研究发现，这套教科书主要从“科学是人类对自然界的认识”以及“科学是人类社会的重要组成部分”两个角度呈现了科学本质的具体内容。它呈现了理性与朴素相混合的科学本质内容，其中大多数内容是理性的，但围绕后一角度也呈现了个别朴素的内容。另外，关于新形势下科学事业发展的特点，在教科书中未见相关内容。

“讨论与交流”是沪科版初中化学新教材培育学生核心素养的重要互动支架。以深度学习理论为视角，构建“栏目位置—呈现形式一思维层次一栏目功能”四维分析框架，采用内容分析法对沪科版初中化学新教材中44处“讨论与交流”栏目进行特征与关联分析。结果表明：栏目主要分布于课题“目”的中段与结尾，以理解概念为核心功能，呈现形式以实验探究载体与生活实践载体为主体，思维层次以高阶思维为主；栏目功能与思维层次显著相关，呈现形式对思维层次具有有限的支撑作用，栏目位置与功能的适配性尚显不足。基于此，从教学实施层面提出分层追问、跨栏目协同、“课前一课中—课后”全过程联动等教学应用策略，为核心素养导向的化学深度学习实践提供可操作的教学路径。

将生成式人工智能DeepSeek-V3、编程与化学教学进行了深度融合，利用VB.NET开发设计了化学反应速率与化学平衡学习软件。师生只需进行简单的参数设置，即可实现调控温度、浓度、压强、催化剂等因素对化学反应速率与化学平衡影响的模拟及规律探究，将抽象的热力学、动力学原理转化为可视化、可交互的动态模拟，为该模块教学提供了技术支持。

以四重表征理论为指导，围绕高中化学平衡专题设计并开发了三类教学辅助系统：化学反应平衡状态学习系统、弱酸弱碱分布分数学习系统和沉淀溶解平衡离子浓度线性变化学习系统。着重分析三类系统的设计思路、功能构成及其教学价值。研究表明，依托四重表征构建的教学辅助系统能够在一定程度上减轻抽象概念学习的困难，深化学生对化学平衡动态本质的把握，推动多表征转换能力与证据推理能力的发展，并为高中化学数字化资源建设提供参考。

针对初中化学工程设计与物化教学中学生难以提出清晰、有效的验收标准，导致验收标准未能有效指导工程设计和产品验收等问题，基于现有药品与设备限制、定性描述与定量表征兼顾、宏观观念与微观机理统一的化学学科视角，设计理想-现实、定性一定量、个例一观念的三类验收标准演化路径，助力学生自主提出高质量验收标准，在验收标准的“锚阶、精阶、进阶”中，分别达成降低实践难度、明确产品尺度、促进思维迁移的目的，进而系统培养学生权衡思维、工匠精神和可迁移的工程观，切实提升工程设计与物化能力。

学习评价是落实“教-学-评”一体化理念的重要环节。以“氯及其化合物”单元教学为例，依据化学课程标准制定化学学科能力表现性目标，并选择课时3“含氯消毒剂的发展史”为案例，构建“概念图一评价表-测试题”三位一体学习评价路径，开展融诊断性评价、形成性评价、终结性评价于一体的学习评价设计与实施。结果证明，评价的结构化设计、全流程的实践能充分发挥其应有的诊断、发展及促进价值。

围绕初中化学工程社会意识的培育需求，构建基于项目化实践活动的培养路径，并从需求关切意识、伦理权衡意识、绿色发展意识、成果传播意识和持续责任意识五个维度展开分析。在此基础上，以“自制简易鱼缸净水装置”为例开展项目化学习实践，探索工程社会意识在项目确立、方案设计、产品制作、成果展示和反思改进等环节中的培育方法，提升学生在真实问题解决中的价值判断能力，强化其责任意识，为初中化学工程类实践活动的设计提供参考。

以非遗技艺“景泰蓝”为项目主题，将项目拆解成四个递进任务：鉴赏景泰蓝的文化→了解景泰蓝的工艺→探究制作景泰蓝的化学原理→创作景泰蓝的工艺品。系统整合初中化学中金属的物理性质、化学性质及跨学科知识，引导学生在认识和制作景泰蓝的过程中，深化对学科知识的理解与应用，增强文化自信，为非遗技艺融入中学化学教学提供实践范式。

基于认知负荷理论，针对高中化学“共价键”抽象概念的教学困境，以“探究太空天梯材料”为情境，系统整合并设计实物模型、虚拟仿真、AI工具等多元可视化表征形式。通过降低外在认知负荷，释放关联认知负荷，助力学生从“宏观-微观一符号”三重维度理解共价键本质，发展表征转换能力，深化宏微结合与模型认知素养，为高中生化学抽象概念教学提供可借鉴方案。

经济意识是学生运用工程思维解决真实问题的重要素养。以初中化学金属锈蚀知识为载体，以暖贴配方优化作为实践任务，借助数字化温度传感器，构建“成本核算、资源优化、效益平衡”三维框架与五环节教学流程。数字化实验可量化发热温度、时长等数据，清晰反映原料用量与发热效果的关联，助力学生建立成本认知、践行资源优化、学会综合效益权衡，为中学化学经济意识培育提供实践路径。

基于碳化反应放热、碳酸氢钠低温易析出及气液传质阻力大等因素，采用干冰作为碳源与冷源，改进氨盐法制碱模拟实验。结果表明，改进后的装置简单、成本低廉，反应2~5分钟，即可观察到有较多白色沉淀生成，现象直观、重复性好，适合课堂演示与学生分组实验，有助于提升学生对侯氏制碱法原理及绿色化学理念的理解。

对传统铁的吸氧腐蚀实验存在的现象不明显、缺乏定量分析等问题，进行了实验再改进。通过凝胶中预混指示剂，实现正负极产物的原位显色；利用压强传感器实时监测反应体系中氧气的消耗与变化，将铁的吸氧腐蚀过程用显见的宏观现象与动态数据呈现，能有效提升学生对铁吸氧腐蚀原理的理解与探究问题的分析能力。

选择气体实验微型装置中的双球管、集气管等仪器，在对实验原理分析的基础上，设计铁与氯气反应的微型实验，包含氯气的制取、铁与氯气反应、产物检验、尾气处理，具有简单易做、现象明显、安全环保等优点，同时兼具探究性与趣味性。

利用注射器和具支试管设计吸热或放热过程的实验装置，以额温枪作为测温工具，进行初中化学中氧化钙和水的反应、浓硫酸稀释、固体溶解等实验。设计的改进实验具有装置简洁、操作方便、现象清晰、安全易控、易于推广等优点，适合用于课堂演示及学生探究实验。

针对高中化学模拟闪电固氮、焰色反应、熔融状态电解质导电等传统实验存在的耗时较长、现象不够明显、操作相对复杂，且存在一定安全隐患或易引发学生认知误解等问题，尝试利用特斯拉线圈自制若干实验装置，对上述实验进行创新设计与改进。实践表明，改进后的实验不仅优化了实验教学过程，拓展了实验的深度与广度，还能激发学生的探究兴趣。

传统吸热反应探究以定性观察为主，缺少定量数据，难以落实证据推理能力的培养。以碳酸氢钠与稀盐酸反应以及碳酸钙高温分解反应为例，利用数字化传感器开展定量探究。通过温度传感器判定前者为吸热反应；借助CO₂传感器，证明碳酸钙高温吸热反应的发生需要外部能量的持续供给。为探究常温反应中的能量变化、高温分解反应中的能量供给与反应持续性的关联提供可操作的数字化实验思路，有助于学生在实验中提升证据意识与逻辑推理能力。

SOLO分类理论为素养导向的化学学业评价提供了可操作的思维结构分析模型。然而该理论尚未应用于实际教学。采用出声思维法，基于SOLO分类理论构建“预设-实测”双轨分析框架，对不同学业水平学生的思维表现进行诊断。基于预设思维层级与学生实际思维表现之间的偏差，诊断出“情境熟悉造成记忆替代推理”“多步推理造成思维链断裂”“设问措辞影响思维层级达成”三类认知障碍。据此，分别针对低、中、高学业水平学生，提出“基础思维阶梯搭建”“思维链显性化拆解”“迁移批判显性化训练”等分层教学改进策略，为SOLO分类理论从试题分析走向教学改进提供了实证支持。

中学教学中研究物质酸性强弱规律有助于增进学生对分子中基团之间相互影响的认识，发展学生宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知核心素养。基于结构决定性质的学科核心观念以及认识物质酸性强弱规律的一般思路，以2025年浙江卷试题为例，深入分析2025年高考化学卷中比较物质酸性/碱性的试题，为新课标背景下“核心素养导向”的教学和备考提供借鉴。