实验是化学学科的特点，学生化学实验素养的培养是化学实验教学的重要目标，是培养创新型人才、落实立德树人目标的重要途径。基于文献研究，通过梳理化学实验素养的提出、化学实验素养的概念、化学实验素养的内容框架及化学实验素养的测评，明晰化学实验素养的概念形成过程及测评内容框架。

为了解教材内容编排与呈现对学生知识学习的影响情况，使用贝叶斯网络测查了使用不同版本化学教材的初中生对“酸和碱”的学习情况，建构了初中生“酸和碱”的认知路径图。结果发现，使用不同版本化学教材的学生对“酸和碱”的认知路径不同，学生的认知路径总体上与所使用教材的编排顺序一致，学生已有的相关经验对“酸和碱”知识的学习有较大影响。 

从课程标准确立《发展中的化学科学》中催化化学的教学定位，再结合国家需要与学生发展制定教学目标。在国家规划的重点领域中筛选出“催化化学”主题下的三个前沿热点作为教学内容，即单原子催化、催化制氢、界面催化。相应的教学策略包括微项目教学、模型搭建、组会等。学习评价上尝试原创习题的整体设计，引领学生模拟新型催化剂的设计过程，培养归纳联想，模型认知，计算评价，文献查阅等技能与素养。 

构建实践活动中小组互动话语识别框架和创造性思维水平框架，对61个实践活动的小组互动片段进行分析，探索实践活动中小组互动对创造性思维的影响机制，并为优化实践活动教学和提升学生创造性思维水平提出建议。 

针对当前部分农村初中所进行的跨学科实践活动与新课标提出的理念存在明显落差这一具体问题，提出应选取《义务教育化学课程标准（2022年版）》推荐的具有代表性的跨学科实践活动为基本点，切实开展跨学科实践活动；以日常教学为基本面，全面渗透跨学科实践意识；以教研活动为支撑面，保障跨学科实践的高质量开展；点面结合，提高农村初中跨学科实践活动的实施水平。 

基于学科能力模型和学习表现性目标理论构建学科能力表现性目标的研制路径，以“配合物” 为例详细呈现学科能力表现性目标的研制过程，提供基于表现性目标的“教-学-评”一体化的活动设计。基于表现性目标的“教、学、评”活动设计使得教学活动任务更加精准化、多样化和梯度化，有效促进了学科能力的发展。 

为 改善跨学科教学中目标制定混乱、知识整合形式化、评价体系不完善等问题，基于UbD模式“以终为始、评价先行”的教育理念，以“化学平衡移动在生物中的应用”为主题，设置“鉴别真假黑枸杞”与“探秘高原病病因”的跨学科学习活动，围绕“稳态与平衡”大概念，以预期结果为导向，基于真实问题情境和核心评估任务开展教学。通过学生的表现及反馈，对教学效果进行反思。 

具身认知理论强调身体体验对于认知的影响，当前的中学化学课程教学中仍存在大脑认知与身体体验分离的问题。以具身认知理论为指导，结合化学学科教学的基本特征探讨有效的化学教学策略，并以“化学能与热能”主题教学为例加以说明，以期为教师改进化学课堂教学提供参考。 

探究结构化思维在高中化学综合实践活动中的应用，以“菠菜补铁”为例，详述了结构化思维在探究主题的筛选、分析、管理及展示等环节的作用，发现其有效提升了学生的学习成效、促进了教师在教学设计和问题解决方面 能力的提升。预测了化学教育的未来趋势，提出了结构化思维的实施策略。这一教学模型有望引领高中化学综合实践活动教学向前发展。

以高中化学选择性必修2《物质结构与性质》中“微粒间的相互作用与物质性质”主题为例，从“理解什么” “如何理解”和“理解结果”三个维度，深刻认识微粒之间存在不同类型的相互作用及物质性质与微粒结构之间的关系；结合实例重点探讨了共价键的形成过程、共价键中原子的电负性对物质性质的影响等，开展教学实践，并给出了教学建议。

以“微型空气质量‘检测站'的组装与使用"为例，阐述跨学科实践活动在主题内容的价值分析、教学目标、教学实践等方面的设计与实施。围绕学习主题提出五项学习任务和十项学习活动，及时跟进学习评价，为跨学科的教学设计与实践提供了思路与范例。 

综合分析近期文献中有关乙醛能否使溴的四氯化碳溶液退色的研究与表述。通过实验验证了乙醛能使溴的四氯化碳溶液退色，打破了高中教学中对于这部分知识的原有认知。通过验证反应过程中产生的气体，以及改用甲醛进行对比实验，确认了乙醛与溴之间反应的基团，并进一步探讨了其反应机理。从实验和理论两个方面证实乙醛可以使溴的四氯化碳溶液退色。 

针对现有教材中浓硫酸与铜反应实验装置的不足，如易倒吸、尾气未处理尽等进行改进：使用定制的双边具支试管作为该反应装置、性质检验装置以及净化装置，用硅胶塞代替橡胶塞，铜丝可以轻松穿过。避免了橡胶塞打孔使气密性良好。换用棉团浸取试液，可减少药品用量且效果良好。改进后的装置能有效检验二氧化硫的还原性、酸性以及漂白性，具有现象明显、无污染、防止倒吸等优点。 

为了提高实验教学的有效性，丰富中学化学实验教学资源，对化学教材上编排的铝和氧化铁反应的实验进行了改进，增补了铝和氧化铜反应的实验。新设计的两个铝热反应实验，选用球形干燥管作反应容器，借助鞭炮引燃铝热剂，利用瓷砖接收反应产生的熔融物。改进后的实验具有很强的安全性、简便性、可视性和观赏性，有利于学生认识铝热反应的原理及其应用。 

分析比较三版教材及相关文献中关于二氧化硫制取及其性质检验的内容，对现有实验存在的问题进行设计 与改进。将注射器、医用输液袋和气体压力传感器等联合使用，实现气体制取、性质检验、气体收集及尾气处理等一体化实验设计，有效帮助学生构建“可逆反应”概念。改进后的实验具有操作方便、现象明显、绿色环保、便于理解等优点。 

遵循组装简约、操作简单、现象明显的实效原则，从药品、仪器、组装、操作等维度，运用控制变量法对“燃烧条件实验”进行两次改进设计。改进后的实验装置简约，药品用量少、操作方便、实验现象明显，对照性强。 

利用注射器、矿泉水瓶、紫甘蓝汁、气球等材料改进碳酸氢钠、碳酸钠与盐酸反应的实验。设计不同质量碳酸氢钠、碳酸钠分别与醋酸反应的实验，从气球变化、液体颜色变化、反应后固体剩余情况等视角观察实验现象。当碳酸钠过量时，发现气球先变大后变小，通过测定生成的二氧化碳的质量分析产生该现象的原因，并用pH传感器测 定碳酸钠溶液吸收二氧化碳过程的用pH变化。从“被反应完的物质、证据、推理”三个视角设计评价量表，对学生活动给予反馈。 

新高考方案实施后，各省市学业水平等级性考试逐渐取消了选考题。原来的“物质结构与性质”选考题成为必考题后，与其他类知识的整合考查已成为主流趋势。基于构建的试题分析框架，对2017～2023年已取消选考题各省市的高考试卷进行分析，从中总结“物质结构与性质”知识在试题中的整合类型和整合机制，进而对试题命制与复习教学提出建议。 

从实验事实、理论计算、分布系数三个维度说明常用的“越稀越水解”规律并不适合像苯甲酸铵这一类盐的双水解，这类盐加水稀释过程可能抑制其离子水解，水解平衡也可能不移动。 依据对盐水解本质的理解和理论计算，通过数据分析和分布系数，明确在一定温度下，盐的水解百分率主要决定于溶液中的氢离子（或氢氧根离子）浓度。运用这一观点解释了对醋酸铵加水稀释过程中其离子水解平衡不移动的事实，并成功预测碳酸氢铵溶液加水稀释过程中各离子水解、电离的行为。