氧化钙塑料试剂瓶膨胀破裂原因的探究实验

对氧化钙塑料试剂瓶膨胀破裂的原因开展实验探究。实验一在量筒中加入无水乙醇分别浸没氧化钙和氢氧化钙两种固体粉末,可测得粉末的体积,从而计算它们的真密度。结果表明,氧化钙吸水变成氢氧化钙后,真密度从3.45 g/cm^(3)变为2.33 g/cm^(3),质量是原来的1.32倍,相当于真体积膨胀至原体积的1.95倍。实验二让10 cm^(3)氧化钙粉末充分吸收水蒸气3天,再放回到量筒中重新测量体积,发现粉末堆积体积增大至22 cm^(3)。因此,试剂瓶破裂的原因是氧化钙受潮吸水后体积大幅膨胀。

何为“化学美”——来自中国传统美学意象说的启示

近年来化学美育愈发受到关注和重视,但鲜有研究涉及“化学美是什么”这一基本问题,导致“化学美”概念的模糊。认为化学美不是化学事物的固有特征,化学课堂和化学实验中的美也并非都是化学美。从中国传统美学的“意象”中获得启示,把“化学美”的概念界定为主体在依托化学事物的审美活动中形成的意象世界。化学美区别于其他类型的美的特征是具有化学意蕴。

化学跨学科实践的实施流程与教学策略——以“供氧器的制作”为例

跨学科实践是实现课程综合化、实践化的重要举措。以“供氧器的制作”为例,围绕如何选择过氧化氢溶液的浓度和体积、如何确定混合方式和混合气体的浓度、如何控制混合气的流速三个核心问题开展探究实践,提出“启动任务”“形成方案”“优化方案”“成果展示”四个基本流程,以及“问题变换”“范例启发”“思维设计”三种教学策略。通过开放性的实践活动以及多元化的成果展示,凝练出可借鉴的具有泛科学性的实践流程与策略,以期为推进跨学科实践活动的高质量开展,提供理论与实践参考。

基于人工智能的化学实验现象评价与反馈系统开发

基于人工智能技术开发了一款化学实验现象评价与反馈系统,设计理念兼顾部分和整体、性能和效率。主要开发流程包括评价标准制定、数据集构建、系统总体设计、核心算法开发、系统应用、系统评价与升级等步骤。以“酸碱滴定实验”为例介绍系统的使用方法,显示出系统具有评价及时化、结果精准化、反馈个性化等优势,有助于提高实验教学的效果。

金属置换反应实验的审美化改进——以“置换反应生成银和铜”为例

以可视化技术改进初中化学教材中的金属置换反应实验,使其更具审美价值。改进铜和硝酸银溶液、铝和硫酸铜溶液在试管中发生的置换反应,以宣纸为反应载体,置换出的"银树"和"铜树"呈现明显的树枝晶,仅凭肉眼即可清晰观察。改变实验材料等因素,使"金属树"呈现不同的造型,兼具美感和创意,给实验者留下探索和创作的空间。结合金属活动性顺序表提出制作"金属树"实验的最佳方案。实验适合作为课外拓展实验,结合数码相机或手机拍摄可视化视频,展现科学与艺术的融合,培养学生动手实践、创新精神等核心素养。

置换反应中金属枝晶结构的观察——基于可视化技术的“金属树”标本制作

置换反应生成的金属单质呈树枝状,可称之为“金属树”。为取得更好的“金属树”可视化效果,采用压缩反应空间和改变观察方式的思路进行实验探究。将置换反应制成玻片标本,将反应空间压缩至薄层以防止“金属树”重叠干扰。用光学显微镜、数码体视镜、手机微距镜等设备观察金属树标本,可清晰地观察到金属树枝晶的细节结构。该实验可作为课堂实验、家庭实验或课外探究等教学活动,适合在中学推广。

利用延时摄影技术观察铜铁置换反应

以“铜铁置换反应实验”的可视化改进为例,用智能手机的延时摄影功能录制48小时的反应过程,并压缩成96秒的视频,使化学反应的完整过程清晰直观地呈现。延时摄影技术为实验者提供了更感性的体验和更丰富的直观材料,适合应用于化学实验教学。

国外化学密室逃脱游戏教学模式评析

化学密室逃脱游戏是以化学知识为线索,结合化学理论知识、实验操作和超出学生认知之外的空间布局而设计的教学游戏。该游戏把学科知识与真人密室逃脱游戏加以优化组合,以解决化学问题为目标,激发学生学习兴趣和参与热情,促进学生的合作学习、主动学习和深度学习。从明晰化学密室逃脱游戏的内涵出发,以此为基础参照,进一步挖掘构成该模式的基本要素,并结合具体案例对该模式的设计与组织进行分析和阐述,最后总结该模式的典型特征,为其引入国内提供借鉴和参考。

氨气与氯化氢反应实验的优视化改进

氨气与氯化氢反应的实验中,气体和白烟状态变化的细节过程难以被肉眼清晰地观察,需要做优视化改进。用塑料长管（一维横向）、量筒（一维竖直）、平板扁盒（二维）等作为反应容器,将分别蘸有浓氨水和浓盐酸的两团脱脂棉放入其中,待氨气和氯化氢挥发、相遇后发生反应。反应时,用p H试纸显示容器内各部位气体的酸碱度,用摄像机记录实验过程,以此实现无色气体、白烟等现象及其变化过程的优视化。本改进成本低廉、便于操作,直观清晰地展现原本无法观察的细节现象,体现了氨气和氯化氢酸碱度不同、扩散速率不同、密度不同等多种性质,拓展了实验的内涵。

渗透国际理解素养培育的化学史教育

化学是促进世界文明进步与融合的重要动力,在化学史教育中渗透国际理解素养的培育有利于推进人类命运共同体的建设。学生通过了解多元文化的化学背景、共享化学成果的意义和全球性的化学问题,可以形成包容差异的心态、全球合作的意识和共同应对挑战的责任感。渗透国际理解素养培育的化学史教育以构建化学史坐标系为实施策略,在古今理解中把握历史方位,在中外比较中取长补短。

DIS化学创新实验室建设的探索

建设DIS化学创新实验室和开设配套校本课程，其课程设计思路以学生需要和改变学生的学习方式为本，激发学生对化学实验的兴趣，培养学生动手操作、理论联系实际、应用规律解决问题的能力。化学创新实验室建设内容包括DIS数字化信息系统的使用、利用DIS装备改进传统实验、设计创新化学实验等。实践表明，该课程受到了学生的欢迎，DIS化学创新实验室的建设获得了预期成果。

从美的发生到美的体验、美的创造——利用可视化实验室实现美育渗透的探索

可视化实验室使用高清摄影设备,将实验现象和过程敏锐地捕捉并作艺术化处理,使肉眼难以观察的美丽细节得以呈现,可运用于教师演示实验、学生课外探究、开发校本课程、构建校园文化等方面。可视化实验室主要由高清摄像机、微距镜头、计算机、高架投影仪、光源背景等组成,亦可简化为用手机拍摄。化学实验蕴含大量的美点,学生在可视化实验室有机会观察到更多的美点,因而可以更容易地在观察实验现象、探究反应机理、改进实验手段、设计创新实验的过程中发现美、鉴赏美、表现美、创造美,实现可视化实验室辅助美育渗透于化学实验教学的功能。

例谈可视化技术在基础实验中的应用

在传统实验中，实验者通常用肉眼观察现象，难以捕捉细节现象和微小变化。可视化技术（主要是微距摄影技术）通过改变观察方式解决了这个问题。以锌单质分别与稀硫酸、硫酸铜反应的实验为例，用手机配合微距镜头辅助人眼观察，使实验者获得更感性的直接体验，完成更准确的实验描述，了解更丰富的细节信息，为进一步的实验探究提供了便利条件。

小学综合实践活动主题选择的策略

主题选择是综合实践活动的第一环,也是难度较大的一环。选题时,应该从特定角度切入,选择切实可行、彰显特色、整合性强的主题,并预留延伸拓展的空间。选题来源可以关注学科教材、学生生活、时事热点和校本资源。教师在指导学生选题时,不仅要尊重学生的自主性,还要根据学生的特长、知识、能力水平加强引导。

有价值的异常现象“微科技”课题的教学实施

异常现象是指化学实验中实际发生的与预期正常结果不符的现象，它由实验者未知的规律造成。学生在排查实验、查阅文献并评估可行性后，可将价值较高的异常现象作为研究性课题的选题，通过假设一验证法等方法探究其产生的原因，最后对发现的规律加以转化应用。基于异常现象的研究性课题具有小切口、低成本、易开发、有价值等特征，属于“微科技”课题，其实施满足“微科技”课程设计中知识内容的丰富性、综合实践的趣味性、培养方式的独特性的要求。引导学生将实际中遇到的异常现象转化为个性化的研究性课题，并以实践研究的形式完成课题，是“微科技”渗透于化学学科的重要途径。

指向核心素养培育的微科技项目——以“电解反应金属生成位置的探究实验”为例

微科技项目是以发展学生核心素养为目标的创新实践项目,具有小切口、低成本、易开发、有价值的特点。以"电解反应金属生成位置的探究实验"为例,对"电解反应中金属树为何从阴极尖角处生成"的实际问题深入探究,结合微观层面的分析作出阴极尖角顶端距离阳极最近、曲率半径最小、与溶液接触面积最大等3个猜想,在运用控制变量法设计方案并验证科学性和可行性后,通过实验证实了猜想。在实施微科技项目的过程中,学生在教师的引导下发挥主体性,把知识技能作为工具运用于新情境中,核心素养得到培育。

“银树镀铜”微科技项目的设计与教学

江苏省微科技课程基地开展的创新实践项目,具有小切口、低成本、易开发、有价值的特点,指向化学核心素养的培育,适合更普遍的中学生。在"银树镀铜"项目探究中,以"银树镀铜"现象为选题,多次提出假设并设计实验验证,确定了生成物的成分,解释了异常现象产生的原因,构建了反应的原电池模型,化解了认知冲突。

硫酸铜与氢氧化钠溶液反应的实验探究

实验探究了硫酸铜与氢氧化钠溶液的反应，发现加入反应物的顺序不同可产生不同的结果。设计了两个趣味实验，对实验中产生的异常现象作了推测并验证。结果表明，在氢氧化钠溶液中加入少量硫酸铜溶液时，主要生成氢氧化铜沉淀；反之，则主要生成碱式硫酸铜沉淀。

电解反应中金属枝晶结构的观察——基于可视化技术的“金属树”标本制作

树枝状金属枝晶结构(金属树)广泛存在于生成金属的电解反应中。在化学教学领域,传统电解实验难以观察到金属树,需要做压缩反应空间和观察方式的可视化改进。改进后可观察到金属树的细节结构和生长过程,且不同种类的金属树生长速率和形态具有很大差异。将本实验应用于化学教学,可以培育学生宏微结合、模型认知、实验探究、创新意识等核心素养。

基于实验探究和科学论证的化学辩论式教学

实验探究和科学论证是化学教育中彼此沟通与转化的重要目标,但是在现阶段,论证在国内化学教学中严重缺失,且论证与探究相割裂。基于探究和论证的辩论式教学是以学生为主体,由学生小组从探究实验中获得证据,使用论证的方法,围绕特定辩题展开辩驳、问难、磋商,主动获取知识的教学模式。这样的辩论式教学能够同步发展学生的探究和论证能力,促进知识的迁移应用,激发批判性思维。设计公平开放且有目的性的辩题、应用图尔敏论证模型、提供辩论结构图等策略可以支持学生辩论的有效实施。