溯源辨析“活化分子”概念在化学教材中的角色定位*

“活化分子”作为国内化学教育领域广为人知的科学概念,在各类相关化学教材中都有介绍。然而在国外多种经典化学教材中却完全没有“活化分子”的概念,反映出国内外化学教育领域对化学反应速率理论相关知识点的处理上存在明显的差异与分歧。通过溯源关键历史文献,回顾了“活化分子”概念的形成及其在化学反应速率理论发展过程中的角色演变,指出“活化分子”概念已经退出反应速率理论的舞台,在教材中应更多地呈现其在科学史方面的价值,而不是科学价值。     

中美高中化学教科书“化学反应原理”模块微观表征插图的设计分析

微观表征插图是重要的化学教学素材,是学生对三重表征在头脑中加工内化的重要认识媒介。为了能在“化学反应原理”模块教学中更好地发挥微观表征插图的价值,通过内容分析法,对中国人教版高中化学教科书和美国高中化学教科书Chemistry: Concepts and Applications在此模块的微观表征插图设计进行了比较分析。结果显示,2种版本教科书中的微观表征插图在该模块插图总数中的占比较少,呈现最多的主题内容均为过程微观表征;缺少“化学反应的方向、限度和速率”主题的微观表征插图;2者表征的形式水平较高,但美版教材更好地融合了“宏、微、符”3类表征。最后,基于分析结果对教科书“化学反应原理”模块中微观表征插图的设计与使用提出了相关建议。     

初中化学(科学)启蒙教材中“实验”“插图”“科普知识”的比较分析*

我国大陆和台湾的化学(科学)教材在化学启蒙方面的内容编写有着各自的特点和优势,因此以我国大陆人教版初中《化学》与我国台湾康轩文教版《自然与生活科技》为例,通过问卷调查法与对比分析法,研究化学启蒙阶段的学生对待化学的态度以及海峡两岸教材中“实验”“插图”“科普知识”等3部分内容的设置差异。结果表明:(1)化学实验是启蒙阶段学生对化学感兴趣的起始点,也是初接触时的难点,其中以我国台湾《自然与生活科技》教材中化学实验的探究性及层次性更深;(2)化学启蒙阶段教材中插图的科学性、清晰度以及精美程度对学生学习化学的兴趣和态度有较大影响;(3)化学教材中的模型图实物化有助于学生拨云见日,了解化学的真实模样。     

基于奥苏贝尔学习理论对人教版和鲁科版高中化学教材“化学键”的比较及建议

以奥苏贝尔学习理论为基础,比较人教版与鲁科版化学教材“化学键”内容,对教材的引言、正文编排顺序、正文内容组织、正文栏目、插图、习题等进行分析,并从奥苏贝尔学习理论角度阐述教材编写及教学建议。     

中德高中化学教材比较研究*——以“氧化还原反应”为例

基于闫春更等建立的“二维度四指标”教材难度微观评价模型,选取德国巴登符腾堡州(Baden-Württemberg)《今日化学Ⅰ》和中国人教版《化学1》为研究对象,就“氧化还原反应”主题的教材难度进行了测评和比较,为我国教材编写提供建议。     

核心素养视角下人教版新旧教材中“硫及其化合物”的对比分析*

选取人教版新旧必修化学教材中的“硫及其化合物”单元作为研究对象,基于新课标中化学学科核心素养的培养视角,明确了新课标对“硫及其化合物”的素养定位后,对新旧教材中该单元的引言、正文、栏目和插图进行对比分析。对比分析结果显示,新教材“硫及其化合物”的内容侧重“证据推理与模型认知”素养的培养,其次是“宏观辨识与微观探析”“科学态度与社会责任”素养,而在素养水平上则侧重水平1和2维度的培养,符合新课标对该主题单元的学业要求和素养定位。     

基于化学学科核心素养的初高中衔接教学——初三化学“金属的化学性质”

“金属的化学性质”是初高中化学学习的重要内容,该部分内容涉及到重要的化学观念和化学学科核心素养,如元素观、转化观、微粒观、STS观,以及宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知素养。但是初三学生认知水平受限,在教学中不能深入电子转移的微观角度,不能充分认知模型、应用模型。为弥补这一问题,本研究基于化学学科核心素养,进行“金属的化学性质”的初高中衔接教学研究。     

新旧人教版教材选修模块“电化学”内容的比较分析

通过对新旧人教版教材选修模块“电化学”内容比较分析,新版本教材在情境素材选取上更加关注社会热点、科学前沿的化学问题,在教学内容编排上更加注重知识的衔接,在教材栏目设置上更加注重认识思路和方法的提炼与概括,在实验内容安排上更加凸显化学实验的育人功能。新版本教材对实际教学提出了更高的要求。建议教师在实际教学中重视认识思路和认识方法的提炼和外显、优化情境素材的选取、发挥化学实验的化学学科核心素养培养功能。     

日本初中理科教科书中“粒子的存在”内容选择及启示

日本理科课程中“粒子”科学概念主要与化学课程相关,“粒子的存在”是“粒子”的首要核心概念,主要发展学生从微观层面认识物质的性质、结构及2者之间关系的能力,明确物质是由粒子构成的,粒子包括分子、原子和离子等,且粒子的性质决定物质的性质。从“重要事实”“核心内容”和“主要观念”3个方面自下而上对日本《新科学》教科书中“粒子的存在”相关内容的选择进行分析,发现《新科学》教科书在内容选择上具有注重“粒子模型”构建的层次性和观念层面要求显性化的特征。     

化学课堂探究教学“制订计划”的评价

为了解化学课堂探究教学“制订计划”的有效性,在课堂观察与分析的基础上,提出化学课堂探究教学“制订计划”系统分析量表,并结合具体化学课堂探究教学,从计划制订的主体、计划制订的过程、计划内容本身等3个方面解析了“制订计划”环节。结果启示：化学课堂探究教学“制订计划”系统分析量表能科学有效地指导化学课堂探究教学,特别是其“制订计划”的设计、实施与评价。     

Formation of amino‐terminated self‐assembled monolayers from long‐chain aminomethoxylsilanes

3‐Aminopropyltriethoxylsilane (APS), N‐[3‐(Trimethoxylsilyl)propyl]‐ethylenediamine, N‐[3‐(Trimethoxylsilyl)propyl]diethyenetriamine were assembled onto silicon surfaces. Using a mixture of acetone and water as solvent, factors which would affect the formation of amino‐terminated self‐assembled monolayers (SAMs), such as water content in solvent and reaction time, were investigated. The structural information of SAMs was collected from contact angle measurements, ellipsometric thickness measurements and X‐ray photoelectronic spectroscopy. Reaction time and water content in solvent produced dominant effects on the formation of amino terminated SAMs. The method introduced in this paper also presents a simple and controllable way to prepare amino‐terminated SAMS. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

Genipin‐Cross‐Linked Chitosan as a Support for Laccase Biosensor

In this study a biosensor with laccase immobilized in a chitosan matrix was developed. Prior to the laccase immobilization the chitosan was cross‐linked with genipin, a naturally‐occurring cross‐linking agent, and incorporated into a carbon‐paste electrode. Analytical parameters for caffeic acid, such as repeatability (2.7 %), reproducibility (3.0 %), linearity (0.27 and 33 µM; r²≥0.9983), limit of detection (LOD=0.18 µM) and recovery (96–103 %), were determined. The method was applied in the determination of the total phenolic content of mate herb samples. The good performance of the method can be attributed to the effective immobilization of laccase in the cross‐linked support.     

Synthesis and characterization of high refractive index polyimides derived from 2,5‐Bis(4‐Aminophenylenesulfanyl)‐3,4‐Ethylenedithiothiophene and aromatic dianhydrides

The authors describe the synthesis and characterization of the polyimide (PI) series containing a 2,5‐bis(4‐aminophenylenesulfanyl)‐3,4‐ethylenedithiothiophene (APSEDTT) moiety in their main chain. The APSEDTT monomer with high sulfur content was prepared and polymerized with several aromatic dianhydrides such as 4,4′‐[p‐thio bis(phenylenesulfanyl)]diphthalic anhydride (3SDEA), 4,4′‐biphthalic anhydride (BPDA), and 4,4′‐oxydiphthalic anhydride (ODPA) by the traditional two‐step polycondensation procedure. All PIs exhibited high transparency, higher than 75% at 550 nm for a thickness of about 20 μm and good thermal properties such as thermal decomposition temperatures (T_10%) in the range of 409–521 °C. In addition, the PIs have extraordinarily excellent optical properties in refractive index and birefringence as originally designed. In particular, the PI derived from APSEDTT and 3SDEA showed a high refractive index (1.7586), and a low birefringence (0.0087) because of their very high sulfur content (27.7%). © 2015 Wiley Periodicals, Inc. J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem. 2015 , 53, 944–950     

Fabrication of Porous Nitrogen‐Doped Carbon Materials as Anodes for High‐Performance Lithium Ion Batteries

The hierarchical porous nitrogen‐doped carbon materials (HNCs) were prepared by using nitrogen containing gelatin as the carbon source and nano‐silica obtained by a simple flame synthesis approach as the template. All of the as‐obtained HNCs show much higher Li storage capacity as compared with commercial graphite. Specifically, HNC‐700 with biggest micropore volume and highest nitrogen content exhibited optimal reversible capacities of 1084 mAh·g^??1 at the current density of 37.2 mA·g^?1 (0.1 C) and 309 mAh·g^?1 even at 3.72 A·g^?1 (10 C). This result suggests that HNCs should be a promising candidate for anode materials in high‐rate lithium ion batteries (LIBs).     

促进学生认识发展的学科教学认识的构建——以“原电池”为例

阐释了学科教学认识和促进学生认识发展教学的基本内涵,在此基础上结合化学学科和“原电池”的内容特点,从有关“原电池”的学科知识、课程知识、学生理解的知识、教学策略及表征的知识等4个方面,论述了“原电池”主题的学科教学认识的构建。     

An O3‐type Oxide with Low Sodium Content as the Phase‐Transition‐Free Anode for Sodium‐Ion Batteries

Layered transition metal oxides Na_xMO₂ (M=transition metal) with P2 or O3 structure have attracted attention in sodium‐ion batteries (NIBs). A universal law is found to distinguish structural competition between P2 and O3 types based on the ratio of interlayer distances of the alkali metal layer d_(O‐Na‐O) and transition‐metal layer d_(O‐M‐O). The ratio of about 1.62 can be used as an indicator. O3‐type Na_0.66Mg_0.34Ti_0.66O₂ oxide is prepared as a stable anode for NIBs, in which the low Na‐content (ca. 0.66) usually undergoes a P2‐type structure with respect to Na_xMO₂. This material delivers an available capacity of about 98 mAh g^?1 within a voltage range of 0.4–2.0 V and exhibits a better cycling stability (ca. 94.2 % of capacity retention after 128 cycles). In situ X‐ray diffraction reveals a single‐phase reaction in the discharge–charge process, which is different from the common phase transitions reported in O3‐type electrodes, ensuring long‐term cycling stability.     

高效氯氰菊酯微胶囊的制备、表征及释放性能

以高效氯氰菊酯为芯材, 乙基纤维素为壁材, 采用溶剂蒸发法制备了微胶囊, 并对其理化性能进行表征, 通过单因素实验研究了工艺参数对微胶囊外观形貌、 粒径大小及分布、 包封率、 载药量和缓释性能的影响. 结果表明, 乳化剂种类和剪切时间可以显著影响微胶囊的外观形貌; 随着乳化剂用量增大, 微胶囊粒径减小, 分布变窄, 当Tween-80用量从4%增加至8%时, 微胶囊平均粒径从59.9 μm减少到29.8 μm, 跨距也从1.21减少到0.72. 随着芯壁比(质量比)减小, 微胶囊粒径和包封率均逐渐增大, 载药量逐渐减小, 当芯壁比为1:1.75时, 包封率可以达到70%以上. 微胶囊释放动力学模型符合Ritger-Peppas模型(lgQ=lgk+nlgt); 平均粒径相近而载药量不同时, 初期载药量最小的样品释放速率慢, 累积释放率低; 载药量相近而平均粒径不同时, 粒径大的样品释放速率低, 累积释放率也低.     

新旧3版高中化学教材中“离子反应”内容比较研究*

采用流程图结构分析方法对新人教版、新鲁科版、旧人教版3版高中化学教材中“离子反应”内容难度进行测评和比较。研究发现,新教材在核心概念的引入、衔接、组织方式上发生了重要变化。新人教版呈现了层次更加丰富、组织更加合理、意义更加饱满的“离子反应”知识结构体系,新人教版更加注重情境推理与解释表征策略的运用,创设合理情境,在情境中蕴含问题,在问题的解决过程中形成概念;新鲁科版注重宏微符的三重表征,凸显对比和比较的表征策略,为学生展现把握概念内涵与应用的多种路径和多个维度。