基于化学学科核心素养的初高中贯通教学研究*——以“化学键”为例

化学键是高中化学课程中的一个重要概念,但学生在学习过程中往往出现较大困难。1化学键教学中存在的问题与对策(1)化学键的本质:从原子结构的角度研究化学键的形成过程,学生过多关注"八隅体规则",而不能认识到化学键的本质。学生初中已学习到物质是由微观粒子构成的,但没有微粒间相互作用的概念。而化学键在本质上是相邻原子(离子)间强的相互作用,那么教学设计的重点就是要让学生认识到这种强的相互作用。通过让学生分析水在加热和电解2种条件下变化的区别,使学生认识到水分子之间的作用与水分子内部氢氧原子之间的作用是不同的,自然就认识到化学键的本质。     

基于眼动追踪技术的高中生化学问题解决的差异性研究——以“氧化还原反应”为例

以氧化还原反应相关试题作为测试材料,采用眼动追踪技术对12名高一学生进行3(学业水平)*3(试题难度)两因素混合实验,实验结束后进行追述性口语报告。结果表明,在氧化还原反应问题解决过程中学优生信息加工速度快、深度浅、难度小,采用正向加工和逆向排除结合的策略。学中生信息加工速度慢、深度深、难度大,采用正向加工策略。学困生轻易放弃,信息加工无效。随着问题难度的增大,学生信息加工速度变慢、深度变深、难度变大。     

“四问”驱动化学问题解决的途径及案例

1"四问"驱动完成问题解决四问"启问、探问、追问、回问"构成一个问题解决循环。通过启问,依据目标,提出问题;探问,拾级而上,解决问题;追问,质疑交流,促进思维;回问,反思提炼,总结提升。一个问题解决循环可以包含上述全部4问,也可以只包含其中的3问或2问;反之,一个问题解决循环也可以重复使用其中某些类型的问题。一节课可以设置1个或多个问题解决循环。     

DNA G-四链体的结构完整性对催化性质的影响

DNA酶中的G-四链体-血红素(G4-hemin)DNA酶结构具有较高的设计性和化学稳定性,因此格外受研究者关注.G-平面作为辅酶因子hemin的结合位点,不仅提供大π平面与hemin结合,而且其平面上的G碱基还可以充当近端配位基团与hemin进行配位.因此,研究G-平面完整性在G4-DNA酶体系中的作用具有重要意义.本文设计了一系列含有空位的G4(G-vacancy,GV)及G-三链体,通过“鸟嘌呤类似物插入”策略实现G-平面完整性以及DNA酶催化活性的恢复.结果表明,末端G-平面完整性是G4-DNA酶具有催化活性的必要条件,且其能够充当近端配位基团与末端碱基协同激活G4-DNA酶.考虑到hemin会选择性地结合于G4的3’-端平面,本文以含有3’-端空位的G4以及G-三链体为模型进行DNA酶的构建.结果表明,相较于末端完整的G4-hemin DNA酶,末端不完整的G4结构所形成的DNA酶催化活性很低.为了进一步验证该平面完整性的重要性,本文提出了“鸟嘌呤衍生物插入”策略,即将鸟嘌呤衍生物(无环鸟苷和鸟苷)插入G-空位以恢复G-平面的完整性.通过圆二色光谱和紫外熔解实验,发现末端平面完整性的缺失会使圆二色特征峰信号和G4结构热稳定性下降,而鸟嘌呤碱基类似物的加入则可以使特征峰信号以及热稳定性得到一定程度的恢复,表明鸟嘌呤碱基类似物的加入确实使G-平面完整性得到恢复.与此同时,随着鸟嘌呤碱基类似物浓度的增加,G4-hemin DNA酶活性逐渐增强,最终恢复至与完整G4一样的活性.在以G-三链体为模型的实验中,本文通过另一条富G序列与G-三链体进行结合,形成复合的(3+1)型G4结构,最终实现了DNA酶活性的恢复.同时,在3’-G-平面末端增加了激活碱基(dA或dTC),结果表明,即使G-平面不完整,末端碱基依旧能够激活DNA酶,但酶活性整体弱于完整G4时的活性.同样,“鸟嘌呤衍生物插入”策略可以使酶活性得到恢复.本文系列实验充分说明了末端碱基可与G-平面形成协同作用,与hemin的铁中心共同形成六配位关系,加速催化中间体生成,进而增强催化活性.有趣的是,通过设计Holliday junction结构研究发现,“鸟嘌呤衍生物插入”策略仅适用于平行G4结构.G-空位的存在不仅降低了G4结构的稳定性,而且降低了其与hemin间的亲和力,二者均是造成G4-DNA酶催化能力下降的主要因素.总之,本文证明了3’-端G-平面的完整性是G4-DNA酶实现其催化能力必不可少的因素,对理解末端G-平面在G4-DNA酶中的作用具有重要的参考意义.     

二种求算晶体平面间距d_(hkl)的数学方法

用数学方法推导出结构化学晶体学中晶面间距的一般通式,并在此基础上推导出其他晶系的晶面间距(d(hkl))的计算表达式。     

稀加筋层合板弯曲问题的半解析法

本文研讨的是复合材料稀加筋层合板的弯曲问题。取一挠度级数表达式满足内部控制方程，并由此导出相应的变形及内力显表达式。挠度试函数中的未知知量将通过边界条件和筋条与板面接触处的挠度协调，ｙ向转角协调求得。文中用此法计算了几个例题通过分析与比较，说明了这方法的合理性，并得到了一些新的结果。     

岩土工程中的位移反分析法

从弹性力学的位移基本方程出发，讨论了平面应变情况下的各类反演问题，扩展了文［１］的结果，并研制出相应的软件，最后给出的算例表明了算法的可行性及计算精度。     

弹性接触问题线性互补法的摄动原理

为使弹性摩擦问题的线性互补法得到收敛性保证,提出一个摄动原理,证明了通过“摆脱摄动误差”可得到原离散模型的精确解。     

采用二次等参体元时的接触判据

当二次等参体元用于分析接触问题时,接触面上节点集中接触力不同号给建立接触判据造成困难。本文建立了由节点集中接触力计算接触面上分布接触力节点值的方法,从而可顺利建立接触判据。此方法已成功应用于工程中的弹性固体接触问题分析,文末给出了一个计算实例。