以模型认知素养为导向的电化学模拟题的命制*——以双极膜的应用为例

以双极膜发展进程为线索,以海水淡化、钠碱循环法脱除烟气中的SO₂等现实发展中真实问题为载体,结合中学生的认知能力水平,构建了电化学双极膜认识模型;命制了双极膜及其应用的电化学模拟题,以此测查学生模型认知素养的水平等级。阐述命题策略及过程,提供以模型认知素养为导向的试题命制思路;从模型建构的角度对2020年高考新课标Ⅰ卷第12题进行了评析。     

化学STSE教学:指向关键能力的实践活动*——以手工醋与勾兑醋的区分实践活动为例

近年来STSE教育即以科学、技术、社会和环境4者的协调性为基础的综合实践活动教学理念在历年的高考试题中的试题量和分值所占比例逐步上升,它是提升学生必备品格、培养学生关键能力、帮助学生针对公共生活中利与弊皆有的两难问题做出正确选择的有效抓手,是发展学生化学学科核心素养不可或缺的重要组成部分。基于STSE 的初中学生化学教学综合实践活动学习,为初中学生进入高中阶段,快速发展化学学科核心素养打下良好的基础。     

高中化学“电负性”的项目式教学*——甲醛的危害与去除

电负性是高中化学选择性必修课程“物质结构与性质”模块的重要概念。本课例采用“项目式教学”的方式,在对“甲醛的危害与去除”的分析、讨论与实验过程中,加深对电负性概念的理解,同时尝试利用电负性分析与预测物质的化学性质,体会电负性概念的使用价值。     

运用微粒观开发复分解反应教学价值的实践与研究

在酸、碱、盐教学中以复分解反应条件教学为例, 应用“微粒观”统领酸、碱、盐教学。基于“微粒观”构建了本节课的知识结构层级图, 剖析了学生的认识发展过程, 通过教学实践总结、归纳了若干教学策略, 从而突破学生学习难点, 提高学生的迁移和应用能力, 并为高中进一步学习离子反应做好铺垫。     

Selecting appropriate machine learning methods for digital soil mapping

Digital soil mapping (DSM) increasingly makes use of machine learning algorithms to identify relationships between soil properties and multiple covariates that can be detected across landscapes. Selecting the appropriate algorithm for model building is critical for optimizing results in the context of the available data. Over the past decade, many studies have tested different machine learning (ML) approaches on a variety of soil data sets. Here, we review the application of some of the most popular ML algorithms for digital soil mapping. Specifically, we compare the strengths and weaknesses of multiple linear regression (MLR), k-nearest neighbors (KNN), support vector regression (SVR), Cubist, random forest (RF), and artificial neural networks (ANN) for DSM. These algorithms were compared on the basis of five factors: (1) quantity of hyperparameters, (2) sample size, (3) covariate selection, (4) learning time, and (5) interpretability of the resulting model. If training time is a limitation, then algorithms that have fewer model parameters and hyperparameters should be considered, e.g., MLR, KNN, SVR, and Cubist. If the data set is large (thousands of samples) and computation time is not an issue, ANN would likely produce the best results. If the data set is small (<100), then Cubist, KNN, RF, and SVR are likely to perform better than ANN and MLR. The uncertainty in predictions produced by Cubist, KNN, RF, and SVR may not decrease with large datasets. When interpretability of the resulting model is important to the user, Cubist, MLR, and RF are more appropriate algorithms as they do not function as “black boxes.” There is no one correct approach to produce models for predicting the spatial distribution of soil properties. Nonetheless, some algorithms are more appropriate than others considering the nature of the data and purpose of mapping activity.     

基于社会性科学议题促进核心素养发展的元素化合物教学*——以“论证重雾霾天气‘汽车限行’的合理性”为例

在“氮及其化合物”教学中,利用社会性科学议题“论证重雾霾天气‘汽车限行’的合理性”,通过直面议题激发原始想法、探讨汽车尾气与雾霾是否存在关系、探讨汽车尾气是不是导致雾霾的主要原因、面对议题的科学决策的具体教学环节,促进学生掌握氮及其化合物的主要性质,建立从物质类别、元素价态视角研究物质性质及转化的思路方法,促进多个维度核心素养的融合发展。经过多轮次教学改进,结合教学实践过程及其教学效果抽提出真实情境的创设、驱动性问题的设计、课前、课上和课后3个阶段统筹安排等教学策略。     

促进学生化学学科能力发展的有机化合物主题大单元整体教学研究——揭秘阿司匹林

基于有机化合物主题学科核心素养和关键能力的系统构成模型,提出促进学生化学学科能力发展的有机化合物主题大单元整体教学设计框架,以“揭秘阿司匹林”复习教学为例,从大单元教学目标确定、教学内容确定、情境素材选择、学科能力活动设计等阐述了大单元整体教学设计过程。通过案例设计和教学实践,对比分析教学效果,进而探讨促进学生有机化合物主题化学学科能力发展的大单元整体教学策略。     

初中化学“溶液”的项目式教学——制作天气瓶

以制作天气瓶为项目核心与溶液单元知识进行整体融合。经过认识天气瓶、揭秘晶体变化奥秘和自制天气瓶等一系列活动,学习多角度认识溶液的组成、溶解度和科学的定量实验设计方法。溶液形成过程的微观本质是学生的学习难点,应用多个电导率仪测定不同位置的离子浓度变化,形成硝酸钾溶解过程曲线,通过分析曲线数据变化很好地搭建起宏观辨识与微观探析间的桥梁,帮助学生突破学习难点。学生在解决这一复杂、综合实际问题的过程中,有效地发展了宏观辨识、变化观念、证据推理、科学探究、创新精神等化学学科核心素养,发展了科学价值观。     

Enantioselective aza-Henry reaction using cinchona organocatalysts

The aza-Henry reaction of imines with nitromethane was promoted by cinchona alkaloids and modified cinchona bases to give optically active β-nitroamines. Various N-protected imines were examined as substrates. N-Boc, N-Cbz, and N-Fmoc protected imines gave the best results in terms of chemical yields and enantioselectivities. After a careful screening of a series of chiral bases, very good enantioselectivities up to 94% ee were obtained using a cinchona-based thiourea organocatalyst under the optimized reaction conditions.     

2017年高中化学奥林匹克北京地区预选赛试题分析

2017年高中化学奥林匹克北京地区预选赛试题取材于生活应用、生产实际、实验室研究和化学前沿等多方面,立足于中学基础知识,注重化学知识和能力,重点考查学生解决实际问题的能力。分析了试题立意、背景和试题解答,帮助师生更好地运用本套试题。