基于科学态度与社会责任的反向思维教学——以“元素化学”为例

“科学态度与社会责任”是《普通高中课程标准(2017年版)》提出的5大化学学科核心素养之一,但在课堂教学实践中对其的培养却往往流于形式和表面,使得学生并不能真正理解和认同化学学科与社会发展的密切关系。在元素化学的必修课和选修课课堂教学中进行了一系列的“反向思维”教学尝试,通过建立“当某种元素不存在”这一假设来引导学生思考此情境对社会生产生活的影响。通过此教学尝试,让学生在获得元素知识的同时,深刻认识元素价值,并理解化学科学与现代社会发展的重要关系,提升学生的社会使命感与责任感;使学生进一步树立科学利用元素资源和建设现代化祖国的远大志向。     

“发现”密堆积:基于3ds MAX软件的金属晶体教学设计

利用3ds MAX软件对金属晶体进行实时三维建模,在课堂上引导学生从简单立方晶胞开始,采用“修改-试错-验证”模式,逐步构建出立方晶系的所有晶胞。使学生在好奇心驱动下逐步理解并自主“发现”知识,探究密堆积的特点与条件,最终建立晶胞结构与堆积的关系。通过学生的主体参与,将知识传授与能力培育相融合,提升学生化学学科核心素养。     

锂硫电池中的硫正极电催化认识

以单质硫为正极的锂硫电池表现出极高的放电比容量(1672 mAh·g^-1),是极具潜力的下一代二次动力电池。然而,充放电过程中溶解的高阶多硫化锂(Li₂S_n,4≤n≤8)的穿梭效应,以及硫物种缓慢的氧化还原动力学过程是锂硫电池商业应用前需要解决的关键问题。而电化学催化的引入是解决上述问题行之有效的策略。本文从电化学催化角度出发,重新讨论认识多硫化物的存在形式,并从吸附-催化、活性中间体两个方面,根据不同的反应机理、路径分析多硫化物转化机制,总结定量评价催化性能方法,以期为锂硫电池高效电催化剂的设计提供思路。     

基于路易斯结构式的含氧酸酸性半定量判定方法:1/2规则

基于经典价键理论中路易斯结构式建立了判定常见含氧酸酸性强弱的半定量方法“1/2规则”,并利用密度泛函理论验证了方法的可靠性和可行性。该方法可以用于判定常见含氧酸的强弱,同时解释多元酸的逐级电离过程、同种元素不同价态含氧酸酸性强弱变化规律等。该方法有助于学生掌握各类含氧酸酸性的判定规律,改变现有机械记忆的学习方法,引导学生形成“结构-能量-性质”的化学学科基本逻辑体系,提升学生的“宏观辨识与微观探析”化学学科核心素养。