计算机模型应用于化学教学的若干策略

学生难以建立宏观-微观-符号三重表征及其它们之间的相互联系,造成大量的化学错误概念及学习障碍。为解决这一问题,国外学者广泛运用计算机模型于化学教学中,并取得良好效果,但国内相关研究相对滞后。论文在实证研究基础上,提炼出计算机模型应用于中学化学的若干教学策略,并结合具体教学案例加以阐述。这些策略包括：（1）创设问题情境,启发学生思维;（2）呈现宏微现象,理解科学知识;（3）训练科学方法,提高探究能力;（4）引导反思质疑,理解模型本质;（5）自主建构模型,增强建模技能。论文最后提出几条教学建议。     

近红外光谱分析中的化学计量学算法研究新进展

近红外光谱是一种绿色、快捷的分析技术,在科学研究、工业生产以及日常检测中得到广泛应用。化学计量学算法的应用在近红外光谱技术的发展过程中发挥了重要作用。化学计量学方法通过寻找测量变量之间的相关性,构建数学模型,量化样本间的差异性,并发现事物变化的内在规律,实现较合理准确的未知预测。这也是"大数据"战略的重要环节和主旨所在。该文针对近红外光谱吸收信号较弱、谱峰重叠严重,以及光谱测量过程中易受背景、噪声、无信息变量和外界环境因素干扰等,导致借助化学计量学方法建立的光谱与研究目标的定性定量分析模型变差问题,总结了近年来在近红外光谱领域所提出的一些化学计量学新方法,包括光谱预处理、变量选择、多元校正和模型转移,从不同角度阐述了这些方法在消除近红外光谱模型的干扰因素,提高模型的可靠性、预测准确性和适用性等方面的作用。     

职前化学教师化学建模能力测评研究*

化学教师化学建模能力水平的高低直接影响着所培养学生建模能力的强弱。基于Rasch模型从模型表征能力、模型建构能力、模型应用能力3个维度开发四水平测查的《职前化学教师化学建模能力问卷调查》,对83名职前化学教师的化学建模能力进行测评,研究发现:被调查的职前化学教师化学建模能力总体较差,参照《普通高中化学课程标准(2017年版)》对化学建模能力的具体要求,分别仅有88%、42%、54%的职前化学教师的模型表征能力、模型建构能力、模型应用能力达标。因此,建议高等师范院校加强对职前化学教师化学建模能力的培养。     

基于模型建构的“初中化学用语”教学*——从知识传递走向深度学习

通过化学用语认识模型的建构,彰显其教学功能价值,为内隐的“心智模型”与外显的“符号模型”之间建立可能的联系和发展。运用“联想与建构”“迁移与体验”“本质与变化”等教学策略,实现化学用语的教学从内容传递走向深度学习。     

例谈化学教学中想象能力的培养策略

想象是理解抽象的化学概念和理论的一条非常重要的途径,对于创造性思维的培养也具有重要的作用。通过对化学教学中若干具体案例的分析,指出培养学生想象能力的策略：运用形象直观的比喻,培养形象化想象能力;寻求不同事物间的共性,培养类比性想象能力;建立图像和模型之间的转化,培养空间想象能力;合理运用理想实验,培养假想过程想象能力。     

液体火箭发动机燃烧稳定性非线性理论

初步建立液体火箭发动机燃烧稳定性非线性场振子模型、均匀反应器声振模型、声学模式非线性相互作用模型和非平衡热力学模型, 分析了化学动力学激发的燃烧不稳定现象的规律. 分析表明: 高的活化能不利于燃烧稳定性; 燃气向周围环境的传热是重要的Hopf分岔参数; 燃烧室声学模式之间存在竞争与合作关系; 从非线性非平衡热力学可以推导出燃烧稳定性的热力学判据. 分析结果说明化学动力学是燃烧不稳定的重要激励机理.     

燃料电池的机理模型及控制建模的研究

根据直接甲醇燃料电池(DNIFC)的组成结构、工作原理,并运用电化学,流体动力学、热力学等学科理论,建立了DNIFC电池性能数学模型,并结合DNIFC实验数据进行仿真,结果表明这种数学建模是合理和有效的。由于数学模型的复杂性难以满足工程上对PNIFC控制系统的设计特别是实时控制需要的情况,本文提出一种基于最小二乘支持向量机建模算法,用具有RBF核函数的LS-SVM离线建立DNIFC电堆的非线性模型;仿真和实验结果表明了该建模方法具有建模简单、模型精度高等优点,亦证明了该算法的有效性和优越性。研究结果对直接甲醇燃料电池控制系统的建模和控制具有一定的实用价值。     

基于模型与建模的化学学习过程设计

在阐释模型分类、模型功能和建模学习的意义的基础上,以“浓度对化学反应速率的影响”之学习过程设计为例,说明在化学教学中通过确立建模目标、模型参数选择、模型建构及表征、分析、评价、调用、重构等活动,可有效提升学生心智模型与表达模型的内在一致性和有效性,促进学生对化学知识的有效探究和深度理解。     

以层层深入的问题引导计算思维模型建构* ——以“化学反应中含杂质物质质量的计算”为例

针对学生在学习“依据化学方程式的计算”中普遍存在的“机械记忆解题步骤、怠于探求问题背后深层原因、将化学问题沦为单纯的数学计算”等倾向问题,采用层层深入的问题设置来激发学生深度思维,促使学生将已有知识链条化、结构化,同时将内在的思维链条外化,逐步搭建解决问题的一般思维模型,以此促进学生对化学核心概念和原理的深度理解。在初步建模的基础上,进一步引导学生对“化学反应中含杂质物质质量的计算”的具体问题再次建模,逐步形成“依据化学方程式的计算”类问题的解决图式。调查数据表明,经过思维建模及其应用有效发展了学生的深度思维能力和问题解决能力。     

建模思想与解决化学问题能力的培养

建模是构建认识问题和解决问题的一种思想模型。运用这种思想模型认识和解决化学问题,对问题所给的材料提炼加工,结合所学的知识,建立模型,随后解决问题,利于培养学生的观察能力、对信息的理解、加工和归纳的能力及对科学家的思想和方法的领悟力。