化学学科核心素养导向下的“化学平衡”教学研究

为了克服现行教材编写的不足及现有教学研究的局限性,在“化学平衡”主题教学中设计和实施“素养为本”的有效课堂教学策略。引导学生从宏观上认识可逆反应及化学平衡状态,再从微观上对化学平衡进行解释。通过猜想、演算、验证、推广等探究活动认识化学平衡常数,从而实现化学平衡的定性分析到定量判断。通过“收集证据、提出假设、构建模型、模型预测和实验验证”等活动探究外界条件对化学平衡的影响,创新了“勒夏特列原理”的认识方式。整节教学中设计“以真实情境为载体,以具体问题为驱动,以实验事实为证据,以思维模型为导向”的基本教学程序,让学生在系列探究活动中逐步发展化学学科核心素养。     

中国台湾地区“化学平衡”主题教学研究现状分析

以“化学平衡”为研究对象，筛选中国台湾地区从1991年到2022年与该主题相关的研究成果，得到期刊论文11篇、硕士论文22篇，发文者皆来自于高校。对样本论文的研究范式、研究方法、研究对象、研究类型、研究内容等5个角度进行分析发现：中国台湾对“化学平衡”的研究，多采用定性与定量相结合的实证研究，研究内容包括学生的概念理解、心智模式和教学策略等，聚焦学生的认知过程，关注实验创新和教育技术的融合。对比海峡两岸对“化学平衡”的研究发现同中有异，据此提出了相关建议，以期为该主题的教学和研究提供参考。     

利用手持技术探究浓度对化学平衡的影响

为便于学生深入理解化学平衡知识点,借助手持技术,在教材的基础上,从定性探究单一浓度对Fe3+-SCN-平衡体系化学平衡移动的影响转化为定量探究多个浓度对化学平衡移动的影响,同时还探究了加入晶体后对化学平衡移动的影响。并通过对实验现象及图表的分析得出了随着加入硫氰化钾的浓度和质量的增加,化学平衡往正反应方向移动的程度增加的结论。     

化学平衡的信息化教学工具研究——以合成氨为例

针对现行化学平衡教学中存在的突出问题，研发了一款以合成氨为例的化学平衡知识学习和习题验证的教学软件。该软件采用了可视化的技术，用柱状图、曲线、数据来展示反应达到平衡的动态变化过程，便于学生从反应平衡的图像和数据中获取信息并进行推理，从而认知化学平衡的原理。该软件不仅能用于化学平衡各概念的教学，也能为化学平衡习题课的讲解创设必要的教学情境。     

用化学平衡常数证明影响化学平衡的因素

在中学化学影响化学平衡条件的教学中,依据中学化学教材介绍的化学平衡常数表达式,来分析和证明影响化学平衡移动的因素,这是一种新教法。此教法能使学生快速明白和快速判断化学平衡移动的方向。同时,还能使学生进一步理解化学平衡常数的意义。     

高中化学新授课“先学后教、以学定教”有效教学模式的研究与应用

阐述了以“学生化学学习需求和发展为中心、教师为主导”的高中化学新授课“先学后教、以学定教”有效教学模式的内涵,即教师以“相信学生是重要的学习资源”为前提,课前至少经历2次“学与教”的设计,学生至少经历2次“学”即课前“先学”和课堂“再学”的过程.阐述了该模式的师生角色定位(包括教师的2次教学设计要求、学生的“先学”和“再学”要求)、实施要求(包括学案设计要求和课堂教学流程)以及评价特点.     

以热力学为主线的无机化学反应原理教学内容再思考

针对大学无机化学教材虽讲授热力学初步原理但应用不足的实际情况,以化学反应过程Gibbs自由能变化?r Gm?为主线,处理以离子反应为特征的沉淀溶解平衡、氧化还原平衡、酸碱平衡及配位平衡,使学生从热力学角度理解和认识“化学平衡”,克服以化学反应速率动力学引入和描述“化学平衡”导致的弊端,实现对“化学平衡”本质认识及在以离子反应为特征反应体系中的应用,期待构建热力学主线下的无机化学反应原理教学内容。     

引导学生从“要学”到“会学”

教师的教是为了学生的学。学生“不要学”,教师就应设法调动他们学习的积极性和主动性。学生“不会学”,教师就应指导他们掌握科学的学习方法。引导学生从“要学”到“会学”,从而达到“会”的目的。     

对氯化钾影响平衡问题的商讨

在医用化学教材“化学反应速度和化学平衡”一章中,讨论浓度对化学平衡影响时采用化学反应: FeCl3+3KCNS⇋Fe（CNS）3+3KCl 然后分别加入三氯化铁、硫氰化钾、氯化钾,利用溶液颜色的变化来判断浓度对化学平衡移动的影响（不少大中专实验教材都采用了这个实验）。笔者认为其中加入氯化钾使溶液颜色变浅,是“由于增加生成物浓度使平衡向左移动”这一解释欠妥。     

对《浓度影响化学平衡描述》的几点补充

较系统地阐述了单一物质浓度影响化学平衡状态的积分形式及其图解特点；进一步发展了向化学平衡体系同时引入多种物质时的微分式和积分式；指明浓度因素影响化学平衡状态移动是一个“敞开”和“封闭”的交替过程，状态沿等Ｋｘ曲线锯齿状移动。     

从课程标准到单元学习目标*——以化学学习单元设计为例

将课程标准转化为学习目标是进行单元设计的核心问题。基于北京市十一学校化学学科在不同化学学习模块中的单元教学实践,总结了将课程标准转化为学习目标的通用策略,包括基于课程标准的关键词解构,基于核心素养的单元核心重构,基于单元学习任务的学习者目标的转化,以及学习迁移和学习建构的互补。这一方法对于化学学科不同模块下的学习单元设计乃至其他学科都具有一定的通用性。     

化学专业学生线上学习平台和学习效果评价研究*

从学生视角简要介绍了钉钉、腾讯会议、腾讯课堂、中国大学MOOC、QQ群等多个在线学习平台的特点和使用方法。基于2020年第一学期高校开展线上教学的实践,通过对化学及相关专业本科生进行问卷调查,发现由于缺少纸质教材、师生互动不便、网络平稳性差、学生听课时自控力不好等原因,学生对居家线上课堂听讲情况、学习态度等的自我满意程度较在校学习时差,一定程度上影响了学生线上专业学习的效果。基于调查结果,从专业教师和学生2个方面就提升线上教学效果提出了建议。     

高中生化学学习动机、学习效能感与学习成绩的关系调查研究

通过借鉴和优化国内外学习动机、学习效能感与学习成绩的关系问卷,调查了武汉某中学220名高二学生化学学习动机和学习效能感与学习成绩的关系。通过对回收问卷进行描述性统计、t检验、相关分析和中介效应检验等,得出以下结论：（1）高中生化学学习动机和学习效能感均处于中上等水平,其中化学学习动机由内部动机和外部动机共同主导,学习效能感由学习能力效能感主导。（2）不同性别学生在内部动机和学习效能感及各维度上存在显著差异,且表现为男生得分普遍高于女生;不同班级学生在化学学习动机、学习效能感及各维度上均无显著差异。（3）高中生化学学习动机、学习效能感和学习成绩及其各维度间均存在显著的正相关。（4）高中生的学习效能感在化学学习动机和学习成绩间有部分中介效应,具体效应值为0.132,且学习效能感2个维度中的学习能力效能感（效应为0.131）与学习行为效能感（效应为0.132）的中介效应相当。     

不同学业水平学生化学自我调节学习策略的比较研究

利用自编的《化学自我调节学习策略量表》对北京市684名高中生的调查研究显示：自我调节学习策略与学业成绩优、差显著性相关,与成绩中等几乎不相关。动机策略维度上：优等生内在动机较强;学困生缺乏基本学习兴趣;中等生动机不明确。认知策略维度上：优等生主动性较强,思维方法多元,知识结构性较强;学困生没有良好学习习惯,方法单一,知识点零散;中等生对知识加工深度不够。管理策略维度上：优等生对时间、“纠错本”、实验操控等管理能力较强;学困生各方面管理能力都欠缺;中等生管理能力有待提高,并对此提出了相应的教学对策。     

Generative Adversarial Learning of Protein Tertiary Structures

Protein molecules are inherently dynamic and modulate their interactions with different molecular partners by accessing different tertiary structures under physiological conditions. Elucidating such structures remains challenging. Current momentum in deep learning and the powerful performance of generative adversarial networks (GANs) in complex domains, such as computer vision, inspires us to investigate GANs on their ability to generate physically-realistic protein tertiary structures. The analysis presented here shows that several GAN models fail to capture complex, distal structural patterns present in protein tertiary structures. The study additionally reveals that mechanisms touted as effective in stabilizing the training of a GAN model are not all effective, and that performance based on loss alone may be orthogonal to performance based on the quality of generated datasets. A novel contribution in this study is the demonstration that Wasserstein GAN strikes a good balance and manages to capture both local and distal patterns, thus presenting a first step towards more powerful deep generative models for exploring a possibly very diverse set of structures supporting diverse activities of a protein molecule in the cell.     

Machine Learning Methods in Drug Discovery

The advancements of information technology and related processing techniques have created a fertile base for progress in many scientific fields and industries. In the fields of drug discovery and development, machine learning techniques have been used for the development of novel drug candidates. The methods for designing drug targets and novel drug discovery now routinely combine machine learning and deep learning algorithms to enhance the efficiency, efficacy, and quality of developed outputs. The generation and incorporation of big data, through technologies such as high-throughput screening and high through-put computational analysis of databases used for both lead and target discovery, has increased the reliability of the machine learning and deep learning incorporated techniques. The use of these virtual screening and encompassing online information has also been highlighted in developing lead synthesis pathways. In this review, machine learning and deep learning algorithms utilized in drug discovery and associated techniques will be discussed. The applications that produce promising results and methods will be reviewed.     

问题式教学和案例教学在普通化学教学中的综合应用——自发热贴发热原理中的基础化学

In this article, the topic of "chemical principles in warmer pad" is used as an example to illustrate how problem-based learning (PBL) and case learning (CL) are used in the teaching of general chemistry. We take the advantages of PBL to arouse the studying interests of students in the casing learning atmosphere. Moreover, the teacher leads the discussion. By using these two teaching methods properly, students' active learning ability, the skills of analyzing and solving problems, as well as the comprehensive practical ability can be improved.     

非正式环境下的化学探究学习*——以博物馆为例

依据任务驱动学习理论,选择苏州博物馆中的金属材料藏品制作化学探究学习任务单,以“寻找金属文物”“金属铸造奥秘”“金属文物防护”等3个主题任务引导学生在博物馆中学习化学,使得化学探究学习兴趣更盎然、观察更仔细、思辨更深入、学习更自主。     

游戏化学习能促进化学学业成就吗* ——对国内外32项化学游戏化学习研究的元分析

国内外研究者在探究化学游戏化学习对学业成就的影响方面做了大量工作,至今没有一致的结论。鉴于此,采用元分析方法对近10年国内外32项化学游戏化学习研究(共37项研究结果)进行定量分析。研究表明:(1)总效应量为0.730,说明游戏化学习对化学学习成就有中等偏上的积极影响;(2)非电子游戏和教学活动游戏的学习效果比电子游戏及混合式游戏的学习效果更显著;(3)游戏化学习在中学学段的应用对化学学习成就有显著的正向影响;(4)化学游戏化学习更适合应用在中小班规模。并提出推进化学游戏进课堂和改进化学游戏化学习的建议。     

研究性高分子化学实验课程改革探索

首先论述了研究性高分子化学实验的重要性及其研究现状,根据现有研究的空白,结合具体的高分子化学实验《有机玻璃制备》,详细论述了研究性高分子化学实验各环节的设计、实施及其作用。根据本文可直接实施研究性《有机玻璃制备》实验,并可推广至其他高分子化学实验研究性方案的设计和实施。通过此研究性高分子化学实验课程的改革,不仅提高了学生的动手能力,而且提高了学生独立思考、发现问题的能力,强化了理论与实践的结合,深化理论知识的理解和吸收,综合训练了学生的科学研究能力。