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关键词： 鲁科版教材   A-level教材   教材分析   核心素养   有机化学  

摘要： 随着2018年1月《普通高中化学课程标准(2017年版)》的面世,2020年素养为本的新课程教材也随之面世,我国正处于新课标、新教材和素养为本的课堂教学相对接的关键时期,如何依据新课标、新教材展开“素养为本”的课堂教学成为广大一线教师最关键的任务。本文正是在这样的背景下展开了2019年版鲁科版教材和2014年版A-level教材两版本教材的分析,并基于教材分析展开了基于核心素养的教学策略研究。前两章内容主要是介绍本研究所做的准备工作,第一章介绍了选题的背景、研究的意义,并且对国内外“教材分析”“教学策略”“核心素养”等主题内容进行了文献综述,确定了本研究的研究思路与方法,第二章主要对“教科书”“比较教育学”“核心素养”等进行了概念界定,确定了本研究的理论基础。第三章首先搭建出教材分析的整体框架,在整体框架的指导下分别从横向要素维度(内容的情境性、内容的开放性、内容的过程性、内容的支架体系)和纵向水平维度搭建出具体维度的教材分析框架,并构建出教材分析的具体步骤。第四章运用教材分析框架对鲁科版教材和A-level教材两版本教材有机化学主题部分内容从横向要素维度和纵向水平维度进行了教材内容的统计,并根据统计结果分析出两版本教材在有机化学领域落实核心素养的具体方式。第五章是根据两版本教材的分析结果提出了促进素养落实的5条教学策略:注重留白作用,提升核心素养水平;注重反应原理,贯彻授人以渔思想;注重模型构建,整合知识系统化;注重情境导入,促进学生吸收;注重宏-微-符三重表征的应用,贯彻化学学习理念。第六章是对研究成果的总结、研究不足之处以及对未来的展望,最后从教材编写和课堂实践两个层面提出了研究启示。

关键词： 高中化学   教科书   有机化学   分析比较  

摘要： 化学作为高中时期的核心课程之一,不仅能培养学生的科学素养,还能促进学生全面发展。化学教科书是学习化学的重要载体,为学生能够清晰地理解基本物质概念提供有益的方法,学生可以通过阅读化学教科书来探究化学物质的特性和化学反应现象。本文采用内容分析法、文献法、比较分析法等方法,比较和分析了我国人民教育出版社出版的高中化学教科书必修二和选修五(有机化学基础)跟蒙古国中学化学教科书《化学IX》、《化学X》、《化学XI》中“有机化学”部分的内容分析、内容呈现方式和实验等几个方面的优缺点。借鉴蒙古国教科书的优势并加以整合,为我国有机化学教科书的改进提供合理建议。教学资源打破仅适用教科书的局限,拓宽教师的眼界,使一线教师能够紧跟国际化教育的步伐,并为我国化学教师和教育工作者提供启发性思维。研究结果显示,我国人教版教科书的优点有以下几种:1.有机化学内容所涉及的广度较大,对知识的讲解比较详细。2.呈现方式上,栏目设置对于拓展型栏目的重视足以体现对学生眼界的培养意识;插图侧重实验图和微观过程、原理及模型图,有利于学生掌握和理解课本的基础知识;例题结构层次清晰,习题编排综合程度较强,范围较广。3.实验较重视培养学生实验动手操作能力、实践能力和创新能力。而蒙古国教科书的优点有以下几种:1.有机化学内容每章每节所要学习的内容和目标,体现了教科书的领导作用。2.呈现方式上,栏目设置侧重总结型栏目,有助于学生形成清晰地知识框架;插图注重生产生活图,有利于学生对化学与实际生活的联系;例题习题有限衔接,结构清晰、层次分明。3.实验注重生活性以及实验过程的细节性和安全性。依据研究结果提供以下参考建议:1.给学生呈现学习目标;加强教科书内容与科学技术、社会、环境间的联系,注重STSE理念的渗透。2.增加“提示”栏目,给学生普及生活常识,激发学生学习兴趣。3.多用生活中实例的图片,更多的让生活与化学相结合。4.增加例题的数量,使例题与习题有效衔接。5.实验的操作设置安全警示图,实验采取生活化。

关键词： 情境教学   有机化学   核心素养  

摘要： 有机化学的教学中充斥着大量的方程式和实验,且有机化学知识点繁多。若一味让学生强行记忆,教学效果收效甚微,而且不利于培养学生的核心素养。有机化学与生活息息相关,若能为学生创设良好的情境,让学生在真实情境中结合理论知识来学习有机化学,不仅能增强学生学习有机化学的乐趣,也能促进学生化学学科核心素养的形成和发展。

关键词： 有机化学   高中化学   教学策略   认知模型  

摘要： 高中生具有良好的认知模型能力,能够令学习过程更加轻松高效。高中有机化学教学作为培养学生认知模型能力的主要阵地,教师将有机化学教学与认知模型深度融合到一起,优化教学策略,革新教学观念,在课堂上渗透核心素养教育,鼓励学生积极建构、分析与运用模型,健全学生思维品质,提升有机化学的理论教学质量与实验教学质量,进而健全完善高中化学有机化学教学体系,强化高中化学教育意义。

关键词： 隔壁精馏   环戊烷分离   萃取精馏   参数优化  

摘要： 当前国内炼化一体化产业进程不断加快,乙烯产能连年攀升,C5副产物分离装置和产品数量也随之增加。有报告预计2021年裂解C5产能将增长14.3%,因此,提高C5资源利用率、开发新型节能工艺将成为炼厂竞争力提升的关键。目前戊烷分离项目多采用一般精馏技术获取相应的产品,流程较为繁琐且分离装置能耗高,如何对现有装置进行合理改造,优化生产路线显得至关重要。本文结合原有的环戊烷分离项目,提出隔壁精馏流程的设计思路。环戊烷分离工艺分为预处理单元和环戊烷提纯单元,利用Aspen Plus软件分别模拟常规四塔精馏流程和双塔隔壁精馏流程。借助灵敏度分析初步优化隔壁精馏塔的多个设计变量,在此基础上通过响应面法对各个变量进行全局优化,根据拟合后的响应函数,得到隔壁精馏塔的最佳工艺参数。基于不同溶剂对共沸物系相对挥发度的影响和价格因素,筛选DMF(N,N-二甲基甲酰胺)作为环戊烷/2,2-二甲基丁烷体系萃取剂。环戊烷提纯单元主要通过萃取精馏工艺获取环戊烷产品,将萃取精馏技术与隔壁精馏塔结合,构造出隔壁萃取精馏塔模型,并采用响应面法对工艺参数进行优化。对比两种流程,环戊烷分离隔壁精馏技术具有显著优势:一是简化了分离流程,将原有的四塔流程改进为双塔流程;二是整体的投资成本与CO排放量分别降低了15.2和22.2个百分点,改善了经济效益和环境效益。由两种流程的温度、组成、流率分布结果可以看出,隔壁精馏塔一方面克服了传统分离流程塔壁温差过大的缺点,提高能量利用率;另一方面减少了返混效应,提高精馏效率。根据有效能分析结果,隔壁精馏流程比原有的分离流程提高了5%的热力学效率。文中设计的隔壁精馏流程基于炼厂环戊烷分离项目,具备实际改造条件。

关键词： 低共熔溶剂   萃取精馏   溶剂筛选   机理分析   汽液相平衡试验  

摘要： 乙腈-水(强极性共沸体系)、正己烷-甲基环戊烷(非极性近沸体系)的分离具有深厚的工业背景。随着近年国家对化工行业提出节能降耗、绿色低碳的要求,传统萃取精馏技术不符合化工行业发展趋势。近年新兴研究的热门材料低共熔溶剂(DESs)具有价格低、绿色无污染的优点,并且可用于萃取精馏。目前DESs的合成机理和强化萃取精馏分离机理的研究较少,缺乏理论性指导。准确快速筛选出合适的溶剂也是DESs应用于萃取精馏的关键点。基于以上问题本文为减轻溶剂筛选的工作量通过计算机辅助(COSMO-SAC模型)计算DESs对体系的无限稀释活度系数,并以无限稀释状态下的溶解度及选择性为指标进行溶剂筛选。合成筛选的溶剂并测定物性。分别测定两体系与DESs的三元汽液相平衡实验数据并进行热力学关联。通过相图分析预测模型的可靠性及溶剂的可行性。使用FT-IR及分子间作用能研究了DESs的合成机理,使用σ-profiles谱图、分子间作用能、独立梯度模型研究了DESs的强化分离机理。通过COSMO-SAC模型分别对两体系筛选了两种性能指标较高的DESs。成功合成了所筛选的DESs,通过物性测定准确对DESs进行定义。使用NRTL模型成功关联了含DESs的三元气液相平衡实验数据,通过与传统溶剂相图对比,验证了DESs作为萃取剂的可行性,并为萃取精馏工艺的设计和优化提供了数据基础。通过对比实验数据与预测模型的偏差验证了筛选方法的可靠性。通过FT-IR、分子间作用能分析证明了DESs的合成主要是分子间形成了氢键,并且表现为强氢键作用。通过独立梯度模型分析发现DESs对体系1(水+乙腈)表现为氢键作用,DESs对体系2(正己烷+甲基环戊烷)表现为范德华作用;使用σ-profiles谱图、分子间作用能分析发现DESs对体系1中水、DESs对体系2中甲基环戊烷具有更高的溶解度及选择性,DESs的加入可达到强化分离的目的。DESs的合成机理及其强化分离机理分析可为今后该类溶剂在萃取精馏中的设计方案提供指导。

关键词： 成果导向理念   线上教学   有机化学  

摘要： 以"有机化学"课程为例,介绍了成果导向理念指导下的线上教学实践,并对教学效果进行了对比评价。通过教学环节设置、教学活动实施及学习效果评价等方面的各项措施,使学生明确学习目标,帮学生达成学习成果。通过分析近三届学生的同期学习数据,从预习完成率、课堂到课率及测验成绩等方面比较了线上教学与线下课堂的教学效果,发现有机化学线上教学初步实现了与线下课堂实质等效的目标。

关键词： 有机化学   SOLO分类理论   思维水平  

摘要： 有机化学是高中化学课程中重要的组成内容,它与人类的健康、物质生活、科学技术息息相关,因此学好有机化学基础知识是非常有必要的。在新一轮的课程改革中,针对学习有机化学知识学生需具备的思维能力的要求有所提高,如何合理设计有助于提高学生思维水平的有机化学教学就显得尤为重要。SOLO（Structure Of Observed Learning Outcome）分类理论是一种从思维方式和反应水平两个维度来描述学生认知发展的理论,因此它能为完善当前课堂教育评价体系提供一些思路,并能为高中有机化学的教学给予比较有说服力的理论框架结构。笔者研读所查相关文献资料,进行基于SOLO分类理论有机合成教学研究。本研究主要涵盖以下几个方面:首先利用SOLO分类理论对《高中化学课程标准（2017）》中针对高中有机化学选修模块的学业要求以及近14年来全国卷1中高中有机化学选修五的相关试题进行分析;其次基于SOLO分类理论设计测试题检验教学效果;最后以人教版选修五第一章第四节研究有机化合物的一般步骤和方法、第三章第二节醛以及第三章第四节有机合成为例构建基于SOLO分类理论的高中有机化学教学设计,并展开教学实践。得出结论如下:一、国家对高中有机化学选修模块学生思维水平的要求主要集中在单点结构水平、多点结构水平以及关联结构水平,对抽象拓展结构水平要求不大;二、SOLO分类理论不仅可以评价学生的思维水平,而且还能够指导教学目标的确立,确定适宜的教学重点以及选择合适的教学方法等;三、SOLO分类理论应用于有机化学的教学实践中可以明显地促进学生的思维能力的发展。其中优等生的思维水平由关联结构水平向抽象拓展结构水平过渡;中等生由多点结构水平向关联结构过渡;后进生由比较均匀地分布于单点结构和多点结构水平转变为全部分布于多点结构水平。教学实践前后男生在有机化学模块的思维水平略高于女生,因此,在教学过程中任课教师应该更加关注女生思维水平的变化。四、SOLO分类理论可以丰富教学评价手段,克服传统课堂教学评价大多比较单一的缺陷,有效准确地检测出学生的思维水平层次。

关键词： 有机化学   应用型人才   教学改革  

摘要： 有机化学作为理工科专业尤其是材料科学与工程专业的一门必修基础课,重点介绍基本的理论知识和实验技能,学生掌握此门课程,对后续学习乃至走上工作岗位都具有非常重要的意义。针对有机化学本身的学科特点,同时为更好地适应新时代的人才培养模式,吸取前辈的教学经验,同时结合这几年教学中遇到的困惑,对有机化学这门课程进行了相应的教学改革,旨在提高理工科学生的培养质量,更好地适应新时代职业对大学生提出的要求。

关键词： 厌氧发酵产酸   挥发性脂肪酸   液-液萃取   pH调控产酸   碳链延长  

摘要： 近年来,以有机废弃物为原料,通过厌氧发酵方法制备生产挥发性脂肪酸（Volatile Fatty Acids,VFAs）引起了研究者的关注。VFAs是以液态的形式存在于发酵液中,如何在发酵液中高效分离VFAs,仍是目前的主要技术难题。基于此,本论文采用液-液萃取法对模型溶液和发酵液的分离开展相关研究工作。在传统有机溶剂中加入离子液体作为萃取剂,研究和对比了各萃取体系对VFAs的萃取性能,详细考察并优化了萃取工艺。通过红外光谱,分析了萃取前后有机相的变化。对不同温度下萃取过程进行研究,获得了相应的热力学参数。为后续在发酵液中分离VFAs提供依据的基础上,以厨余垃圾为原料,在不同初始pH下进行厌氧发酵产酸生产VFAs实验,在30℃下进行了碳链延长产己酸实验。对几种类型的发酵液萃取实验条件进行优化,以提高其萃取率和选择性。得到结论:当萃取时间超过120 min后,萃取率不再随时间而增长;在两种离子液体([P666,14][Cl]和[P666,14][Phos])中,[P666,14][Cl]体系对VFAs萃取率更高,且受pH影响较小;在三种稀释剂中（正辛醇、十二烷和矿物油）中,[P666,14][Cl]+十二烷体系萃取率最高,[P666,14][Cl]+矿物油体系对己酸的选择性好;pH越高,VFAs的萃取率越低;多级萃取时,[P666,14][Cl]+十二烷对VFAs承载能力最高,对乙酸、丁酸和己酸的总萃取量分别为11.5、14.5和30.0g/L;[P666,14][Cl]对VFAs的萃取为放热过程,可在常温下进行。在初始pH调控厌氧发酵产酸实验中,在pH为11时获得最高VFAs总量,为20.8 g/L;在pH=10时为乙酸型发酵,pH=7时为丁酸型发酵,pH=11时为混合型发酵;对于[P666,14][Cl]+十二烷体系,对乙酸和丁酸的最适萃取条件均在相比为2/1,离子液体添加量为10%取得,萃取率分别为44.3%和66.0%;相较于模型溶g/L时,发酵液中存在其他物质会降低萃取率;离子液体添加量4%时,萃取相对VFAs的选择性强,而离子液体添加量8%时,总萃取率更高。对于[P666,14][Cl]+矿物油体系,离子液体添加量和相比越高,对VFAs的萃取率越高;根据离子液体与VFAs的摩尔之比,筛选出了VFAs在不同浓度下的最佳萃取条件;乙醇和油脂对己酸分离影响较小,乙酸、丙酸、丁酸浓度越高,对己酸萃取影响越明显,Na Cl对己酸萃取抑制最显著;在多种VFAs混合模型溶液中,相比为1/1时有利于获得高纯度的己酸;对于碳链延长发酵液,添加量4%时选择性更高,己酸纯度高;以VFAs总量为目标时,使用8%组萃取剂,可以获得萃取VFAs总量的最大值。