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基于大概念统领的“有关相对分子质量计算”教学设计

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化学教与学 2024年第3期 32-35,89页

作者：方昊成上海市风华初级中学上海200072

以化学学科核心素养为导向,以化学史中化学式的形式和意义演进为主要情境,在“物质的组成”大概念统领下设计了“有关相对分子质量计算”的教学。在问题引导下,学生从探究出发,自主利用定量思维,以及实验、模型、证据推理等科学思维来... 详细信息

以化学学科核心素养为导向,以化学史中化学式的形式和意义演进为主要情境,在“物质的组成”大概念统领下设计了“有关相对分子质量计算”的教学。在问题引导下,学生从探究出发,自主利用定量思维,以及实验、模型、证据推理等科学思维来解决相关问题,从而让课堂充满化学内涵。

关键词：化学式计算大概念统领核心素养导向

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在真实情境和创新实验中进行问题解决教学——以“碳和碳的氧化物”复习课为例

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实验教学与仪器 2024年第2期41卷 22-25页

作者：方昊成上海市风华初级中学上海200072

在核心素养导向下,在“碳和碳的氧化物”复习课中,利用古法炼铜的真实情境进行实验的设计和创新,通过问题引导和问题解决,围绕实验构建知识结构,提升综合运用知识的能力。将该真实情境延伸为复习单元的主题,统整多方面知识体系,充分落... 详细信息

在核心素养导向下,在“碳和碳的氧化物”复习课中,利用古法炼铜的真实情境进行实验的设计和创新,通过问题引导和问题解决,围绕实验构建知识结构,提升综合运用知识的能力。将该真实情境延伸为复习单元的主题,统整多方面知识体系,充分落实初中化学核心素养。

关键词：碳还原氧化铜真实情境创新实验初中化学复习课

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金催化的精确量子化学计算

金催化的精确量子化学计算

作者：方昊成复旦大学

学位级别：硕士

量子化学理论计算可以应用到气相,溶液（溶剂化模型）,表面催化,固体晶体,热力学以及动力学等等方面,基本涵盖了所有的化学体系和化学家所关心的问题。发展到现在,量子化学的计算能力相比以前有了卓越而显著的提高。目前对于小分子的计... 详细信息

量子化学理论计算可以应用到气相,溶液（溶剂化模型）,表面催化,固体晶体,热力学以及动力学等等方面,基本涵盖了所有的化学体系和化学家所关心的问题。发展到现在,量子化学的计算能力相比以前有了卓越而显著的提高。目前对于小分子的计算,其精确度、可靠度都达到了甚至超过了实验水平。与真实体系比,能量的平均误差小于lkcal/mol,优化结构后键长的误差小于0.01A。不过量子化学计算也存在着一些问题,其中两个格外重要。首先,计算成本随体系大小和精确程度呈指数增长,计算的分子或体系越大,就越需要牺牲精度或者作出各种近似。其二,不同的计算方法在不同体系中的适用性也是不同的。有时不假思索地使用一种方法会导致计算误差变大,甚至出现定性错误。而且正因为可以使用的方法很多,所以会造成方法选择缺乏有力的依据。特别是对于化学家非常关心的非键作用力,多数DFT方法,包括PW91、PBE和B3LYP的表现是比较差的。现在出现了很多新方法,但大多数方法缺乏使用者普遍的认可。金历来被认为是化学惰性的,且在催化性能方面远不及铂族金属活泼。不过自从1983年Haruta等发现纳米金催化剂负载在氧化物表面具有极好的催化活性以后,有关金催化剂的研究与开发,就引起了人们极大的关注。影响金催化催化活性的丰要因素是分布在表面的颗粒或团簇的大小和载体。金催化的其中一项令人瞩目的成果是一氧化碳的低温氧化。最近金催化CO氧化的两种不同的反应机理引起了很大的争议：一种机理被称为“分解机理”,主要是当不活泼的氧化物如MgO作为载体时,氧分子会先断开氧-氧键形成O-Aux-O中间体,然后同CO反应;另一种机理被称为“协同机理”,金簇先同时吸附CO和O2形成Aux（OCOO）,后02把一个氧原子转移到CO上,剩下的另一个氧原子与金簇连接,最后这个留下的氧原子快速地与另一个吸附的CO反应生成CO2。近来金催化甲酸分解作为一种氢气源也受到了广泛的关注。甲酸催化分解的机理是非常值得探究的,它作为水-气转化（WGS）反应的关键步骤而受到了很大的关注。甲酸分解有两条路径可以选择,一条是脱氢路径（HCOOH→H2+CO2）,一条是脱水（HCOOH→H2O+CO）路径。在催化或非催化条件下,对两条路径选择性的讨论也是理论研究的重点。本论文第三章比较了42种DFT密度泛函计算金原子催化CO氧化的可靠性,并且使用了CCSD（T）/CBS方法作为计算的基准。有趣的是,文献中的常用方法如B3LYP、PBE、PW91等泛函并非是最好的选择。其他一些方法要么严重高估Au-CO（O2）的结合能,或者找不到重要的中间体和过渡态。双杂化的mPW2PLYP和B2PLYP泛函算出的关键中间体和实验结果非常接近,这既说明了方法的准确性又证明计算的反应机理的正确性。实验和理论的关键中间体的红外频率相互对应是对mPW2PLYP/MBS方法的极大支持。CAM-B3LYP、LC-BLYP（?）ωB97X泛函的整体表现也不错。精确的CCSD（T）/MBS//mPW2PLYP/MBS方法计算表明,金原子对CO氧化有非常好的催化活性。0K下总能垒只有4.8kcal/mol,298.15K下的自由能垒为20.9kcal/mol。本论文第四章是第三章工作的延续。对Au2和Au3催化一氧化碳氧化使用了mPW2PLYP/MBS方法,并与CCSD（T）/MBS//mPW2PLYP/MBS方法比较。从Au1-3催化CO氧化在CCSD（T）/MBS水平下的总能垒比较来看,Au3的催化活性最好,总反应能垒只有-6.5kcal/mol。而Au2的催化活性最差,总反应能垒有36.5kcal/mol。根据金簇奇偶性质的讨论,可以预测的是,奇数金簇能够很好地催化CO氧化,甚至CO氧化在Au3簇上可以自发地进行。但是Au2的活性不如奇数金簇好。本论文第五章使用mPW2PLYP泛函以及CCSD（T）/CBS方法计算了小的金簇催化甲酸分解反应。其机理涉及到复杂的路径竞争,在同一路径下也有三个能量相近的关键过渡态相互竞争。因而在不同Au簇下对机理的讨论需要如此精确的方法。Au1-3簇催化甲酸分解为CO2和H2在气相289.15K,CCSD（T）/CBS水平下的自由能垒分别是37.7、26.2和13.2kcal/mol。在甲酸溶液中,自由能垒变化不大,基本差异在5kcal/mol以内。但是溶剂化效应对于结构和极性性质非常敏感。在相似机理下Au4-6簇催化活性不如Au3簇。它们的关键过渡态能量呈高低锯齿排列,符合对金簇电子结构的奇偶性质讨论。总得来说,小的金簇,特别Au3簇是对HCOOH分解有非常好的催化活性。本论文第六章介绍了在氨气气氛中固态氮硼烷（AB）吸收6当量的氨气并液化的实验现象,根据实验现象并使用mPW2PLYP泛函方法对一

关键词：精确量子化学计算金催化 CO氧化甲酸分解氮硼烷的氨复合物

同方学位论文库评论

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从化学角度重新解读《石灰吟》

中学化学教学参考 2021年第14期 55-56页

作者：方昊成上海市风华初级中学上海200072

《石灰吟》是明朝民族英雄于谦创作的一首托物言志的传世之作。这首诗借煅烧石灰的过程反映出于谦所向往的百折不挠的坚强品质和博大为民的爱国情怀。

关键词：托物言志爱国情怀传世之作民族英雄坚强品质重新解读百折不挠《石灰吟》

基于化学学科核心素养考查溶液单元知识——一道源于“天气瓶的制作”的原创题编制

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实验教学与仪器 2021年第12期38卷 15-16,21页

作者：方昊成范标上海市风华初级中学上海200072 上海市静安区教育学院上海200070

化学教学价值取向正经历从“知识传授”“能力培养”到“素养为本”的转变,在这种理念的影响下,化学学习的方式也正在发生变化。但在实际命题时,核心素养落实得如何,往往难以考查。通过以“天气瓶的制作”为情境,编制一道原创题,旨在通... 详细信息

化学教学价值取向正经历从“知识传授”“能力培养”到“素养为本”的转变,在这种理念的影响下,化学学习的方式也正在发生变化。但在实际命题时,核心素养落实得如何,往往难以考查。通过以“天气瓶的制作”为情境,编制一道原创题,旨在通过问题的设置与解决考查学生的“证据推理和模型认知”能力,在对情境的阅读和探究中落实“科学探究和创新精神”,在问题的延伸中感悟“科学精神与社会责任”,从而实现在考查基础知识和基本技能及学科知识应用能力的同时,有效渗透学科核心素养的考核。

关键词：化学学科核心素养天气瓶原创题

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基于翻转课堂和分组合作的新形式试卷讲评课

化学教育（中英文） 2018年第3期39卷 54-54页

作者：方昊成上海民办建平远翔学校

试卷讲评是理科教学的重要组成部分，大多数教师习惯于从审题到解题孤军奋战，照卷讲题。而学生在课堂中鲜有互动，始终处于被动状态。“翻转课堂”就是一种既符合建构主义观点，又能让学生全身心投入的教学方式，小组合作学习也已是许... 详细信息

试卷讲评是理科教学的重要组成部分，大多数教师习惯于从审题到解题孤军奋战，照卷讲题。而学生在课堂中鲜有互动，始终处于被动状态。“翻转课堂”就是一种既符合建构主义观点，又能让学生全身心投入的教学方式，小组合作学习也已是许多教师在尝试的一种教学方法。“新形式试卷讲评课”是实践翻转课堂和小组合作学习的最好呈现形式。本课通过交流讨论一成果展示一师生质疑3个环节来进行。

关键词：小组合作学习讲评课课堂试卷翻转分组组成部分理科教学

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中华传统文化在化学教学中的应用

化学教育（中英文） 2021年第19期42卷 113-113页

作者：方昊成上海市风华初级中学上海200072

中华历史源远流长,科技和文化的闪光不胜枚举,其中有不少古代科学、哲学的萌芽与发展可以与化学教学结合。教师可以利用这些史料作为情境串联教学、作为课堂引入吸引学生、作为资料拓展学生视野。这些史料经过加工,还能增强爱国主义教育... 详细信息

中华历史源远流长,科技和文化的闪光不胜枚举,其中有不少古代科学、哲学的萌芽与发展可以与化学教学结合。教师可以利用这些史料作为情境串联教学、作为课堂引入吸引学生、作为资料拓展学生视野。这些史料经过加工,还能增强爱国主义教育,将德育带入课堂,落实中国学生发展的核心素养中的人文底蕴和科学精神。无论是新授课、复习课还是习题中,中华传统文化素材的情境都有其非凡的魅力。以下试举几例。

关键词：爱国主义教育核心素养课堂引入试举人文底蕴学生视野化学教学复习课

金原子簇及其催化CO氧化反应的精确量子化学计算

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金原子簇及其催化CO氧化反应的精确量子化学计算

中国化学会第27届学术年会

作者：石元坤方昊成李振华范康年复旦大学化学系上海市分子催化和功能材料重点实验室

＜正＞本工作采用各种DFT方法对金团簇以及Au原子催化氧化CO的反应进行了系统性的研究。研究表明旋轨耦合效应（SO）对正确计算Au原子簇的结构和能量是非常重要的。SO效应会影响

关键词：金团簇 CO氧化理论计算

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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基于近零能耗办公建筑光伏幕墙综合性能研究

基于近零能耗办公建筑光伏幕墙综合性能研究

作者：吴方昊安徽建筑大学

学位级别：硕士

光伏幕墙作为一种新型建筑材料,不仅可以充当建筑的围护结构,还能将太阳能转化为电能,为建筑运行提供所需的电力,从而降低建筑能耗。在当前办公建筑能源消耗巨大的背景下,开展对光伏幕墙的研究,并利用光伏幕墙对办公建筑进行近零能耗改... 详细信息

光伏幕墙作为一种新型建筑材料,不仅可以充当建筑的围护结构,还能将太阳能转化为电能,为建筑运行提供所需的电力,从而降低建筑能耗。在当前办公建筑能源消耗巨大的背景下,开展对光伏幕墙的研究,并利用光伏幕墙对办公建筑进行近零能耗改造,具有现实意义。由于光伏幕墙表面温度升高时,会影响光伏电池的光电效率,因此为了降低光伏幕墙的表面温度,光伏幕墙与建筑外墙之间会设置空腔用于换热,并且在光伏幕墙的上、下端为空腔设置了通风口。本文以合肥地区为例,对自然通风状态下的光伏幕墙展开研究,并利用光伏幕墙对办公建筑进行近零能耗改造,探究了光伏幕墙对办公建筑的影响。本文从光伏幕墙的空腔换热机理入手,对光伏幕墙空腔厚度为0.01m(25)0.2m范围内的空腔传热系数进行计算分析。其次利用Fluent软件对光伏幕墙进行CFD数值模拟研究,共建立了15个光伏幕墙工况模型,着重探究了不同通风口尺寸,不同进口风速,不同光伏幕墙高度对光伏幕墙的温度和光电性能的影响。研究结果表明,随着通风口尺寸的增加,光伏幕墙的空腔温度和表面温度逐渐降低,但是当通风口尺寸增加到一定程度,光伏幕墙的表面温度会趋于稳定,针对合肥地区12m高度下的光伏幕墙可采用0.7m的通风口尺寸。光伏幕墙的光电效率与通风口尺寸、进口风速均呈正相关,而与光伏幕墙的高度呈负相关。在光伏幕墙数值模拟研究的基础上,利用Design Builder软件对合肥地区某基准办公建筑进行能耗计算,并对其进行了近零能耗方案改造。在改造方案中,引入了光伏幕墙,探究了光伏幕墙的安装位置,以及光伏幕墙对建筑室内热舒适性和空调能耗的影响。研究结果表明,在合肥地区,最佳的光伏幕墙安装立面是建筑的南立面。光伏幕墙提升了建筑的热舒适性,还降低了建筑的空调能耗。虽然使用单一立面光伏幕墙的方法并不能有效提高建筑的本体节能率,但是配合高效能空调系统和照明系统,以及屋顶光伏,是可以实现夏热冬冷地区近零能耗建筑本体节能率20%,综合节能率达到60%的能效指标。图[35]表[16]参[82]

关键词：光伏幕墙 CFD数值模拟光电性能近零能耗能效指标