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高中化学教学中元认知能力的培养策略研究

高中化学教学中元认知能力的培养策略研究

作者：曹端喜华中师范大学

学位级别：硕士

高中生化学学习元认知能力指的是:学生在化学学习的过程中,根据特定的学习任务选择合适的认知策略,及时评价、反馈学习过程,及时调整认知策略,独立地去获取信息、加工和利用信息、分析和解决实际化学问题的一种心理特征。是一种高级的... 详细信息

高中生化学学习元认知能力指的是:学生在化学学习的过程中,根据特定的学习任务选择合适的认知策略,及时评价、反馈学习过程,及时调整认知策略,独立地去获取信息、加工和利用信息、分析和解决实际化学问题的一种心理特征。是一种高级的自我控制体系,体现出建立在化学学科知识和思想上的综合素质。培养学生的化学学习元认知能力是当今教育改革的现实要求,是学校教育发展的首要任务,是学生自我发展的内在需求。以此为目标,本研究围绕什么是元认知理论、元认知与化学学习能力之间有何关系、现阶段高中生的元认知能力现状如何以及提高学生在化学学习中的元认知能力策略等4个核心问题,分别通过文献法、调查法和实验法展开研究。本研究论文共分为五个部分:第一部分是绪言,主要阐明了研究的背景与意义,介绍了研究内容和研究方法;第二部分是元认知基础理论,梳理了元认知概念的发展历程,阐述了元认知的内涵,提炼出元认知在学习中的作用,并思考了在化学学习中培养元认知能力的意义;第三部分是高中生化学学习元认知能力现状调查分析,首先阐明了调查目的与意义,然后介绍了调查对象和调查方法,并描述了调查问卷的信效度及相关性,最后结合访谈结果对调查结果数据进行描述,作出初步分析,同时还描述了学生的化学学习元认知能力与其学业水平成绩的相关性;第四部分是培养高中生化学学习元认知能力的实践,通过调查现状中发现的问题,从教师的教学角度提出了培养化学学习元认知能力的策略,并从其中选取具有代表性的策略进行实践实验研究,验证培养策略的有效性;第五部分是研究结论与反思,对全文进行了总结和整理,介绍了研究结论、特点和创新点,并提出了研究的不足和展望。研究结论如下:(1)学生的元认知体验水平较高,说明具有较好的学习态度,重视学习方法和学习效率,但没有足够的元认知策略知识,缺乏元认知监控能力,导致整体元认知能力处于中等水平。同时,还存在对教师依赖性较强,自主性较欠缺,对学习没有自我监督和反思总结的习惯等问题。(2)影响高中生化学学习元认知水平的因素主要有性别、班级层次和学生层次。且随着班级水平和学生水平的提高,学生的元认知能力也逐渐提高。同时元认知能力与学业水平成绩呈现高度的正相关。(3)结合调查现状的分析结果,从教师教学的角度,提出知识传授与出声思维相结合、启发式提问与自我提问并举和错题订正与反思总结一起抓等三项培养策略。并以第三项培养策略作为依据,进行元认知能力训练的实践研究,研究结果表明在化学教学中实施该培养策略是有效可行的。本研究较为系统地梳理和归纳了元认知理论的发展史,并思考与本研究相关的研究,作为参考、整理思路,顺利开展了本研究。从较为全面地对高中生的元认知能力现状展开调查,到结合实际情况提出培养策略,再到最后进行实践研究,得出结论。整个研究过程思维缜密,结论真实可靠,在研究的方法和深度方面较原研究均有所突破,对新高考背景下的化学课堂有效教学具有一定的指导作用。

关键词：高中生化学学习元认知能力培养策略

用于细胞电生理分析和动物嗅觉机器人的检测与控制系统的研究

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用于细胞电生理分析和动物嗅觉机器人的检测与控制系统的研究

作者：曹端喜浙江大学

学位级别：硕士

细胞传感器以活细胞作为敏感元件,用于检测外界刺激引起的细胞内外微环境和各类参数的变化,如动作电位、细胞电阻抗、胞外酸化率等。常用的细胞传感器包括用于检测细胞电生理参数的微电极阵列传感器(Microelectrodes Array, MEA),用于... 详细信息

细胞传感器以活细胞作为敏感元件,用于检测外界刺激引起的细胞内外微环境和各类参数的变化,如动作电位、细胞电阻抗、胞外酸化率等。常用的细胞传感器包括用于检测细胞电生理参数的微电极阵列传感器(Microelectrodes Array, MEA),用于检测细胞电阻抗的细胞阻抗传感器(Electric Cell-substrate Impedance Sensor, ECIS),以及用于检测细胞胞外离子浓度变化的光寻址电位传感器(LightAddressable Potentiometric Sensor, LAPS)。细胞传感器对于能够引起细胞电化学变化的化合物具有高灵敏度,提供长时、高通量、无损无标记的监测。本论文设计了基于MEA传感器的细胞电生理分析系统,并将其应用于药物筛选。动物嗅觉机器人是指具有嗅觉感知功能的动物机器人,其功能上包括基于“脑-机”接口的动物嗅觉传感器和基于“机-脑”接口的动物机器人。其中基于“脑-机”接口的动物嗅觉传感器是指利用植入式微电极记录哺乳动物的嗅觉神经信号,通过对其神经元活动进行分析解码,实现气味检测与识别;基于“机-脑”接口的动物机器人是指利用动物的反射行为,从动物的感受传入或神经支配入手进行人工干预,实现对动物的运动和某些行为的控制。动物嗅觉机器人作为国际范围内的前沿研究课题,汇集了神经学、行为学、计算机等多学科的研究成果。本论文基于植入式微丝电极与Wi-Fi技术提出了大鼠嗅觉机器人,实现了对多种气味的检测以及对大鼠初步的行为控制。本论文的主要内容和创新点在于：1.深入研究了细胞电生理检测和动物嗅觉机器人的设计方法,并应用于细胞和大鼠机器人检测和控制系统的设计本论文系统地研究了心肌细胞电生理基础,建立了细胞-MEA电极界面模型;基于该模型设计了一种32通道的MEA芯片和检测电路,用于心肌细胞胞外动作电位的检测。分析了哺乳动物嗅觉系统的生物学结构和动物机器人的原理,研究了动物嗅觉机器人的实现机理,用于其检测和控制系统的设计;该检测和控制系统被证明具有良好的灵敏度和稳定性,满足了实际应用的需求。2.设计了基于微电极阵列传感器芯片记录细胞电生理参数的检测系统本文基于设计的32通道MEA芯片,面向不同的实验需求和应用场景,分别实现了32通道有线和8通道无线细胞电生理分析仪;32通道细胞电生理分析仪采用NI采集卡作为数据采集器,数据通过USB 2.0传输给计算机进行显示、记录和后期处理;8通道细胞电生理分析仪采用Wi-Fi技术进行数据传输,实验者可在iPad端进行实验操控和数据记录。完成了仪器系统性能参数的标定,在MEA芯片上培养原代心肌细胞,检测了典型药物作用下心肌细胞动作电位的变化。实验表明,本文设计的细胞电生理检测系统满足了应用的需求。3.设计了结合植入式微电极与Wi-Fi的用于大鼠嗅觉机器人的检测和控制系统本文结合16通道微丝阵列电极和Wi-Fi技术,提出了大鼠嗅觉机器人。该大鼠嗅觉机器人利用植入式微丝电极同步记录8／16通道嗅觉神经信号,进行分析解码,实现了气味的检测与识别;通过其余8／16通道电极对大鼠特定脑区进行皮层微电刺激,实现了对大鼠的运动和行为的初步控制。对大鼠嗅觉机器人进行了测试和性能评价,利用多种气味对大鼠进行刺激,结果表明,该大鼠嗅觉机器人对不同气味具有非常高的特异性;通过微电极对大鼠特定脑区进行微电刺激,初步实现了对大鼠前进、停止行为的控制。

关键词：细胞电生理检测动物嗅觉机器人微电极阵列气味识别动物控制

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NaHSO3溶液中的离子浓度分析

化学教学 2018年第7期 95-97页

作者：曹端喜王后雄九江市第一中学江西九江332000 华中师范大学化学学院湖北武汉430079

从高中的教学层次分别以NaHSO3溶液中各种平衡变化关系及溶液的pH测定，得出该溶液中各离子浓度。利用溶液中三大守恒关系进行理论计算，求得NaHSO3溶液中离子浓度大小的关系为[Na^＋][HSO3^-]〉[H^＋]〉[SO3^2-]〉[OH^-],由此证明了该... 详细信息

从高中的教学层次分别以NaHSO3溶液中各种平衡变化关系及溶液的pH测定，得出该溶液中各离子浓度。利用溶液中三大守恒关系进行理论计算，求得NaHSO3溶液中离子浓度大小的关系为[Na^＋][HSO3^-]〉[H^＋]〉[SO3^2-]〉[OH^-],由此证明了该结论在一般情况下的正确性。

关键词：溶液中的离子浓度亚硫酸氢钠溶液化学教学

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基于Wi-Fi技术的穿戴式动物嗅觉机器人

传感技术学报 2015年第3期28卷 303-309页

作者：曹端喜庄柳静苏凯麒周洁胡宁王平浙江大学生物传感器国家专业实验室生物医学工程教育部重点实验室生仪学院浙江杭州310027

基于Wi-Fi技术的动物嗅觉机器人通过对记录的大鼠嗅觉神经元信号进行分析解码,实现气味检测与识别。本嗅觉机器人由大鼠和穿戴式动物神经记录系统组成;其中穿戴式动物神经记录系统包括前置探头、动物背包和用户软件,采用IEEE 802.11g网... 详细信息

基于Wi-Fi技术的动物嗅觉机器人通过对记录的大鼠嗅觉神经元信号进行分析解码,实现气味检测与识别。本嗅觉机器人由大鼠和穿戴式动物神经记录系统组成;其中穿戴式动物神经记录系统包括前置探头、动物背包和用户软件,采用IEEE 802.11g网络协议,最大数据传输率为54 Mbit/s,可同步记录8通道嗅觉神经数据。计算机或i Pad对采集的大鼠嗅觉神经信号进行实时的显示和记录,并使用主成分分析法(PCA)对记录到的数据进行离线分析,实现气味识别。

关键词：动物机器人无线记录嗅觉神经信号

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心肌细胞传感器优化设计及其药物分析

浙江大学学报（工学版） 2016年第6期50卷 1214-1220页

作者：王琴方佳如曹端喜周洁苏凯麒黎洪波王平浙江大学生物传感器国家专业实验室生物医学工程教育部重点实验室生物医学工程与仪器科学学院浙江杭州310027

为了构建高度稳定性和一致性的心肌细胞电位传感器,从微电极阵列表面亲水性和细胞培养密度两方面对心肌细胞和微电极阵列（MEA）的耦合性进行研究.通过对MEA表面进行高分子蛋白明胶的修饰来提高MEA表面的亲水性,并重点分析不同细胞密度... 详细信息

为了构建高度稳定性和一致性的心肌细胞电位传感器,从微电极阵列表面亲水性和细胞培养密度两方面对心肌细胞和微电极阵列（MEA）的耦合性进行研究.通过对MEA表面进行高分子蛋白明胶的修饰来提高MEA表面的亲水性,并重点分析不同细胞密度下构建的心肌细胞电位传感器的胞外场电位信号（EFP）信号特征.研究结果表明：心肌细胞按优化密度12万/cm2培养在经明胶修饰的MEA表面上,可促使心肌细胞和MEA形成高度紧密的耦合.在此条件下构建的心肌细胞传感器,能稳定输出一致性良好的EFP信号,电位幅值可达到约1.2mV,发放频率可达到约180次/min,信号稳定期可维持3~4d.通过选择2种典型的工具药物异丙肾上腺素和利多卡因对优化后的心肌细胞电位传感器进行分析性能的测试,实验结果表明：20μM的异丙肾上腺素和利多卡因分别大幅度增强和抑制了电位幅值和发放频率,结果与文献报导的结果相一致.该心肌细胞传感器对2种测试药物作出了快速而灵敏的响应,有望成为药物检测和分析的有效平台.

关键词：微电极阵列(MEA) 心肌细胞亲水性细胞密度细胞传感器胞外场电位信号

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关于小组合作学习对传统教学产生的影响调查

中学化学 2018年第2期 1-3页

作者：曹端喜江西省九江市第一中学

（1）小组合作学习模式运行的现状（2）小组合作学习对学生的发展产生的影响（3）小组合作学习模式对传统教育模式产生的影响（4）小组在班级管理中所起到的作用2．调查方法（1）学生问卷，内容涵盖小组合作学习的现状、学生对小组合作... 详细信息

（1）小组合作学习模式运行的现状（2）小组合作学习对学生的发展产生的影响（3）小组合作学习模式对传统教育模式产生的影响（4）小组在班级管理中所起到的作用2．调查方法（1）学生问卷，内容涵盖小组合作学习的现状、学生对小组合作学习的态度（包括学习上和人交流上）、学生对小组合作学习发展的期望三个方面。问卷在庐山区一中进行，共发问卷150份，回收有效问卷135份，接近理想的高效样本数。

关键词：小组合作学习传统教学调查合作学习模式传统教育模式班级管理问卷学生

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浅谈对“三三制”教学改革的感悟

中学化学 2018年第4期 7-8页

作者：曹端喜江西省九江市第一中学

“三三制”是指教师单纯讲授的时间不超过三分之一；学生自主学习的时间不少于三分之一；学生课堂练习的时间不少于三分之一。“‘三三制”教学改革的宗旨在于突出学生为主体，以生为本，努力实现“高效课堂”，全面提升学生的综合素质... 详细信息

“三三制”是指教师单纯讲授的时间不超过三分之一；学生自主学习的时间不少于三分之一；学生课堂练习的时间不少于三分之一。“‘三三制”教学改革的宗旨在于突出学生为主体，以生为本，努力实现“高效课堂”，全面提升学生的综合素质，培养学生终身学习的能力。

关键词： “三三制” 教学改革学生自主学习感悟课堂练习以生为本高效课堂综合素质

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浅谈小学语文教学中德育教育的渗透

教育界（基础教育） 2018年第12期 149-150页

作者：曹端喜江西省都昌县中馆中心小学

在小学语文教学中渗透德育教育是语文教师的主要任务之一,小学语文素材中有丰富的德育素材,小学语文教师不仅要传授学生知识,促使学生形成一定的技能,还要充分利用教材中的德育资源,提高学生的德育素养。本文在结合具体实例的基础上,探... 详细信息

在小学语文教学中渗透德育教育是语文教师的主要任务之一,小学语文素材中有丰富的德育素材,小学语文教师不仅要传授学生知识,促使学生形成一定的技能,还要充分利用教材中的德育资源,提高学生的德育素养。本文在结合具体实例的基础上,探析了在小学语文教学中渗透德育教育的方法。

关键词：小学语文教学德育教育渗透策略

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高三化学二轮复习备考策略

中学生理科应试 2018年第2期 42-43页

作者：曹端喜江西省九江市第一中学

经历了一轮复习的知识积累,同学们要开始进入二轮冲刺阶段,二轮复习是高考复习备考非常重要的时期,也是巩固基础、建构网络、总结规律、优化思维、提高能力、熟悉高考的重要阶段.新课标下的高考题,对细节要求多了,语言表达要求更准确,... 详细信息

经历了一轮复习的知识积累,同学们要开始进入二轮冲刺阶段,二轮复习是高考复习备考非常重要的时期,也是巩固基础、建构网络、总结规律、优化思维、提高能力、熟悉高考的重要阶段.新课标下的高考题,对细节要求多了,语言表达要求更准确,知识面更广.一、明确二轮复习任务二轮复习更加注重知识点之间的联系,主要以专题复习为主.与一轮复习有明显区别。1.形成知识网络系统并强化记忆（1）一轮复习是逐个知识点的记忆,

关键词：复习备考策略高三化学知识网络系统二轮复习强化记忆高考题知识积累冲刺阶段