JUN 4, 2025
“教育工作者月”：高中生如何利用计算化学进行科学探究？从“Comp-Chem Lab”的开发中获得的启示
在过去的十年里，计算化学（CC）的兴起彻底改变了人们对化学的理解，它使人们能够直接获取化学结构的能量信息。计算化学有力地证明了模拟技术在探索科学问题方面如今所发挥的关键作用。将计算化学引入化学课堂具有巨大的潜力——这不仅能加深学生对化学反应中所涉及能量的理解，还能让他们接触到科学研究中使用的现代工具。
然而，在高中阶段使用CC仍面临若干技术和教学方面的挑战。为应对这些挑战，我们开发了“Comp-Chem-Lab”（CCL）——一个基于网络的学习环境，使高中生能够在课堂上利用CC进行科学探究。
在本节课中，参与者将有机会通过引导式、互动式的活动，积极探索CCL如何帮助学生探究键解离和反应热力学。
基于一项实证研究的结果，我们将展示高中生如何运用CCL进行学习。他们的解题策略从最初的试错法，逐渐演变为在自适应反馈的支持下，有策略地寻找能量极小值。总体而言，这些实证研究结果既凸显了利用CC工具支持概念理解、科学探究和计算思维的潜力，也指出了其中的挑战。
我们期待与您探讨如何将计算化学进一步集成式 到中学和本科教育中。
我们的演讲嘉宾
本杰明·波洛特
柏林自由大学化学教育学教授
本杰明·波洛特（Benjamin Pölloth）教授在德国雷根斯堡大学攻读化学与数学专业。毕业后，他在德国学术高中担任了两年教师。随后，他在慕尼黑路德维希-马克西米利安大学（LMU）跟随齐普塞（Zipse）教授从事物理有机化学研究，探讨了色散相互作用在对映体选择性催化反应中对反应速率的影响。 获得博士学位后，他在图宾根大学师从施瓦泽教授，从事化学教育研究方面的博士后工作。自2024年12月起，他担任柏林自由大学化学教育学教授。 他的研究致力于探索如何将现代化学理论与最新研究成果融入科学教育，以促进概念理解（例如能量的核心概念）和科学探究能力的培养，例如通过使用模拟技术。为此，他通过实证方法研究学习过程，并开发了包括实验和在线学习环境在内的多种学习机会。