AI模型框架下数据驱动到符号建立的化学衔接教育探索

引用本文: 蒋子璇, 闻逸涵, 柴科杰, 徐伟明. AI模型框架下数据驱动到符号建立的化学衔接教育探索[J]. 大学化学, 2025, 40(9): 132-141. doi: 10.12461/PKU.DXHX202502004 shu

Citation: Zixuan Jiang, Yihan Wen, Kejie Chai, Weiming Xu. Exploring Chemistry Bridging Education from Data-Driven to Symbol Establishment within the Framework of AI Models[J]. University Chemistry, 2025, 40(9): 132-141. doi: 10.12461/PKU.DXHX202502004 shu

AI模型框架下数据驱动到符号建立的化学衔接教育探索

杭州师范大学材料与化学化工学院, 杭州 311121

通讯作者: 徐伟明,E-mail:wmxu@hznu.edu.cn

基金项目:
杭州师范大学课程教改项目(化学类专业大中衔接教育探索研究)；国家级大学生创新创业训练计划(2021213102056)

摘要: 从数据驱动到化学符号的建立，是化学学科学习发展的核心过程。通过逻辑思维和模型建立相结合的方式是理解抽象化学符号的重要途径，也是衔接式化学教育的重要基石。本文以Transformer模型来模拟和演算阿伏伽德罗常数，以Scikit-learn内置模型来推导最概然分布，运用三重表征教学策略，探讨AI模型在化学衔接教育中的应用，特别是在理解阿伏伽德罗常数本质上是一个比例常数的基础上，将这一探索过程进一步延伸至玻尔兹曼常数、玻尔兹曼公式(熵的含义)，以及温度的定义及公式推演，帮助学生掌握并理解化学符号，深刻理会化学是一门研究聚集体的学科。

关键词:

English

Exploring Chemistry Bridging Education from Data-Driven to Symbol Establishment within the Framework of AI Models

College of Material, Chemistry and Chemical Engineering, Hangzhou Normal University, Hangzhou 311121, China

Corresponding author: Weiming Xu, wmxu@hznu.edu.cn

Received Date: 08 February 2025
Accepted Date: 15 April 2025
Available Online: 18 June 2025

Abstract: The progression from data-driven methodologies to the establishment of chemical symbols represents a fundamental process in the advancement of chemical education. The integration of logical reasoning with model construction serves as a pivotal approach for comprehending abstract chemical symbols, constituting a cornerstone of chemistry bridging education. This study employs the Transformer model to simulate and compute Avogadro’s constant, while utilizing Scikit-learn’s integrated models to deduce the most probable distribution. Through the implementation of the triple representation teaching strategy, the research investigates the application of AI models in chemistry bridging education, with particular emphasis on elucidating the conceptual underpinnings of Avogadro’s constant as a proportionality factor. This exploration extends to Boltzmann’s constant, the Boltzmann formula (interpretation of entropy), and the definition and derivation of temperature formulas. This pedagogical approach facilitates students’ mastery and comprehension of chemical symbols, enabling them to develop a profound understanding of chemistry as a discipline fundamentally concerned with the study of aggregates.

Key words:

1. [1]
  中共中央关于进一步全面深化改革推进中国式现代化的决定. [2025-06-17]. https://www.gov.cn/zhengce/202407/content_6963770.htm
2. [2]
  中共中央国务院印发《教育强国建设规划纲要(2024-2035年)》. [2025-06-17]. https://www.gov.cn/zhengce/202501/content_6999913.htm
3. [3]
  朱伟钢, 王建凤, 齐强, 李婧, 张志成, 于曦. 大学化学, 2025, 40 (9), 34.
4. [4]
  Blonder, R.; Feldman-Maggor, Y. Chem. Teach. Int. 2024, 6 (4), 385.Blonder, R.; Feldman-Maggor, Y. Chem. Teach. Int. 2024, 6 (4), 385.
5. [5]
  Hocky, G. M.; White; A. D. Digit. Discov. 2022, 1, 79.Hocky, G. M.; White; A. D. Digit. Discov. 2022, 1, 79.
6. [6]
  陈冬梅. 化工设计通讯, 2023, 49 (12), 111.
7. [7]
  Lolinco, A. T.; Holme, T. A. J. Chem. Educ. 2024, 101 (5), 1836.Lolinco, A. T.; Holme, T. A. J. Chem. Educ. 2024, 101 (5), 1836.
8. [8]
  张思源, 张志成, 李荣金. 大学化学, 2025, 40 (1), 206.
9. [9]
  Williams, W. L.; Zeng, L.; Gensch, T.; Sigman, M. S.; Doyle, A. G.; Anslyn, E. V. ACS Cent. Sci. 2021, 7, 1622.Williams, W. L.; Zeng, L.; Gensch, T.; Sigman, M. S.; Doyle, A. G.; Anslyn, E. V. ACS Cent. Sci. 2021, 7, 1622.
10. [10]
  李晨瑶, 潘钺柠, 章鹏飞, 徐伟明. 大学化学, 2025, 40 (1), 7.
11. [11]
  张丙香, 毕华林. 中国教育学刊, 2013, No. 2, 73.
12. [12]
  杨玉琴. 化学学科能力及其测评研究[博士学位论文]. 上海: 华东师范大学, 2012.
13. [13]
  Varadi, M.; Anyango, S.; Deshpande, M.; Nair, S.; Natassia, C.; Yordanova, G.; Yuan, D.; Stroe, O.; Wood, G.; Laydon, A.; et al. Nucleic. Acids. Res. 2022, 50 (D1), D439.Varadi, M.; Anyango, S.; Deshpande, M.; Nair, S.; Natassia, C.; Yordanova, G.; Yuan, D.; Stroe, O.; Wood, G.; Laydon, A.; et al. Nucleic. Acids. Res. 2022, 50 (D1), D439.
14. [14]
  靳亚军. 试题与研究, 2023, No. 15, 34.
15. [15]
  高玲香, 张姝颖, 张伟强, 翟全国, 胡满成. 大学化学, 2020, 35 (8), 67.
16. [16]
  刘文婷, 卢新明. 计算机工程与应用, 2022, 58 (6), 1.
17. [17]
  姚加, 彭笑刚. 大学化学, 2024, 39 (10), 27.
18. [18]
  Huang, K. Introduction to statistical physics, 2nd ed.; Chapman and Hall/CRC: New York, NY, USA, 2009; pp. 85-98.Huang, K. Introduction to statistical physics, 2nd ed.; Chapman and Hall/CRC: New York, NY, USA, 2009; pp. 85-98.
19. [19]
  蓝善权. 赤峰学院学报(自然科学版), 2019, 35 (11), 31.
20. [20]
  潘兴广, 牛志忠, 张明贵. 现代信息科技, 2019, 3 (6), 9.
21. [21]
  张树永, 侯文华, 刘俊吉, 王新平, 万坚, 原弘, 孙宏伟, 姚加, 王志勇, 纪敏, 等. 大学化学, 2023, 38 (6), 115.

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1.
沈阳化工大学材料科学与工程学院沈阳 110142

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