笔记本驱动的自主学习：
学生在化学热力学教学实践中的体验
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摘要
技术促进学习（TEL）市场计划是由格拉茨工业大学教务副校长与数字化及变革管理副校长合作发起的一项教学现代化举措。作为该计划的一部分，一门化学热力学练习课程被重新设计为以学习者为中心的教学模式，并融入了旨在促进自主学习的互动式学习材料。实现这一重新设计的核心方法，是在 Wolfram Mathematica 环境中创建交互式笔记本，使学生能够不受时间限制，深入、自主地完成练习，且所需的理论背景知识已直接整合于笔记本中。
本文旨在探讨以下问题：
研究问题1：学生如何使用并接受这些交互式笔记本？
研究问题2：在学生看来，交互式笔记本及相应课程设计产生了哪些影响？
为解答这些问题，我们对参与该课程的45名学生进行了问卷调查，并对结果进行了统计分析。对于研究问题1，关键结果显示，93.33%的受访学生表示使用了交互式笔记本，且在技术接受模型的两个维度上均表现出较高的接受度，即感知有用性的平均值为3.88，和态度的平均值为4.24（评分标准：1=低技术接受度，5=高技术接受度）。
对于研究问题2，主要结果表明，学生认为笔记本对他们的学习体验有积极影响，尤其是在促进自主学习方面。
本研究的结果与授课教师的观察一致，即这种更以学生为中心的课程设计以及互动式学习材料的整合，使得学生在自主学习阶段就能厘清细节问题，从而让课程的互动环节能够聚焦于计算过程中出现的策略方法、解决方案及难点，这提升了整体教学内容的教学层次。
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引用信息
Haring, M.; Bangerl, M.M.; Wallek, T. Exploring the Impact of Self-Directed Learning with Interactive Notebooks on Students’ Experiences in a Chemical Thermodynamics Exercise. Educ. Sci. 2025, 15(10), 1334;
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互动教材《化学热力学 I》简介
本课程旨在帮助学生掌握化学热力学的基本理论、最重要的实用方法及模型。由此，学生能够理解并应用常用于估算热力学性质和相平衡的各种方法。此外，他们还能认识到在单元操作和工厂设计中所用到的不同热力学方法的应用可能性及其局限性。本讲义在可能的情况下，采用了一种整合的视角，从经典热力学和统计力学两个角度来阐述化学热力学，并将非理想体系的宏观现象解释为分子层面相互作用的宏观表现。
本书作为与主课堂相辅相成的补充教学材料，其核心特色在于利用交互式图表来可视化那些通常难以清晰阐述的内容。
由于篇幅限制，本文仅展示该书的样章第二章的部分核心内容，若想了解更多，可点击文末“阅读原文”。
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使用 Joback 法估算临界数据
——由动态计算模块演示
维护人：Thomas Wallek
2023 02 07
在化学热力学中，掌握（或估算）组分的临界点至关重要，因为许多模型都基于此信息。Joback 估算法是一种所谓的“基团贡献法”，它根据分子所包含基团的数量和类型来估算临界数据，关键在于准确判定分子由哪些基团构成。
下面将展示包括计算公式和 ΔTb、ΔTf、ΔTc、ΔPc 及 Δvc 的数值表在内的部分背景信息及可操作模块。
（1）计算公式
（2）ΔTb、ΔTf、ΔTc、ΔPc 及 Δvc 的数值表
（3）可操作模块
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纯流体的相图
——通过动态绘图演示
维护人：Thomas Wallek
2023 02 07
相图用于描述纯组分在不同温度、压力、摩尔体积下最稳定的相态（固、液、汽、气、超临界流体）。PT 图（压力-温度图）中，相区由升华、熔化、冷凝（蒸气压）曲线划分；三相点处固、液、汽三相共存，临界点则标志超临界流体区。PV 图（压力-摩尔体积图）中，饱和液体线与饱和蒸气线包围两相区，临界温度等温线区分气态区。
下方的可操作模块便展示了纯组分的 PT 图和 PV 图示例：
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Antoine 方程的敏感性分析
——通过实例演示
维护人：Thomas Wallek
2023 02 07
Antoine 方程是计算组分饱和压力最常用的模型之一，该方程包含三个参数（A、B、C），这使得它相对容易拟合实验数据。
下文展示了甲烷的 Antoine 参数，以供参考。我们已知 Antoine 方程的三个参数对饱和压力曲线的影响各不相同，请在下方可操作模块中探究计算所得饱和压力随参数值变化的敏感性。您将会发现：第一个参数 A 对结果曲线的影响显著高于其他参数。
甲烷的 Antoine 参数：
可操作模块：
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