化学“四重表征”教学模式的理论建构与实践研究——从15年数字化手持技术实验研究的回顾谈起

回顾15年数字化手持技术实验研究中对“曲线表征”定量分析方法的论述,剖析化学“四重表征”教学模式理论的建构背景,采用文本分析法,从“四重表征”的理论创新、研究内容和应用案例3部分进行分析.以此为落脚点提出3点建议:提高教师的“四重表征”意识和转换水平;从心理机制层面研究学生迷思概念的成因;积极开发基于定量探究实验的教学案例,进而培养学生定量分析的思维,提高学生“四重表征”间转换水平和科学概念转变能力.     

“四重表征”化学教学模式与“手持技术”整合的案例研究——以“浓度对硫代硫酸钠与硫酸反应速率的影响”为例

以"浓度对硫代硫酸钠与硫酸反应速率的影响"为内容,将"四重表征"化学教学模式与手持技术结合,发挥手持技术数字化实验仪器的优势,从"数据采集"到"数据分析",逐步引导学生收集必要数据探究浓度对该反应速率的影响,并从"四重表征"模式的4个维度深入探究浓度对反应速率的影响,提高学生运用"四重表征"分析问题的能力。     

基于“四重表征”与“手持技术”教学模式的实践研究——以“盐酸滴定碳酸氢钠和碳酸钠的pH变化”为例

通过手持技术分别测定盐酸滴定碳酸钠和碳酸氢钠过程的pH变化曲线,以此为基础融合四重表征理论实施有效教学。从学生对滴定知识的掌握程度、三维目标达成程度、四重表征思维状况、教学方法5个方面进行调查,比较"四重表征"与"手持技术"整合的教学模式与传统教学模式实施的效果。     

运用数字化手持技术改进“测量化学反应速率”实验的教学实践

剖析人教版高中化学教材《化学反应原理》第2章中"测量化学反应速率"实验的教学意义与价值,重点通过数字化手持技术进行实验改进设计,引导学生从"宏观-曲线-微观-符号"四重表征的角度对实验过程进行分析,并应用互动课堂反馈系统对教学效果进行即时检测。教学结束后,从学生对化学反应速率的知识掌握程度、学习目标达成程度、四重表征思维状况3个方面进行测查分析,探讨"手持技术"与"四重表征"整合的互动课堂教学模式的实施效果。     

“手持技术”与化学教学整合的文献统计分析

以《化学教育》《化学教学》《中学化学教学参考》3种期刊为研究对象,通过CNKI搜索和查阅原始文献,从论文作者所在区域、作者单位、论文年代分布、作者合作情况、论文内容等几个方面对2004-2014年有关手持技术与化学教学整合的研究论文进行情报统计分析和评价,从另一侧面探讨了我国手持技术与化学教学整合的历程、现状、存在的问题和发展趋势。     

在“化学教学论实验”中开设手持技术实验的调查分析

手持技术已渗透到高中化学新教材中,近年来被广泛地应用于部属师范院校和发达地区的中学实验教学中,但在河南省高校和中学的应用还为数不多。从2010年开始,经过准备、训练、论证,于2012年3月将手持技术实验列入师范生的"化学教学论实验"课程中,使师范生为未来的化学教学做好准备。并从6个方面进行了调查分析,结果表明,对师范生开设手持技术实验是必要的、可行的。     

我国化学教育“多重表征”研究十余年回顾与展望

通过对典型性、代表性文献的分析和综合,梳理了十余年来我国化学教育"多重表征"研究的走向、成果和不足。放眼于国际科学教育的趋势和我国课程改革的潮流,期望将"多重表征"思维和策略嵌入日常的教学,成为化学课堂教学的未来景观。     

运用手持技术探究酸碱滴定过程中电导率的变化

高中生对酸碱滴定过程电解质溶液电导率的变化过程存在的一定的认知困难,本研究运用手持技术来测定NH3·H2O滴定盐酸、醋酸及盐酸与醋酸的混合酸的电导率的变化,运用origin7.5处理并分析数据,帮助学生解决这一认知难点。     

手持技术和模型发现教学模式在“酸雨的形成”教学中的应用

以高中化学教材内容“酸雨的形成”为例,以手持技术实验为辅助手段,以酸雨的形成为原型构建系统模型,通过对模型的分析、拟合得出酸雨形成及影响因素的理论框架,实现知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观的全而提升,有效地达到提高学生科学素养的目的。     

化学教师对手持技术在教学中应用所持态度的调查研究

通过问卷调查与收集教师反思日记的方式,调查30名化学教师对将手持技术应用于教学的做法所持的态度,以及影响手持技术在化学教学中应用的因素;同时运用多种统计分析方法于量表的预测试及结果分析。     

利用数字化手持技术探究原电池电流和温度的变化

对学生原电池学习的认知难点——铜锌原电池为何能产生电流进行了深入分析。利用数字化手持技术定量测定单液和双液铜锌原电池的反应电流、溶液的温度变化曲线,进而比较2种电池的效率,从宏观、微观、符号、曲线表征4个方面深入分析,得出结论:与单液铜锌原电池相比,双液铜锌原电池的电流稳定性较好,能量转化效率较高,因此电池效率也更高。手持技术实验结合"四重表征"模式进行教学,以期为原电池的探究式教学提供案例参考和教学建议。     

国际上化学三重表征研究的反思与展望

化学三重表征自提出以来就备受研究者关注,并指导着化学学科教学的理论与实践.然而对于三重表征的一些基本问题和概念并没有形成一致的看法,在澄清和界定三重表征内涵的基础上,对近年来国际化学三重表征研究的新成果进行了探讨,相关研究可以为三重表征的进一步研究带来思考和启示.     

手持技术探究铁钉在不同溶液中的吸氧腐蚀速率

通过手持技术探究铁钉在8种溶液中的吸氧腐蚀实验,并用四重表征理论对实验进行分析,发现溶液的酸、碱性对吸氧腐蚀速率有较大影响,氯离子会增大铁钉的腐蚀程度。     

利用数字化手持技术探究“电解池阳极与原电池负极金属腐蚀速率”的大小

引入数字化手持技术设计6个实验,将金属腐蚀速率问题转换为金属腐蚀过程气体产生速率问题,进而转换为一定时间内密闭体系压强变化问题。实验关键是用气压传感器测定一定时间密闭体系气压变化,得到压强-时间曲线,根据曲线斜率分析反应速率,进而解决"金属腐蚀速率"问题。同时,还从"宏观-曲线-微观-符号"四重表征角度深入分析实验,有助于学生深入理解实验过程与反应原理。本实验研究结论是:(1)同一电解质溶液中,电解原理引起的腐蚀速率大于原电池原理引起的腐蚀速率;(2)对同种电解质溶液,在一定浓度范围内,电解质溶液浓度越大,腐蚀越快。     

利用数字化手持技术探究电解硫酸铜水溶液过程中阳极附近pH变化

将手持技术数字化实验与传统实验相结合,利用pH传感器测量电解硫酸铜水溶液过程中阳极附近pH变化之前,需探究电解过程中"电源电压"及"硫酸铜溶液浓度"是否会对传感器的测量值产生影响。将所得曲线进行对比分析及四重表征综合分析,得到结论:(1)电源的存在,是传感器受影响的本质原因,电压越大,影响越大;(2)硫酸铜溶液浓度会对传感器测量值产生影响,但2者之间不是简单的线性关系;(3)pH曲线变化趋势符合事实,反映了电解过程中离子迁移及离子反应的真实状态。引导读者以新视角看待pH传感器在电解池中的使用问题,深化对电解过程的认识,为相关内容的教学提供参考。     

三重表征视域下的化学学习研究考查

梳理了三重表征研究范式下部分化学学习研究成果。基于三重表征,研究者细致考查学生在宏观表征、微观表征和符号表征等单维度化学学习中遇到的困难;结合信息加工模型,解释了化学学习机制,形成对化学学习的动态认识,指出以上研究中尚待完善之处,以期为化学学习的深入研究提供借鉴。     

基于数字化手持技术的混凝剂净水效果比较及净水机理研究*

利用数字化手持技术比较混凝剂净水效果和研究净水机理,即通过色度计和pH传感器从混凝剂投入量、净水速率、pH适应范围以及腐蚀性等4个方面对比3种混凝剂的净水效果。研究结论显示:聚合硫酸铁(PFS)的净水效果优于硫酸铁和明矾;明矾的最佳投入量约为125 mg/L,硫酸铁以及PFS的最佳投入量均约为75 mg/L。依据四重表征教学模式对净水过程的pH变化曲线进行分析,得出混凝剂净水的一般机理。     

手持技术数字化实验情境试题特征分析——2013—2022年全国中考化学试题

以2013—2022年共10年的全国中考化学试题为样本,采用内容分析法,构建“多重表征-SOLO”分析模型,从手持技术数字化实验情境试题题型、知识主题与“多重表征-SOLO”水平等3个维度进行频数统计,并尝试探究试题题型、知识主题与“多重表征-SOLO”的关系。得出“试题类型以‘实验探究’为主,知识主题丰富,试题的考查难度较大等”的结论。最终,为教学测评和试题命制提供实质性建议。     

化学职前教师手持技术TPACK调查研究

设计了《化学职前教师手持技术TPACK量表式问卷》,对223名化学职前教师进行问卷调查,采取探索性因子分析与验证性因子分析检验问卷的信度、效度以及七因子模型的合理性,同时通过结构方程模型构建并讨论化学职前教师手持技术TPACK的发展路径。研究结果表明：(1)问卷具有良好的信效度;(2)TPACK七因子模型具有一定的合理性;(3)化学职前教师手持技术TPACK的发展路径中除CK对PCK无直接影响外,均支持TPACK的变革观点。文末据此对手持技术TPACK基础研究与化学教师发展两方面提出相应的建议。     

初三学生化学三重表征转化的眼动实验研究

化学三重表征研究一直深受国内外学者的重视,目前,初级表征的研究已有一定的理论基础,但是,次级表征（即不同表征水平之间的转化）的研究仍是研究的弱点和难点。纸笔检测、口语报告研究方法都存在一定的局限。为了从信息加工过程研究三重表征间转化的基本特点,采用眼动分析法对12名初三学生进行3×3两因素混合实验。结果显示：（1）在初三上册期末,学优生基本可以进行三重表征之间的直接转化;（2）学中生符号表征较强且依赖于符号表征,表现出“双通道协同加工”现象,符号—宏观、微观转化水平较强,宏观—微观、符号和微观—符号、宏观转化水平较弱;（3）学困生普遍缺乏三重表征的思维和意识,三重表征间的转化水平较低,相比较而言,符号-宏观、微观表征转化稍强于宏观-微观、符号表征转化和微观-符号、宏观表征转化。