手持技术在国内化学教学中的应用研究进展

通过查阅国内手持技术研究的期刊论文、学位论文和著作,对国内手持技术研究的内容和发展历程进行分析,并在对比分析国内外手持技术研究的基础上,对今后的的研究提出建议:拓宽传感器使用范围,进一步深化理论研究,探索应用手持技术的教学策略.     

基于TPACK研究手持技术在中学化学课堂教学的应用现状

为了解中学化学教师对手持技术的应用水平和影响因素。以整合技术的学科教学知识（TPACK）理论为依据,创新性地将境脉（Context）因素引入TPACK调查中进行问卷设计,并对来自于全国16个省直辖市的187位教师进行了网络问卷调查,同时采用SPSS软件对问卷进行信效度评价,采用SPSS AMOS对问卷进行探索性因子分析,并对调查结果进行分析。研究结果显示中学化学教师手持技术TPACK量表结构模型较好,能够用于评价中学化学教师的手持技术应用水平;中学化学教师手持技术应用情况良好,但是与性别、教龄、学校类别有显著关系。针对研究结果,提出提高中学化学教师手持技术应用水平的发展建议,以期提高中学化学教师手持技术在中学化学教学的应用水平。     

利用手持技术探究不同洗涤剂乳化能力的强弱

影响洗涤剂去油污能力的关键因素是表面活性剂的乳化能力,为了探究不同洗涤剂乳化能力的强弱,先利用手持技术对常用表面活性剂十二烷基苯磺酸钠的水溶液进行了探究,结果发现乳化能力的强弱可以通过乳状液的电导率下降比率来反映。因此利用手持技术,通过电导率传感器采集不同洗涤剂与植物油混合搅拌时乳状液的电导率下降比率,来判断其去油污能力的强弱。     

利用手持技术数字化实验探究自热包的电化学腐蚀发热原理

针对电化学腐蚀概念教学存在的不足,以手持技术数字化实验的TQVC概念认知模型为研究思路,定性与定量相结合,设计手持技术数字化实验以促进学生对电化学腐蚀概念的认知。利用温度传感器、氧化还原传感器、pH传感器,测定镁水型自热包在溶液中工作的温度曲线、氧化还原电势曲线、pH曲线,通过多重表征的手段解析镁水型自热包的腐蚀原电池工作原理、腐蚀发热原理、缓释均布剂与包埋剂的作用、各类型饭盒的加热效果,旨在帮助学生从装置-原理二维视角认识电化学腐蚀的本质,以期为日常教学提供参考。     

利用手持技术探究铁的电化学腐蚀实验*

借助手持技术,利用电压传感器和pH传感器测定不同酸碱性环境下金属铁发生电化学腐蚀的模拟原电池电压变化情况,探究金属铁发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀对应的pH范围,帮助学生深入理解铁的电化学腐蚀原理,感受化学定量实验的魅力。     

运用手持技术测定甲基橙的电离常数Ka

利用吸光光度法,基于朗伯比尔定律,联合使用手持技术仪器中的pH传感器和色度计,测定了甲基橙的电离常数Ka.实验装置简单、操作方便、所得结果准确,有利于学生理解电离平衡的实质和电离常数的意义.     

利用手持技术数字化实验促进学生对焰色反应概念的认知*

针对焰色反应教学存在的不足,以手持技术TQVC概念认知模型为理论依据,从“混合、定量”的角度出发,设计手持技术数字化实验以促进学生对焰色反应概念的认知。利用分光光度计传感器,通过测定火焰发射光谱的波长和光强度,从定性和定量2个方面检测混合液中的NaCl和KCl,帮助学生从宏观和微观相结合的视角认识焰色反应的本质。     

利用手持技术数字化实验促进学生对配合物概念的学习*——以铜氨配合物的形成和破坏过程为例

从高中“配合物”概念教学中值得探讨的问题出发,以手持技术TQVC 概念认知模型为理论依据,利用手持技术pH和电导率传感器对铜氨配合物的形成与破坏过程进行探究。首先以氨水滴定硫酸铜溶液,然后以硫酸反滴定铜氨配合物溶液。与此同时,利用手持技术获取反应过程中的pH和电导率变化曲线。再根据四重表征模型,从宏观、微观、符号、曲线4个角度对反应过程进行分析,从而揭示反应的本质,多维度实现“配合物”概念的有效建构。     

掌上实验技术(The lab in Hand technology)与中学理科探究

掌上实验技术是由手持技术(包括数据采集器和传感器或探头)和网络技术组成的现代测量技术。它能便携式地、定量、快速、准确地测量中学理科各种科学数据,而且科学数据及其实验装置能利用多媒体计算机进行处理并能以视频和音频形式在网上传播。本文主要介绍了掌上实验技术的基本组成、主要特点以及自己的课题研究。     

海洋宝宝运用于盐桥制作的探究

将海洋宝宝运用于盐桥的制作,并用手持技术中的电压传感器测定相应的电压,相比于琼脂盐桥,其制作简单、导电性好,可反复使用。     

利用手持技术探究铝的化合物之间的相互转化过程

高中铝的化合物（“铝三角”）之间的相互转化过程是高考高频考点,其中共涉及7个反应方程式,但学生对此大多停留在机械记忆层面上,认知思路和角度较混乱。从一道高考题出发,引入数字化手持技术设计4个滴定实验,利用电导率、pH传感器测得电导率、pH随时间变化的曲线,结合宏观、微观、符号和曲线表征多角度进行分析。利用四重表征分析方法,突破“铝三角”转化中双水解反应的认知难点,完善相关教学并提供参考建议,丰富手持技术在教学上的案例。     

数字化手持技术实验在高中化学课堂教学中的应用研究

主要将数字化手持技术实验和高中化学课堂教学相整合, 重点研究数字化手持技术实验在高中化学课堂教学中的1个应用实例: 运用数字化手持技术实验系统改进"探究影响Fe3+水解的因素"实验, 并提出行之有效的课堂教学设计方案, 探索数字化手持技术实验在高中化学课堂教学中的应用方法.     

化学师范生手持技术接受度与TPACK的相关性研究

以技术接受度模型(Technology Acceptance Model, TAM)与TPACK(Technological Pedagogical Content Knowledge,整合信息技术、教学法、学科内容的知识结构)理论为基础,以手持技术为技术接受度模型与TPACK中的技术对象,利用结构方程模型调查研究H大学化学师范生的手持技术接受度与TPACK的相关性。研究发现：(1)化学师范生对手持技术的行为意愿、感知易用性、主观规范正向影响TPACK的发展;(2)化学师范生对手持技术的感知有用性与自我效能正向影响行为意愿,并能通过行为意愿间接影响TPACK的发展。最后,基于研究结果,提出发挥示范引领作用、重视优质资源的整合应用等提升化学师范生手持技术TPACK的4条建议。     

基于手持技术的乙酸乙酯水解实验研究

乙酸乙酯水解实验是中学有机化学中的重要实验,通过酯层减少或酯香味消失的时间来判断水解反应速率,实验效果并不理想。利用手持技术中的电导率传感器研究氢氧化钠溶液温度和浓度对乙酸乙酯水解反应速率的影响,以及不同酸碱性条件下的乙酸乙酯水解反应速率。将电导率传感器与pH传感器联用,同时测定乙酸乙酯水解过程的电导率和pH变化。对通过实验得到的电导率变化曲线和pH变化曲线进行分析,帮助中学教师和学生从定量的角度理解乙酸乙酯水解反应规律和微观实质,并阐释了此研究对中学化学实验及其教学的启示。     

“中学化学手持技术数字化实验案例”的多维分析*——以钱扬义工作室20年研究的期刊论文为例

以华南师范大学钱扬义工作室20年研究的“中学化学手持技术数字化实验案例”的36篇期刊论文为例,从实验主题、实验设计和实验价值等3个维度,使用内容分析法探讨手持技术实验案例的情况。研究发现:(1)实验案例共有28个实验主题,包括各年级、各知识模块的重要内容,聚焦22个重要的学科核心概念,对学生认识发展具有启发性。(2)29个实验案例设计为相互对照实验,27个实验案例使用1种传感器,总结形成7环节实验案例开发方式。(3)实验案例的实验价值包括“曲线表征”“概念形成”“概念转变”认识价值,主要以“概念形成”为认识价值取向,促进学生破解概念认知难点。对未来的手持技术实验案例研究作出展望。     

利用手持技术探究酸碱性对高锰酸钾氧化性的影响

高锰酸钾作为常用的氧化剂,其氧化性强弱与体系酸碱性相关。通过手持技术,利用氧化还原电势(ORP)传感器和pH传感器去探究体系酸碱性对高锰酸钾氧化性的影响。实验发现:pH在酸性条件下,高锰酸钾溶液的氧化性明显增强,随着体系pH的减小,氧化性继续增强;在碱性条件下,其氧化性明显减弱,随着体系pH的增大,其氧化性继续减弱。实际实验中需要根据各种综合因素选用适宜酸碱性的高锰酸钾溶液做氧化剂。     

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。     

利用手持技术探究不同酸碱环境下生物体pH变化的规律

利用手持技术数字化实验新手段做经典实验,通过pH传感器实时监测了去离子水、磷酸盐缓冲溶液、碳酸盐缓冲溶液、猪肝研磨液（新鲜和变质）和生菜研磨液（新鲜和变质）等溶液分别在酸、碱滴定过程中pH的变化,依据实验曲线和数据并结合相关生物化学知识,定量分析和比较了各物质滴定结果,从而证明在不同酸碱环境下生物体能够在一定范围内维持pH稳定并解释了其原因。     

利用手持技术与T形玻璃管探究钠与空气中的氧气反应*

针对钠与氧气反应教学中存在的不足,引入手持技术数字化创新实验,自主设计创新反应装置T形玻璃管以定量探究钠与氧气反应。本研究利用氧气传感器,通过测定密闭体系内氧气含量的变化,帮助学生基于四重表征模型、从定性和定量的角度认识钠与空气中的氧气在室温和加热条件下反应的区别;借助氧气、二氧化碳、湿度等3种传感器从定量的角度探究空气中的二氧化碳与水蒸气对钠的影响,形成对钠与氧气反应的科学认知。     

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。