基于模型认知与手持技术的化学能与电能项目式教学*——以“设计不同类型的化学电源”为例

以“设计不同类型的化学电源”为项目主题,详细介绍了项目的确立、规划、实施。系列学习活动包括:原电池基础知识教学,建构与应用原电池认知模型,分组设计不同类型的化学电源,进行电流影响因素的探究实验,运用手持技术数字化实验测量电池电流大小,开展成果交流汇报等。课题源于生活,有助于学生深入理解化学能与电能之间的相互转化,提升化学兴趣,发展化学核心素养。     

发展学生化学学科核心素养的“化学能与电能”教学*——小车为什么会跑起来

“化学能与电能”是高中化学必修阶段的核心内容,是发展学生化学学科核心素养的重要知识载体。围绕“小车为什么会跑起来”的真实问题,利用铜锌原电池驱动小车的实验现象,引导学生分析原电池的工作原理,探究原电池的构成条件,充分发展学生的化学学科核心素养。     

手持技术数字化实验探究夹心式膜电池的创新改进*

借助手持技术,用阳离子交换膜代替盐桥,滤纸代替烧杯,将双液铜锌原电池改进为高效化、微型化的夹心式阳离子交换膜原电池。通过实验探究、微观分析得出阳膜电池具有电流示数大且较稳定、装置简易、操作方便、药品用量小、绿色无污染等优点。本实验不仅揭示膜电池的工作原理、还原高考膜电池实验、构建化学电源的基本模型,还贴近生活,提高学生的自主实验探究能力,培养学生宏观辨识与微观探析、科学探究与创新意识的核心素养。     

真实情境与化学学科核心素养的发展——基于《普通高中化学课程标准(2017年版)》的解读

《普通高中化学课程标准（2017年版）》构建了化学学科核心素养的内容体系及其发展水平框架,重视开展“素养为本”的教学,重视真实情境的创设。在分析教学情境的内涵与功能的基础上,解读了新课标中课程内容、实施建议和命题原则中对真实情境创设与应用的要求,讨论了真实情境在发展学生化学学科核心素养中的教育价值。通过对具体教学案例的分析,探讨了基于学生化学学科核心素养发展的教学情境设计的策略。     

“原电池”的项目式教学*——探究“水动力”盐水灯发光之谜

以“菲律宾能源救星”创设探究情境,以“水动力”盐水灯发光之谜展开项目式学习探究设计之旅,在项目任务推进中对“水动力”盐水灯的原理和影响因素展开深入探究,重建学生对原电池的模型认知;设计并制作“家庭版”水动力灯,最终回归到指导抗震减灾等社会场景中去,加强学科与真实情境的结合与应用,锻炼和提升学生的科学精神与社会责任感,发展学生的化学学科核心素养。     

“液-液萃取”实验教学内容的选择与拓展

从学生实验能力培养出发,以"液-液萃取"实验内容为例,对较为常见的教学内容"乙醚萃取醋酸水溶液中醋酸"和"四氯化碳萃取碘水中碘"进行比较,提出选用"四氯化碳萃取碘水中碘"作为"液-液萃取"教学内容。并在此基础上,增加"四氯化碳回收"和"碘水中碘的含量测定"为拓展教学内容。教学实践表明:重组的"液-液萃取"项目,不仅丰富了教学内容,增强了实验项目的趣味性和综合性,更重要的是增加了学生课堂动手训练机会,同时对于培养学生化学实验素养、提高对环境保护的意识和自主探究学习精神起到了积极推进作用。     

原始化学问题的内涵与价值

在化学教育中落实化学学科核心素养,是我国当前化学教育教学改革的现实问题。与传统习题不同的是,原始化学问题关注学生在解决“复杂的、不确定的现实问题”时的综合品质,是一种能够考查学生高水平化学学科核心素养的新型问题。对原始化学问题的内涵进行深入解读,厘清原始化学问题与化学习题的关系,发掘原始化学问题的教育价值,有助于落实化学学科核心素养,促进学生系统思维的发展,引导化学教育评价理念的变革。     

基于化学史发展学生学科核心素养的教学——以“胶体”为例

以发展学生化学学科核心素养为主旨,分析了胶体教学内容的价值,通过创设一系列化学史情境,引导学生从化学史情境中提出问题,再以问题引领学习活动,使学生沿着科学家的研究历程展开实验探究,自主实验获取证据,基于实验证据进行推理,在主动建构胶体本质特性和性质的同时促进化学核心素养的发展。     

“素养为本”化学课堂教学展示讲解行为的价值及实施策略研究*

展示讲解行为在“素养为本”化学课堂教学实践中具有独特价值,能够创设建构性的化学教学情境,能够提供化学核心概念建构的证据,能够提供学生核心素养表现的机会。因此,教师应基于发展学生化学学科核心素养这一主旨,在实施展示讲解行为时采取以下教学策略:设计真实且富有价值的问题,运用多种有效协同展示形式,设计多样的高阶思维活动。     

基于热成像的单液与双液原电池性能比较实验

采用控制变量法和组合法设计了单液、双液原电池装置,借助红外热成像仪捕捉原电池发热部位的关键证据。实验表明,在其他条件相同的情况下,双液原电池的最大输出电流、放电效率和电流稳定性的性能均优于单液原电池。通过热成像仪获得的热图像和精确测温揭示了2种原电池性能差异的主要原因：单液原电池的负极有副反应,双液原电池的内阻较小。     

析氢过电位对金属与酸释出氢气的影响

基于析氢过电位解释了以下问题：Zn（s）|H2SO4（aq）|Cu（s）原电池实验中,如何避免锌表面产生H2?为什么纯锌、纯铁分别与稀硫酸反应速率几乎一样?如何解释铅蓄电池中铅与硫酸难以反应的事实?电解FeCl2溶液其阴极一定得到H2吗?     

农村中学就地取材制作盐桥的实验研究

分别用可溶性淀粉、食用红苕淀粉、面粉、果胶粉、香蕉泥及土豆泥代替琼脂制作离子传导的介质,并对不同材料所制得的“盐桥”进行对比研究。实验结果表明,可溶性淀粉制作的盐桥的离子传导性能可与琼脂媲美。因此,可溶性淀粉是除琼脂外另一个制作盐桥的理想材料。实验结果为农村中学进行化学实验教学提供参考。     

论证式教学对高中生化学概念学习的影响——以原电池为例

以“原电池”及其相关概念为例，探讨论证式教学对高中生化学概念学习的影响。研究对象为131名高二年级学生，其中对照组64人，实验组67人。教学前后，分别对学生的“原电池”概念学习情况进行了测试。实验结果显示实验组学生成绩显著优于对照组学生，表明论证式教学能显著提高学生对“原电池”概念的理解，大多数学生对论证式教学持积极态度。     

促进学生认识发展的学科教学认识的构建——以“原电池”为例

阐释了学科教学认识和促进学生认识发展教学的基本内涵,在此基础上结合化学学科和“原电池”的内容特点,从有关“原电池”的学科知识、课程知识、学生理解的知识、教学策略及表征的知识等4个方面,论述了“原电池”主题的学科教学认识的构建。     

对原电池工作原理的探讨

针对原电池教学中对电子定向移动的解释, 外电路中电子移动的问题, 内电路中离子移动的问题, 能量转化问题等出现的一些偏差认识进行了探讨。     

基于学科理解的学习任务设计策略

基于学科理解的学习任务是精细化教学研究的切入点,是核心素养的落脚点。基于分析学习任务的内容、方法、情境要素,结合原电池教学案例,提出以下设计策略:对教学内容本原性、结构化地理解;分析学生认知基础和学习困难,确定学习任务着力点;任务以本原问题体现,显化认识视角;注重学习任务的教学逻辑;活动指向学生的素养发展;创造真实适切的任务情境。     

整合多重表征 促进概念深度理解——以“原电池”为例

有效整合多重表征,是促进学生科学概念深度理解的一种有效策略。本研究整合了科学教育领域中的3个多重表征框架的内容,对高中必修模块的“原电池”进行了教学设计。首先引导学生依次学习原电池的宏观装置、微观原理和电极符号,初步建构原电池概念,之后基于氢氧燃料电池关联表征,让学生建构原电池的装置原理二维模型图,理解原电池概念,最后依托生活中的纽扣电池应用二维模型图实现表征转换,解决实际问题,实现对原电池概念的深度理解。     

从定量的角度探究单液铜锌原电池实验的改进方案

对铜-锌原电池中的锌片做半汞齐化处理,分别将锌片汞齐化的一端和非汞齐化的一端插入稀硫酸中,测量电池的电流和电压。通过2次实验的测量对照计算得出电流、电压损失百分比,从而定量地描述锌片上产生的氢气,并将此方法应用于改进单液原电池实验。从锌电极、铜电极和稀硫酸浓度3个方面采取改进措施,从而尽可能减少锌片上的气泡。     

Zr、W共掺杂对LiNi0.88Co0.06Mn0.06O2形貌及电化学性能的影响

采用共沉淀法制备前驱体Ni_0.88Co_0.06Mn_0.06（OH）₂,经高温固相烧结合成一次颗粒分散良好的高镍三元材料,探索了氧化锆（ZrO₂）与氧化钨（WO₃）共掺杂对材料一次颗粒的形貌及电化学性能的影响。结果表明,Zr掺杂对LiNi_0.88Co_0.06Mn_0.06O₂（NCM-Z）一次颗粒的尺寸影响不大,但可以改善材料的循环性能;而引入W形成Zr和W共掺杂后,获得的NCM-ZW一次颗粒明显变小,材料形貌从分散的一次颗粒变成二次颗粒团聚体,因此推测W可抑制晶体生长。为了进一步合成一次颗粒分散良好的Zr和W共掺杂正极材料,研究了烧结温度对一次颗粒生长的影响,最终在900℃下保温12 h,得到了一次颗粒分散良好的Zr和W共掺杂正极材料。XRD结果表明,900℃烧结的Zr和W共掺杂样品具有良好的层状结构与较低的阳离子混排度。该样品在0.1C下首次放电容量为203.7 mAh·g^-1;5C大倍率下容量可达151.2 mAh·g^-1,经过100周循环后,放电容量保持率为84.6%。