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。     

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。     

利用手持技术探究甲烷的温室效应

利用手持技术仪器探究CO2和CH42种气体在太阳光和红外灯照射下温度变化情况,由此比较其温室效应大小,同时还对不同体积分数的甲烷的温室效应进行了初步探讨。     

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。     

利用手持技术探究氢氧化铝制备实验电导率变化

利用电导率传感器对氢氧化铝制备实验过程中,溶液的电导率变化进行探究,以相同浓度的氨水和氢氧化钠溶液分别滴定硫酸铝溶液,得出反应过程的电导率变化曲线图,并从宏观、微观、符号和曲线4个方面深入分析曲线,从多个角度探究氢氧化铝制备实验的电导率变化,为氢氧化铝的教学提供帮助。     

基于手持技术探究温度对盐溶液pH的影响

受2018年北京高考化学试题第11题启发,选取浓度为0.1 mol·L^-1的Na₂SO₃,Na₂CO₃,NaHCO₃溶液为代表物,利用手持技术分别测定这3种盐溶液的pH随温度变化的数据,并依据实验数据分析结果,探讨因温度改变引起盐类水解、水电离、氧化还原反应、物质稳定性变化对溶液的pH的综合影响。     

利用手持技术探究石墨电极电解水的实验

石墨电极是中学电化学实验中常用的一种惰性电极,但其在电解水实验中造成氧气体积偏小和石墨阳极更易损耗的原因目前还不清楚。利用手持技术探究石墨电极电解水的实验,并深入研究造成偏差的原因。实验结果表明石墨电极对氢气吸附能力大于氧气,阳极电解产生的自由基与石墨反应是造成气体体积偏差和阳极损耗的主要原因。     

利用手持技术探究浓度对化学平衡的影响

为便于学生深入理解化学平衡知识点,借助手持技术,在教材的基础上,从定性探究单一浓度对Fe3+-SCN-平衡体系化学平衡移动的影响转化为定量探究多个浓度对化学平衡移动的影响,同时还探究了加入晶体后对化学平衡移动的影响。并通过对实验现象及图表的分析得出了随着加入硫氰化钾的浓度和质量的增加,化学平衡往正反应方向移动的程度增加的结论。     

一个培养学生信息处理能力的案例——将手持技术融入二氧化碳灭火实验的探究

新课程改革向学生提出新要求——处理信息的能力,同时也要求教师建构适当的学习载体,本案例通过将手持技术应用于二氧化碳的灭火实验中,尝试培养学生收集、筛选、解释信息的能力。     

利用手持技术探究建筑火灾逃生策略的合理性——测量氧气含量、二氧化碳浓度和温度的变化

以“蜡烛在亚克力容器中的燃烧”作为建筑火灾逃生通道模拟系统,利用手持技术实时测量亚克力容器内不同高度的氧气含量、二氧化碳浓度、温度的变化,并呈现直观可视的曲线图像。通过对几种表征曲线所负载信息的深入分析,有效解释了建筑火灾发生时关键逃生策略的合理性,深化中小学阶段学生对“燃烧与灭火”相关知识的理解,并有助于提高学生的消防意识及逃生技能。     

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。     

手持技术数字化实验支持下的化学概念教学研究进展*

以“中国知网”数据库发表的手持技术数字化实验支持下的化学概念教学研究主题的期刊论文为研究对象,使用内容分析法,从概念选取、应用价值、应用策略等3个维度综述手持技术数字化实验支持下的化学概念教学的研究进展。最后,基于已有研究,得出相应启示,并提出该领域的研究展望。     

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。     

手持技术数字化实验学生态度量表的初步编制和应用*

为探析学生对手持技术数字化实验的态度,基于技术接受模型TAM3和《教师对手持技术实验的态度》量表,初步编制手持技术数字化实验学生态度量表。以4所中学的91名高一学生为调查对象,结果显示:(1)量表信效度良好;(2)学生对手持技术数字化实验整体持积极态度,尤其是产出品质和行为意向;(3)不同学校、不同教学时长的学生在技术焦虑维度存在显著性差异;(4)聚类分析法将学生分成“S1低易用组” “S2高意向组”和“S3高焦虑组”,3组学生在技术焦虑、感知易用性和行为意向维度相互存在显著性差异。     

应用手持技术数字化实验比较“丙二醇的2种同分异构体”分子间作用力大小*

以“分子间作用力”概念教学为基点,以手持技术TQVC概念认知模型为理论依据。利用手持技术温度传感器,通过测量1,2丙二醇、1,3丙二醇及2者混合醇在相同条件下蒸发时的温度变化曲线,比较氢键类型对蒸发行为曲线变化的影响,发现温度均是先升高后下降,这与苏华虹、钱扬义等人在《化学教育》上发表的研究一元醇的现象及结论并不一致。于是通过四重表征模型,得出以下结论:在相同条件下,因某些有机物存在分子内氢键与分子间氢键,蒸发时与空气中的水蒸气发生溶剂化作用,热效应变化受到蒸发作用与溶剂化作用共同影响。     

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。     

应用手持技术数字化实验测定化学平衡常数*——以Fe3+/SCN-平衡体系为例

结合手持技术,改进反应Fe³⁺+SCN^-FeSCN²⁺平衡常数测定实验的操作过程,使该实验微型化、便捷化,为中学教学提供一个可供选择和参考的平衡常数测定实验方案。本实验测得该反应的平衡常数K=1.6×10²(实验条件为:T=(26.5±0.5)℃,I=0.7,[H⁺]=0.15 mol/L)。     

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。