原电池模型变量认知构建在教学中的应用

模型与建模是科学发展的重要元素,也是解决化学问题的重要方法。但在模型的应用过程中容易形成因“过分依赖建模”而导致的“定势思维”。以原电池模型为例,通过引导学生对原电池模型要素进行分析,进而识别出原电池模型变量,完善对原电池模型的认知,形成对原电池的系统化、本质化、全面化认识,以此使学生建立模型变量的认知,发展学生的“模型认知”素养。

铜锌原电池作为原电池基本模型的局限及其突破

铜锌原电池作为学生学习原电池的基本模型,不具备原电池工作原理的普适性,从而导致师生对原电池的理解存在诸多困境。对北京市某示范高中的158名高一学生进行测试发现：绝大部分学生认为＂电极材料必然活泼性不同＂,＂电极材料的不同是产生电势差的本质原因＂,学生对原电池工作原理的理解局限于铜锌原电池模型。基于此,构建了原电池认知的通用模型,并提出相应的教学建议。

原电池模型研究镁与氯化铵溶液反应机理

通过数字化实验获取镁分别与同浓度氣化铁溶液、盐酸反应过程中的pH和温度变化曲线;计算并分析镁与H3O^+\H2O和NH4^+反应的热力学数据,基于原电池模型研究镁与水溶液作用的动力学机理,认为主导钱与笹盐水溶液释出H2的主因是铁根离子能有效破坏氢氧化镁;保护膜所致。从而纠正传统认为“钱能与氯化铁溶液持续反应是因为氯化铵水解呈酸性而破坏氢氧化镁保护膜”的典型误区。

以模型进化促进学生思维发展的教学实践研究——以选修四《原电池的工作原理》为例

原电池是高中化学重要核心内容,但由于学生对原电池模型认知的刻板单一,认知结构不完善,这一内容也是学生理解的难点。基于学生认知结构的同化能力,在学习中体验原电池模型的不断进化,通过认知冲突,能促进思维发展。对模型解构、修正、重构,顺化学生认知结构,能完善学生认知结构,加深对概念本质的理解。

落实“模型认知”的“原电池”教学研究

以选择性必修模块1中“原电池”为例,进行了知识分析、学情分析及目标定位,结合具体的教学设计,描述了原电池的认知模型是什么,教学中选择怎样的“事实链”建构原电池认知模型,分析了为什么要讲电势差、怎么讲电势差等问题。

基于“理解性教学观”的大单元教学——以“原电池”为例

基于“理解性教学观”,从原电池发展的科学史实中提出真实问题,并以实验探究的方式解决,建构从基本概念到核心概念再到大概念的知识体系,形成运用“原电池思维模型”设计化学电源的思维路径。

TFT器件过孔腐蚀机理研究及改善

通过原电池反应模型模拟,研究了TFT器件过孔腐蚀的机理。从材料的选择、过孔的形貌、金属间界面及表面防护四个方面,提出了提升过孔抗腐蚀能力的方向和详细措施。减少金属间的电势差和去除界面电解质溶液残留,是提升TFT器件过孔抗腐蚀能力的主要方向。

镁与盐酸和醋酸溶液反应的对比研究

通过数字化实验获取镁分别与等pH盐酸和醋酸溶液反应,以及镁与醋酸浓度相等的醋酸溶液、醋酸与醋酸钠混合溶液反应过程中的pH和溶液温度变化曲线,发现pH相等的盐酸和醋酸溶液,Mg与醋酸溶液的反应速率远比与盐酸反应大;从微观角度利用腐蚀电化学知识构建原电池动力学模型,解释了该反应速率快慢主要受Mg(OH)2保护膜破坏影响,进而解释了镁与醋酸溶液、醋酸和醋酸钠混合溶液两种体系反应并无实质上差异,以纠正传统认为的"镁与盐酸和醋酸溶液反应,反应速率主要受c(H^+)影响"的典型误区。