基于TQVC认知模型评析手持技术在化学实验教学中的应用——以“NaOH与CO2反应”的微课为例

基于手持技术的TQVC概念认知模型,即转化(Transformation)、量化感知(Quantitative Perception)、视觉感知(Visual Perception)、比较(Compare)概念认知模型,以初中实验微课教学中"NaOH与CO2反应"为例,试图说明TQVC认知模型适用于手持技术的化学实验教学中。

基于TQVC概念认知模型的教学设计——以“化学反应速率”为例

本课例以化学反应速率概念的教学为例,首先通过生活、生产和实验中的化学反应认识反应的快慢,分析速率的不同表征形式及优缺点。然后利用Mg和H2SO4的化学反应模拟工业生产情境,借助常见仪器搭建测压装置,用智能手机传感器和“phyphox”App测定气体压强并绘制压强变化曲线,分析速率的变化。以TQVC概念认知模型为理论依据,从定性到定量、宏观到微观、静态到动态对反应速率进行认识,实现化学反应速率概念的有效建构和深度理解。

基于TQVC模型的“醋酸的电离平衡”教学实践

针对弱电解质的电离教学中存在的问题,依据TQVC概念认知模型,利用手持技术进行教学和实验设计:通过转化(T)帮助学生建立弱电解质的电离平衡与化学平衡(状态及影响因素)的联系;通过量化感知(Q)帮助学生体验强弱电解质电离程度的差异;通过视觉感知(V)获得强弱电解质稀释过程的直观认识;通过比较(C)解释并深刻理解弱电解质的电离平衡。建立了一种新的认识弱电解质电离平衡的认知模型,对于培养学生的宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想以及证据推理等核心素养有一定的促进作用。

利用微距技术与数字化实验可视化表征“溶解”概念

“溶解”是化学学科的核心概念之一,但因其过程的微观抽象性,学生常存在大量的概念学习障碍。为了突破“溶解”概念学习的障碍,基于TQVC概念认知模型,利用手持技术将“溶解”概念转化为电导率与温度的曲线表征,并结合手机、微型显微镜的微距技术记录不同物质的微观溶解过程,进而促进学生对溶解概念的建构,转变学生对溶解的迷思概念。

利用手持技术数字化实验促进学生原电池概念认知——Zn-Cu-稀硫酸原电池与Zn和稀硫酸反应的比较

以Zn-Cu-稀硫酸原电池与Zn和稀硫酸反应的比较实验为例,探讨根据TQVC概念认知模型,设计促进学生原电池概念认知的手持技术数字化实验。具体过程是:将原电池概念关键内涵转化为可测量的温度和电流概念的关联属性,利用温度传感器和电流传感器测量实验的热能和电能的变化,通过实验数据、曲线及其四重表征分析得到实验结论,并判断实验设计的有效性。对实验设计的关键和实验证据的使用进行了讨论。

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。