智能手机在化学实验中的应用设计与实践研究

摘要

随着智能手机软硬件技术的不断突破和互联网的普及推广，智能手机可作为一种辅助实验工具逐渐在化学实验中得到应用。本研究将智能手机引入化学实验，利用智能手机的光学传感器和声学传感器并结合免费软件“Sound Meter”“RGB调色板”和“Phyphox”开发了七个化学实验并设计了七份实验教学案例，对教案在中学进行了教学实践。通过教学实践的反馈表明，基于智能手机设计的实验具有较好的可操作性和创新性，能有效激发学生学习化学实验的兴趣与动机，丰富课堂教学活动。
　　本文分为六部分:
　　第一部分:研究概述。对论文的研究背景、研究意义、研究目的、研究方法和研究思路进行概述。综述了智能手机在化学实验中应用的国内外研究现状。
　　第二部分:理论研究。结合建构主义理论、行为主义理论和有意义学习理论详细阐释了智能手机应用于化学实验的研究价值与意义，并提炼了基于智能手机设计化学实验的设计原则和教学实践原则。
　　第三部分:现状调查。主要对中学生应用智能手机的情况进行了调查。
　　第四部分:设计实验案例。利用智能手机设计了七份教学案例，分别是利用智能手机声学传感器结合分贝仪软件，改进了电解质溶液一类的导电性实验，有电解质溶液的导电性实验、酸碱中和滴定过程中电导率的变化实验和制备氢氧化铝过程中电导率变化的实验。利用智能手机光学传感器设计的光度法实验有测定药剂中维生素B12的含量、磷肥中磷含量、补铁剂中铁含量和牛奶中蛋白质含量。
　　第五部分:教学实践的实施和效果评价。将《酸碱中和滴定过程中电导率的变化》进行教学实践，分别从调查问卷、学生访谈、教师访谈分析了智能手机在化学实验中教学的实践效果。
　　第六部分:结论与展望。本文基于智能手机设计的七份实验教学案例对促进新课程改革和培养学生核心素养都具有重要实践价值。同时，对研究过程中的不足之处进行反思，并对研究成果的未来发展进行了展望。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1问题的提出

1．1．1 随着社会不断发展，新课程改革进程中的发展需要

1．1．2基于智能手机的现代化教与学已成为国内外教育改革焦点

1．1．3基于智能手机的传感技术已成为国内外的研究热点和趋势

1．2研究综述

1．2．1国外研究现状

1．2．2国内研究现状

1．3研究意义

1．3．1 有利于丰富中学化学课堂教学活动

1．3．2有利于激发学习动机，培养创新能力

1．3．3有利于开展数字化的人机交互式学习方式

1．3．4有利于加强生活与化学的联系，丰富教学内容

1．4研究目的

1．5研究方法

1．5．1文献研究法

1．5．2调查法

1．5．3行动研究法

1．6研究思路

第二章智能手机应用于化学实验的理论探讨

2．1 基于智能手机设计化学实验的理论基础

2．1．1建构主义理论

2．1．2行为主义理论

2．1．3有意义学习理论

2．2基于智能手机设计化学实验的设计原则

2．2．1科学性

2．2．2创新性

2．2．3可重复性

2．2．4安全性

2．2．5直观性

2．2．6多样性

2．3基于智能手机设计化学实验的教学实践原则

2．3．1以学生为主体

2．3．2发展科学探究能力

2．3．3促进学科能力发展

第三章智能手机在化学实验中的现状调查

3．1调查情况概述

3．2研究对象现状调查

3．2．1学生使用智能手机的现状调查

3．2．2学生利用智能手机学习的现状调查

3．2．3 学生使用智能手机功能的调查

3．2．4学生利用智能手机学习的态度调查

3．2．5学生对智能手机参与化学实验的认可度调查

3．3调查结论与启示

第四章智能手机应用于化学实验中的教学案例设计

4．1 基于智能手机声音传感器在化学实验中的教学案例设计

4．1．1 电解质溶液的导电性实验

4．1．2酸碱中和滴定过程中电导率的变化

4．1．3制备氢氧化铝过程中电导率的变化

4．2基于智能手机光学传感器在化学实验中的教学案例设计

4．2．1 药剂中维生素B12含量的测定

4．2．2补铁剂中铁含量的测定

4．2．3磷肥中磷含量的测定

4．2．4牛奶中蛋白质含量的测定

第五章智能手机在化学实验中的应用实践与效果评价

5．1 智能手机用于化学实验中案例设计

5．1．1设计思路

5．1．2教学目标

5．1．3教学过程

5．1．4装置说明

5．2智能手机用于化学课堂实验教学的效果调查

5．2．1基于问卷(学生)，了解教学实践效果

5．2．2基于访谈(学生)，了解教学实践效果

5．2．3基于访谈(教师)，了解教学实践效果

5．3教学实践和效果评价总结

6．1研究结论

6．2研究反思

6．3研究展望

参考文献

附录

致谢

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