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化學(xué)教師對手持技術(shù)數(shù)字化實驗應(yīng)用的態(tài)度調(diào)查

2019-11-05 10:17朱慶錢揚義麥裕華杜慧鳴石光
化學(xué)教學(xué) 2019年10期
關(guān)鍵詞:數(shù)字化實驗

朱慶 錢揚義 麥裕華 杜慧鳴 石光

摘要: 對“國培計劃(2018)”專職培訓(xùn)團隊研修項目華南師范大學(xué)化學(xué)班60名學(xué)員教師進行調(diào)查,了解對手持技術(shù)實驗功能、應(yīng)用影響因素的態(tài)度。結(jié)果顯示: (1)不同類別教師一致顯著認(rèn)同手持技術(shù)實驗的實驗信息化功能;(2)不同類別教師均認(rèn)同“實驗資源與支持”是最影響手持技術(shù)實驗應(yīng)用的因素;(3)不同類別教師對手持技術(shù)實驗的功能和應(yīng)用的影響因素有不同的態(tài)度取向。態(tài)度調(diào)查結(jié)果有助于根據(jù)不同類別教師的態(tài)度取向,預(yù)期,優(yōu)化手持技術(shù)實驗的應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞: 手持技術(shù); 數(shù)字化實驗; 化學(xué)教師; 態(tài)度調(diào)查

文章編號: 10056629(2019)10001306中圖分類號: G633.8文獻標(biāo)識碼: B

1 問題提出

手持技術(shù)是由傳感器、數(shù)據(jù)采集器和裝有配套軟件的電腦端組成,收集與處理實驗數(shù)據(jù)的信息技術(shù)系統(tǒng)[1]。該系統(tǒng)能夠定量收集溫度、pH、電導(dǎo)率、色度、壓強、氧氣濃度(包括溶解氧)、二氧化碳濃度以及多種離子濃度等數(shù)據(jù),并以曲線形式呈現(xiàn)在電腦上。應(yīng)用手持技術(shù)的化學(xué)實驗可以稱為手持技術(shù)數(shù)字化化學(xué)實驗,簡稱為手持技術(shù)實驗。與傳統(tǒng)實驗相比,手持技術(shù)實驗具有測量儀器攜帶方便,測量操作簡單快捷等功能。由于手持技術(shù)實驗?zāi)軌驅(qū)崿F(xiàn)實驗數(shù)據(jù)可視化,具有幫助學(xué)生探析微觀世界,促進學(xué)生抽象概念認(rèn)知,提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和信息技術(shù)能力等一系列教學(xué)功能[2]。

教育部《教育信息化“十三五”規(guī)劃》要求進一步推進教育信息化,實現(xiàn)信息技術(shù)與學(xué)科教育教學(xué)的深度融合[3]。近十幾年,研究者在手持技術(shù)實驗的案例開發(fā)[4~7]、教學(xué)實踐應(yīng)用[8~10]和認(rèn)知模型建構(gòu)[11]等方面相繼取得豐碩成果,對提升中學(xué)化學(xué)教師的信息化教學(xué)能力,優(yōu)化中學(xué)化學(xué)教育教學(xué)質(zhì)量起到重要作用?!镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》提出化學(xué)教科書和教學(xué)實踐要增加數(shù)字化實驗[12]。這說明手持技術(shù)實驗的應(yīng)用得到國內(nèi)中學(xué)化學(xué)教育領(lǐng)域的高度認(rèn)可,將在新一輪化學(xué)課程改革中發(fā)揮重要作用。

態(tài)度是個體在社會生活中對某種對象形成的、相對穩(wěn)定的心理反應(yīng)傾向,包括認(rèn)知成分、情感成分和行為意向成分[13]。了解個體以及群體對于某種對象的態(tài)度,既能夠了解個體目前的心理狀態(tài),還能夠預(yù)測個體的可能性行為?;瘜W(xué)教師對于手持技術(shù)實驗的功能和影響因素,也會有相應(yīng)的態(tài)度。最理想的狀態(tài)是化學(xué)教師對手持技術(shù)實驗的不同功能均具有積極的認(rèn)同,對影響手持技術(shù)實驗應(yīng)用的因素有清晰的認(rèn)識。由于化學(xué)教師對手持技術(shù)實驗的態(tài)度,會影響著其應(yīng)用手持技術(shù)實驗的行為,因而關(guān)注化學(xué)教師態(tài)度的具體狀況是有意義的研究問題。然而,國內(nèi)卻較少有相關(guān)的態(tài)度調(diào)查研究,已報道的研究結(jié)果[14]也難以反映當(dāng)下現(xiàn)實。在信息技術(shù)與化學(xué)教育教學(xué)需要高度融合的今天,有必要充分了解化學(xué)教師對手持技術(shù)實驗的真實想法,為進一步推廣手持技術(shù)實驗提供必要的參考。

基于上述考慮,本研究以“國培計劃(2018)”示范性項目專職培訓(xùn)團隊研修項目華南師范大學(xué)化學(xué)班的學(xué)員教師為調(diào)查對象,了解他們對手持技術(shù)實驗功能和影響因素的態(tài)度。具體的研究問題是: (1)對比傳統(tǒng)實驗,不同類別教師主要認(rèn)同手持技術(shù)實驗?zāi)男┕δ???)不同類別教師主要認(rèn)同哪些影響手持技術(shù)實驗應(yīng)用的因素?

2 研究方法

2.1 研究參與者

研究對象共來自19個省份,其中來自高校、教研機構(gòu)和教師進修學(xué)校(以下簡稱教育支撐機構(gòu))、中學(xué)的教師分別有21人、12人、27人,包括從初級職稱到正高級職稱的教師。他們具有一定的代表性,其作答結(jié)果也一定程度地代表國內(nèi)各類型教育機構(gòu)化學(xué)教師對手持技術(shù)實驗的態(tài)度。

2.2 研究工具

自編手持技術(shù)實驗態(tài)度調(diào)查問卷作為研究工具,包括2個題組共21道題。

題組1了解教師在對比傳統(tǒng)實驗時,對手持技術(shù)實驗最突出的功能的認(rèn)同。筆者認(rèn)為手持技術(shù)實驗的功能主要表現(xiàn)在使用信息技術(shù)優(yōu)化了定量實驗過程,豐富了教學(xué)方法、策略和資源等教學(xué)實踐內(nèi)容,促進學(xué)生在化學(xué)學(xué)科思維、知識和能力等方面的發(fā)展,可以概括為“實驗操作”“教學(xué)實踐”“能力提升”“認(rèn)知發(fā)展”4個維度。題組1設(shè)置1道多項選擇題,選擇了16個有代表性的功能作為選項。每4個選項對應(yīng)1個維度。教師需要在16個選項中選擇個人認(rèn)為手持技術(shù)實驗最突出的4個功能(占總數(shù)的25%)。選擇的每個選項均計1分,總分是4分。由于總分固定且選項限選,各選項和各維度的均分是相互競爭的。某選項和某維度的均分越大,表示教師群體越認(rèn)同該選項和該維度反映的功能。題組1是多選題,經(jīng)研判后具有內(nèi)容效度和專家效度。

題組2了解教師在不考慮經(jīng)濟條件時,對影響手持技術(shù)實驗應(yīng)用的重要因素的認(rèn)同。影響手持技術(shù)實驗應(yīng)用的重要因素主要表現(xiàn)在教師獲得的實驗資源和單位提供的支持保障、教學(xué)內(nèi)容的需要和教學(xué)時數(shù)的安排、師生對手持技術(shù)實驗的知識和應(yīng)用能力、應(yīng)用手持技術(shù)實驗?zāi)軌颢@得的教學(xué)效果,可以概括為“實驗資源和支持”“教學(xué)需求和安排”“教師知識和能力”“數(shù)字化實驗效果”“學(xué)生能力表現(xiàn)”5個維度。題組2設(shè)置20題選擇題,選擇了20個有代表性的影響因素作為題目內(nèi)容。“實驗資源和支持”等維度分別有4、 4、 5、 4、 3題。問題使用Likert 7點量表計分形式,選項從“極其影響”到“極其不影響”,分別計分7分至1分。教師需要在每題選擇最符合個人真實想法的選項。某題和某維度的均分越大,表示參訓(xùn)教師越認(rèn)同該題和該維度反映的影響因素。各題均分與所在維度均分、各維度均分和題組均分均具有顯著強相關(guān)(r>0.7, p<0.001)。題組的Cronbachs a系數(shù)是0.963,“實驗資源和支持”等維度的Cronbachs a系數(shù)是0.822~0.960。這顯示題組2具有良好的結(jié)構(gòu)效度和內(nèi)部一致性信度。

2.3 研究流程

研修班安排手持技術(shù)實驗專題培訓(xùn)活動,為教師詳細介紹手持技術(shù)實驗的實驗案例和教學(xué)案例、研究進展和成果。在專題培訓(xùn)活動結(jié)束后,教師進行15分鐘問卷調(diào)查。筆者回收調(diào)查問卷,進行數(shù)據(jù)處理和分析。

3 結(jié)果與討論

3.1 教師一致顯著認(rèn)同手持技術(shù)實驗的實驗信息化功能

首先,通過單因素方差分析,對不同工作單位(高校、教育支撐機構(gòu)、中學(xué))教師在手持技術(shù)實驗功能的態(tài)度評分進行差異性檢驗。表1顯示3類教師在各功能維度均分的差異均不顯著(p>0.05),這表示3類教師對各功能維度有類似的態(tài)度。例如,3類教師在“實驗操作”維度的均分均最高,尤其是教育支撐機構(gòu)教師的均分達到2.18分,而在其他功能維度的均分均在1.00分附近或以下。

其次,通過重復(fù)測量方差分析,對每類教師各自在手持技術(shù)實驗功能的態(tài)度評分進行差異性檢驗。表2顯示3類教師各自在各功能維度的均分均存在顯著差異,多重比較顯示主要是“實驗操作”維度與其他功能維度的均分存在顯著差異(p<0.05)。這表示3類教師內(nèi)部對各功能維度有不同程度的態(tài)度,均顯著地認(rèn)同實驗信息化功能是手持技術(shù)實驗最突出的功能。

再者,通過描述統(tǒng)計,了解各類教師在各功能的具體態(tài)度情況(見表3)。3類教師均首選“實驗操作”維度“能夠呈現(xiàn)定量、準(zhǔn)確、直觀的實驗結(jié)果”功能和“能夠?qū)崟r、快捷測量多種物理量的數(shù)據(jù)”功能,均分均為0.50分以上,教育支撐機構(gòu)教師的均分更達到0.80分以上。對于其他功能的態(tài)度,3類教師體現(xiàn)出不同的傾向性。中學(xué)教師更認(rèn)同“教學(xué)實踐”維度“幫助學(xué)生理解化學(xué)概念,提高課堂教學(xué)效率”功能。教育支撐機構(gòu)教師相當(dāng)重視手持技術(shù)實驗“發(fā)展學(xué)生使用證據(jù)的論證能力”功能。高校教師主要認(rèn)同“教學(xué)實踐”維度“激發(fā)學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)內(nèi)在學(xué)習(xí)動機”功能。

最后,在未被選的功能中,高校教師均不選“促進學(xué)生建立化學(xué)變化的學(xué)科觀念”功能,教育支撐機構(gòu)教師均不選“增強學(xué)生參與化學(xué)學(xué)習(xí)活動的機會和空間”“發(fā)展學(xué)生自主學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)的能力”“發(fā)展學(xué)生使用信息的數(shù)字化學(xué)習(xí)能力”功能。這表示相應(yīng)教師群體可能不認(rèn)同這些功能。

總體而言,3類教師均一致顯著地認(rèn)同定量、實時和簡便等實驗信息化功能是手持技術(shù)實驗最突出的功能。他們在態(tài)度認(rèn)同的相異之處主要是,中學(xué)教師更認(rèn)同手持技術(shù)實驗提高教師課堂教學(xué)效率和質(zhì)量的功能,教育支撐機構(gòu)教師更認(rèn)同手持技術(shù)實驗促進學(xué)生論證能力發(fā)展的功能,高校參訓(xùn)教師更認(rèn)同手持技術(shù)實驗激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和動機方面的功能。3類教師是從個人工作內(nèi)容和經(jīng)歷的角度看待手持技術(shù)實驗的功能,所以會對手持技術(shù)實驗較突出的功能有不一致的考量。由于中學(xué)教師需要直面中學(xué)化學(xué)教學(xué)實踐現(xiàn)場,所以會比其他類別教師,更突出考慮手持技術(shù)實驗解決教學(xué)問題和提供教學(xué)效益方面的功能。該研究結(jié)果充分展示3類教師對手持技術(shù)實驗功能的不同態(tài)度,也符合人們對中學(xué)教師相關(guān)態(tài)度的預(yù)期。

3.2 教師一致認(rèn)同“實驗資源和支持”最影響手持技術(shù)實驗

首先,通過單因素方差分析,對3類教師在手持技術(shù)實驗應(yīng)用影響因素的態(tài)度評分進行差異性檢驗。表4顯示3類教師在各影響因素維度均分的差異均不顯著(p>0.05)。其次,通過重復(fù)測量方差分析,對每類教師各自在手持技術(shù)實驗影響因素的態(tài)度評分進行差異性檢驗。結(jié)果顯示3類教師各自在各影響因素維度均分的差異均不顯著(p>0.05)。綜合這兩方面結(jié)果,可知3類教師無論在群體間或群體內(nèi)部,對各影響因素維度均有類似的態(tài)度,認(rèn)同各種影響因素的重要性。

再者,通過描述統(tǒng)計,了解各類教師在各影響因素的具體態(tài)度情況。在表4中,高校、教育支撐機構(gòu)教師在“實驗資源和支持”維度的均分均最高,中學(xué)教師在“教師知識和能力”“實驗資源和支持”“學(xué)生能力表現(xiàn)”維度的均分均最高,這表示中學(xué)教師對影響手持技術(shù)實驗的因素有更廣泛的認(rèn)同。

由于3類教師對各影響因素的態(tài)度評分基本上都在5分以上(見表5),各影響因素均可以作為“重要”的影響因素。為了更好地分析3類教師最關(guān)切的影響因素,特別以5.60分作為分界線,選取出部分均分較高的影響因素。其中,“實驗資源和支持”維度的“單位對使用數(shù)字化實驗的支持”“實驗裝備的日常維護和更新”影響因素都獲得3類教師的重視,畢竟實驗設(shè)備是手持技術(shù)實驗得以存在和應(yīng)用的基礎(chǔ)。中學(xué)教師和教育支持機構(gòu)教師均認(rèn)同“教師知識和能力”維度的“教師接受新事物的意識”“教師設(shè)計手持技術(shù)實驗的能力”是很重要的影響因素,特別關(guān)注中學(xué)教師在應(yīng)用和發(fā)揮手持技術(shù)實驗作用中的獨特作用。中學(xué)教師還特別重視學(xué)生的情況,認(rèn)為“學(xué)生能力表現(xiàn)”維度的“學(xué)生分析手持技術(shù)實驗結(jié)果的能力”是很重要的影響因素。相對地,教育支撐機構(gòu)教師從實現(xiàn)效果的角度思考問題,在意“實驗資源和支持”維度的“化學(xué)實驗室的使用和安排”和“數(shù)字化實驗效果”維度的“手持技術(shù)實驗提高學(xué)生化學(xué)知識認(rèn)知效果”影響因素。

總體而言,3類教師均一致地認(rèn)同“實驗資源和支持”維度有關(guān)的影響因素是手持技術(shù)實驗最重要的影響因素。結(jié)合個人工作內(nèi)容和經(jīng)歷,不同類別教師對手持技術(shù)實驗其他重要的影響因素有不同的認(rèn)同。中學(xué)教師從個人教學(xué)實際工作出發(fā),對手持技術(shù)實驗與化學(xué)教學(xué)實踐的關(guān)系有更深入的認(rèn)識。他們把參與課堂教學(xué)的師生放在主要地位,重視將教師的專業(yè)素養(yǎng)、學(xué)生的學(xué)習(xí)能力作為重要的影響因素。中學(xué)教師是否具有接受新事物的意識對手持技術(shù)實驗?zāi)芊竦玫綉?yīng)用影響極大,學(xué)生能否具有分析手持技術(shù)實驗結(jié)果的能力對手持技術(shù)實驗的應(yīng)用效果影響極大。因此,中學(xué)教師對手持技術(shù)實驗應(yīng)用影響因素的判斷非常深刻。相對地,教育支撐機構(gòu)教師將手持技術(shù)實驗可能帶來的教學(xué)效果作為很重要的影響因素。這是從教學(xué)效果導(dǎo)向和“反撥”教學(xué)實踐的角度,認(rèn)識教學(xué)效果對手持技術(shù)實驗應(yīng)用的潛在影響。該研究結(jié)果充分展示3類教師在認(rèn)同手持技術(shù)實驗應(yīng)用影響因素的差異性,為理解不同類別教師的關(guān)注度和行為選擇提供參考。

3.3 討論和建議

不同類別教師在本研究的作答反映出各自教師群體對手持技術(shù)實驗應(yīng)用的鮮明態(tài)度。由于不同類別教師有不同的工作內(nèi)容和經(jīng)歷,導(dǎo)致他們對手持技術(shù)實驗應(yīng)用的功能和影響因素有不同認(rèn)同。但他們的態(tài)度和重要關(guān)切均沒有高低之分,需要得到人們的尊重和理解。只是不同的態(tài)度取向可以為不同類別教師帶來不同的行為意向和具體行為。因此,可以結(jié)合本研究結(jié)果,更好地預(yù)期和優(yōu)化不同類別教師應(yīng)用手持技術(shù)實驗的具體情況。

3.3.1 做好物質(zhì)資源和支持建設(shè)

“實驗資源與支持”是人們認(rèn)為影響手持技術(shù)實驗應(yīng)用的最重要因素,也是制約手持技術(shù)實驗應(yīng)用的主要矛盾。為解決中學(xué)教師缺乏“實驗資源與支持”的后顧之憂,中學(xué)適宜盡量配備手持技術(shù)實驗設(shè)備和營造鼓勵教師應(yīng)用手持技術(shù)實驗的良好氛圍;中學(xué)教師適宜主動積累優(yōu)質(zhì)的手持技術(shù)實驗設(shè)計和教學(xué)案例,建立個人的、可供參考的案例庫;大學(xué)和教育支撐機構(gòu)也適宜主動向中學(xué)教師提供一系列有教學(xué)創(chuàng)新和思考價值的案例。

3.3.2 培養(yǎng)有創(chuàng)新意識的種子教師

手持技術(shù)實驗的應(yīng)用不僅只是教師簡單地使用信息技術(shù)工具,還會為師生帶來教學(xué)方式和學(xué)習(xí)方式的深度改變。誠如研究結(jié)果所指出,中學(xué)教師和教育支持機構(gòu)教師均認(rèn)同: 一名教師是否具有良好接受新事物的意識和設(shè)計手持技術(shù)實驗的能力,是影響手持技術(shù)實驗從嘗試性應(yīng)用到常態(tài)性應(yīng)用的重要因素。因此,中學(xué)、教育支撐機構(gòu)和大學(xué)適宜聯(lián)合選擇有創(chuàng)新意識的教師開展系統(tǒng)的手持技術(shù)實驗應(yīng)用研究,為他們搭建教學(xué)探索和展示的各層次平臺,優(yōu)先把他們培養(yǎng)成為有專長的種子教師,再通過他們的示范效應(yīng)帶動更多的教師參與手持技術(shù)實驗應(yīng)用研究。

3.3.3 研討學(xué)生論證能力培養(yǎng)問題

本研究發(fā)現(xiàn),一方面,“學(xué)生分析手持技術(shù)實驗結(jié)果的能力”作為中學(xué)教師認(rèn)同的很重要因素,是手持技術(shù)實驗得以順利應(yīng)用的“因”;另一方面,“促進學(xué)生論證能力發(fā)展”作為教育支撐機構(gòu)教師非常認(rèn)同的功能,是手持技術(shù)實驗順利應(yīng)用的“果”。這兩者其實是內(nèi)容一致的。學(xué)生分析手持技術(shù)實驗結(jié)果時,需要分析數(shù)據(jù)曲線的變化趨勢和特殊點的化學(xué)意義,更好地理解物質(zhì)變化的規(guī)律,以便證實或證偽研究假設(shè)。而結(jié)合主張(研究假設(shè))、證據(jù)(曲線)和理由(化學(xué)概念和原理),回應(yīng)反駁和質(zhì)疑,就是學(xué)生需要經(jīng)歷的論證過程。因此,學(xué)生分析和論證能力的培養(yǎng)以手持技術(shù)實驗作為良好載體,并且與手持技術(shù)實驗的廣泛應(yīng)用相輔相成。錢揚義等人提出“四重表征”理論用于師生更好地理解和解釋實驗結(jié)果[15],但仍然缺少從論證教學(xué)角度,對師生在該學(xué)習(xí)任務(wù)的教學(xué)實施展開探討。這是值得人們深入研討的教學(xué)實踐問題。

3.3.4 提供差異化的教師培訓(xùn)內(nèi)容

在各類型教師培訓(xùn)活動中,可以結(jié)合不同類別教師的態(tài)度取向,提供差異化的手持技術(shù)實驗培訓(xùn)內(nèi)容,讓教師對手持技術(shù)實驗產(chǎn)生更全面的認(rèn)識,以便教師的認(rèn)識和態(tài)度不局限在原來最認(rèn)可的功能和影響因素上,而是具有更客觀的認(rèn)識和更理性的判斷,愿意更積極地應(yīng)用手持技術(shù)實驗解決教學(xué)實踐問題。

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[15]林建芬, 盛曉婧, 錢揚義. 化學(xué)“四重表征”教學(xué)模式的理論建構(gòu)與實踐研究——從15年數(shù)字化手持技術(shù)實驗研究的回顧談起[J]. 化學(xué)教育, 2015, 36(7): 1~6.

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