Connecting chemistry concepts with environmental context using student-built pH sensors
Connecting chemistry concepts with environmental context using student-built pH sensors
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使用学生自制的 pH 传感器将化学概念与环境背景联系起来
DOI：
10.1080/10899995.2019.1702868
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发表时间：
2019
影响因子：
--
通讯作者：
Grünbaum, Daniel
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Seroy, Sasha K.;Zulmuthi, Hanis;Grünbaum, Daniel
教育研究支持使用真实的STEM经验将积极参与纳入K-12教育。虽然有特定学科的资源，为学生提供这样的经验，有有限的跨学科的机会，整合工程教育和技术技能建设的背景下的核心科学概念。在这里，我们提出了一个适应性强的模块，它集成了动手技术教育和基于地方的学习，以提高学生对关键化学概念的理解，因为它们与当地环境科学有关。该模块还支持学科核心思想，实践和交叉概念，符合下一代科学标准。我们实地测试了我们的模块在三个不同的高中课程：化学，海洋学和先进的安置环境科学在学校在华盛顿，美国。学生使用现成的电子元件构建分光光度pH传感器，并使用已知的pH参考标准进行校准。然后，学生们使用传感器测量当地环境水样的pH值。评估表明，在所有三个课程的内容知识的pH值的环境相关性，以及传感器的设计，使用和环境应用的显着改善。学生们还报告说，即使他们的内容知识保持不变，他们对材料的自信心也有所增加。这些研究结果表明，教室传感器的建设和环境数据的收集增加了学生的理解和自信，通过连接化学概念，以当地的环境设置。
Educational research supports incorporating active engagement into K-12 education using authentic STEM experiences. While there are discipline-specific resources to provide students with such experiences, there are limited transdisciplinary opportunities that integrate engineering education and technological skill-building to contextualize core scientific concepts. Here, we present an adaptable module that integrates hands-on technology education and place-based learning to improve student understanding of key chemistry concepts as they relate to local environmental science. The module also supports disciplinary core ideas, practices, and cross-cutting concepts in accordance with the Next Generation Science Standards. We field-tested our module in three different high school courses: Chemistry, Oceanography and Advanced Placement Environmental Science at schools in Washington, USA. Students built spectrophotometric pH sensors using readily available electronic components and calibrated them with known pH reference standards. Students then used their sensors to measure the pH of local environmental water samples. Assessments showed significant improvement in content knowledge in all three courses relating to environmental relevance of pH, and to the design, use and environmental application of sensors. Students also reported increased self-confidence in the material, even when their content knowledge remained the same. These findings suggest that classroom sensor building and collection of environmental data increases student understanding and self-confidence by connecting chemistry concepts to local environmental settings.
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