通过机器来操作化学实验，学生们能做到吗，这就是微控制器技术！

由于成本低廉，开源微电子学在化学中的用处越来越大。

微控制器是一种紧凑的集成电路，旨在控制特定过程、接收来自各种传感器的信号并与激活器交互。

微控制器技术已在许多研究中被用于创建物理环境与虚拟环境的接口。

使用 Arduino 传感器在物理系统中进行的测量可以通过 USB 电缆或无线方式传输，例如通过 HC-06 蓝牙模块，传输到 PC、智能手机或平板电脑。

获取的数据可以使用适当的软件以数字形式进行处理，并直接实时显示在屏幕上。

和其他类似的微控制器已经被用于各种教育化学应用，因为可以使用各种各样的传感器，这些传感器并不昂贵并且可以产生高度准确和可靠的测量结果。

Arduino 技术已被用于构建廉价的化学测量设备，例如 pH 计和温度计，甚至可以用于有视力障碍的学生. 。

教师可以使用这些设备，利用投影仪、IB或 LCD 显示器来监控测量结果。

例如，Kubínová 和 Šlégr提出了一种基于 Arduino 技术的廉价仪器作为中等教育中 pH 值和温度测量的教育工具。

该实验设备可以与足够大的显示器结合使用，以便在学生进行演示和实验期间从教室的每个位置轻松读取。

集成开发环境 (IDE) 是最常用的编程环境和通过 USB 与 PC 连接显示数据的环境 。

此外，研究人员开发了用 Python 编写的开源软件，以便从 Arduino 轻松、廉价地获取数据，并与 PC 或 Mac 兼容。

这些技术能力表明，Arduino 适合在虚拟-物理混合学习环境中集成使用物理仪器和物质进行测量的能力。

这种学习环境应该具有适应性，可用于学生进行的演示或实验，Arduino 技术已被证明是合适的。

此外，在希腊，大多数学校可供演示的大屏幕都是 IB，因此，虚拟-物理混合学习环境应该能够与这些工具交互。

Α DA 是从零开始构建的，涉及“酸和碱”的主题单元。本单元对应于希腊初中 3 年级，K-9 学生就读于此。

课程目标是在对学校教科书进行全面分析后确定的，同时考虑了希腊教育政策研究所给出的说明和文献中报告的常见学生误解。

目标由 15 名在职化学教师、4 名学校辅导员和 1 名学术化学教师评估。

然后，构建涉及要教授的内容的概念图手稿，并与 6 名学校教师进行讨论。

从头开始构建了 12 个 VL 模拟（图 1）。

所有 VL，辅以额外的数字对象，如数字概念图、动画和照片，都用于 DA 的制作（图 2）。

考虑了Mayer 和 Moreno的规则，以构建所有必要的数字材料，并努力参考现实生活中的情况（例如黄蜂叮咬、胃部不适、日常材料），以便新知识能够被使用对学生有意义。

开发的 DA 有一个预先确定的学习路径，分为连续的小节。

根据预测-观察-解释 (POE) 模型，这些小节中的每一个都有三个步骤)。

例如，在“研究设计和工具”中有 VL 活动，其中第一步是预测添加另一种溶液对 pH 值或溶液颜色的影响。

在下一步中，教师使用适当的虚拟仪器和物质执行此过程，而学生则以全体形式观察结果。

根据预测-观察-解释 (POE) 模型，这些小节中的每一个都有三个步骤)。

例如，在“研究设计和工具”中有 VL 活动，其中第一步是预测添加另一种溶液对 pH 值或溶液颜色的影响。

在下一步中，教师使用适当的虚拟仪器和物质执行此过程，而学生则以全体形式观察结果。

在最后一步，学生以两人一组的方式进行磋商，以得出结论，合理化预测与结果之间的潜在差异，并在不使用数学形式主义的情况下推导出一般规则，因为这不是课程的一部分。

在这项研究中，研究了在混合虚拟-物理学习环境中进行 Arduino 实验对陈述性知识获取的影响，因为希腊课程和常见的教学实践都侧重于此类知识。

根据结果，通过在 IB 上演示而不是通过 IB 的 VL 使用 Arduino 实验对学生的成绩具有同样的积极影响。

未观察到任何操作的 C 组学生的学习收益只能归因于伴随静态可视化的适当活动，低于其他两组。

结论：

这些不同的实验实践同样促进了学习。