用层层叠游戏解释锂离子电池电化学的新工具

积木游戏,如叠叠乐,可以用来向学生解释锂离子电池是如何工作的,以满足教育需求,更好地了解电源已成为日常生活中的重要因素。

虽然从智能手机到电动汽车,我们的许多电子设备中都有丰富的锂离子电池,但可用于教育孩子们如何工作以及它们为什么重要的资源是有限的。

伯明翰大学化学学院的一个团队设计了一种教育工具,利用积木游戏叠叠乐(Jenga)来解释电池内部的工作过程及其背后的电化学过程。他们的方法发表在化学教育杂志

一种可充电锂离子电池,由氧化物和石墨电极组成。它们通常是用电解液分层建造的。当电池充电时,锂离子通过电解液从石墨移动到氧化物电极。电极被涂覆在电流收集器上,它允许电子通过外部电路移动,提供电力。

通过使用积木层,孩子们可以了解电池是如何构造的,以及不同的组件是如何相互作用的。电池叠片可以显示电池运行情况和关键特性。这种类型的电池充电和放电的插入或分层的化学过程可以很容易地看到。

通过去除石墨电极上的一些空白块(这些块代表石墨层之间的空白空间),学生可以将锂离子块从氧化物电极移到石墨电极上。相反的过程将在放电时发生。

这个演示的简单性为解释复杂的化学和氧化还原反应提供了基础。当学生们以不同的速度从氧化电极上移除锂离子块时,不同应用场合的充电速率的重要性和安全性也可以得到展示。越快的冲锋必然会导致层层叠结构的坍塌。

塔式积木游戏还可以通过展示移除和重新插入锂块时,积木会发生轻微移位,来展示电池的性能在持续使用中是如何下降的。

研究人员Elizabeth Driscoll解释道:实践示范被认为是一种支持学习的有用方式——例如,教师经常用柠檬或土豆来解释传统的不可充电电池。

但我们知道,电化学对教师来说是一个棘手的领域,这往往会导致学生的误解。我们想设计一个动手操作的活动,来帮助解决这个问题,并解释这种充电类型。”

通过引入具有强烈对比色和不同纹理的塔楼组块,团队还能够设计出更包容盲人或半视力学生的教学工具。

在过去的一年里,这些活动已经在多所访问学校进行了试验,包括:英国皇家化学学会(Royal Society of Chemistry)的“长凳之巅”(Top of The Bench)示范讲座,得到了老师和学生的积极反馈。从伯明翰的智库科学博物馆到曼彻斯特科学博物馆和伦敦的皇家学会,这些布景也出现在博物馆的公共活动中。亚博老虎机网登录

该团队的下一步将是使更多的学生能够广泛参与该活动,并在这些主题上为教育工作者提供支持。在法拉第研究所和英国皇家化学学会的资助下,伯明翰的一所中学已经获得了100套小型叠乐。

伍斯特新学院和博尔顿感官支持服务也将提供触觉教室。有兴趣制作自己成套教材的教育工作者可以通过在化学教育杂志

来源:https://www.birmingham.ac.uk/index.aspx

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