利用手持技術(shù)　進軍化學探究實驗

　　在傳統(tǒng)的化學實驗中，定性實驗多，定量實驗少；驗證實驗多，探究實驗少。手持技術(shù)的自身特點有助于將化學實驗定量化和探究化。如何應用手持技術(shù)讓學生進行化學探究學習？學生在解決實際問題中又有什么認知困難？本文根據(jù)高中學生的實踐活動做了一些探索，希望能夠給予初、高中一線教師以幫助。
　　
　　一、手持技術(shù)進行探究活動的基本思路
　　
　　本次探究選取“溫度對水中溶解氧（DO）的影響”為課題（這是初三化學溶解度及其影響因素的課程內(nèi)容）。分為以下各階段進行：提出問題，做出猜想與假設，制定計劃，進行實驗，收集證據(jù)，做出合理解釋或結(jié)論，反思與評價，表達與交流。
　?。ㄒ唬┨岢鰡栴}
　　教師活動：運用魚類及動植物生長與溶解氧含量的密切聯(lián)系，引出“溫度與DO有何關(guān)系，如何測定DO的問題”。
　　學生活動：思考，各抒己見。
　　設計意圖：創(chuàng)設有效的問題情境，激發(fā)學生興趣。
　　（二）猜想與假設
　　教師活動：展示溶解氧傳感器，說明其使用原理和方法，猜想與假設溫度對DO影響情況。
　　學生活動：小組討論，假設溫度越高，水中DO越少。
　　設計意圖：培養(yǎng)學生豐富的想象力和思考能力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維。
　?。ㄈ┲贫ㄓ媱?br/>　　教師活動：觀察學生的表現(xiàn)并在必要的時候提供幫助。
　　學生活動：小組討論寫出大體的實驗計劃，設計實驗裝置、進行實驗，并采集數(shù)據(jù)。
　　設計意圖：進行相關(guān)的實驗設計，選擇最佳實驗方法。
　?。ㄋ模嶒瀸嵤?br/>　　教師活動：觀察學生運用手持技術(shù)進行實驗操作的表現(xiàn)及其如何應付一些實驗中的“意外”。
　　學生活動：利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行自己所設計的實驗，并觀察實驗。
　　設計意圖：采集數(shù)據(jù)、觀察實驗、監(jiān)控實驗、觀察數(shù)據(jù)，培養(yǎng)學生解決問題的能力。
　?。ㄎ澹┦占C據(jù)
　　教師活動：適當引導學生回憶初三所學溶解度及其影響因素的知識。
　　學生活動：小組內(nèi)和小組外討論。
　　設計意圖：培養(yǎng)學生搜集資料和提取信息的能力。
　?。┳龀龊侠斫忉尯徒Y(jié)論
　　教師活動：不做任何幫助性的提示，傾聽學生的總結(jié)與分析。
　　學生活動：獲得結(jié)論——溫度越高，DO含量越低。
　　設計意圖：培養(yǎng)學生分析、總結(jié)和歸納的能力。
　　（七）反思與評價
　　教師活動：引導學生對探究活動前后“想法”進行回顧，并對學生的表現(xiàn)給予肯定和鼓勵。
　　學生活動：對自己的不足進行自我剖析。
　　設計意圖：應用知識、評價程序，培養(yǎng)學生元認知能力。
　?。ò耍┍磉_與交流
　　教師活動：觀察學生們之間的互動情況，聆聽學生的收獲與創(chuàng)新之處。
　　學生活動：小組之間進行經(jīng)驗交流。
　　設計意圖：培養(yǎng)學生表達能力，使學生學會合作、學會學習。
　　
　　二、手持技術(shù)進行探究活動，學生的認知情況及分析
　　
　?。ㄒ唬┨岢鰡栴}、猜想與假設階段
　　當筆者提出“溫度與DO有何關(guān)系，如何測定DO”時，幾乎所有學生（高一和高三學生各4名，分兩小組）均能運用初三已學的氣體溶解度與溫度的關(guān)系及生活常識對第一個問題進行較合理的猜想與假設，即溫度越高，DO含量越低。但不少學生對第二個問題顯得束手無策。有兩名學生向筆者提出可用“碘量法”（一種測定DO的化學實驗方法）進行測定，但都未能完整敘述碘量法所需藥品及實驗方法。
　　兩名提出“碘量法”的學生，也只是采用傳統(tǒng)的化學實驗方法間接測定，沒有考慮到采用相關(guān)儀器進行直接測定?？梢?，學生并未意識到信息技術(shù)在科學探究中的作用。由于學生曾習慣于傳統(tǒng)的實驗儀器和實驗操作，難免會對手持技術(shù)在教學中的應用抱有“神秘感”。如何消除數(shù)字鴻溝，使學習者應用技術(shù)進行有效學習，這還是當今優(yōu)化教學至關(guān)重要的研究課題。
　?。ǘ┲贫▽嶒炗媱濍A段
　　
　　當筆者要求學生根據(jù)現(xiàn)有實驗儀器制定實驗計劃時，學生都能滿懷熱情投身于活動中，兩個小組均有成員開始設計簡單的實驗裝置。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩組成員均能在較短時間里，根據(jù)筆者先前介紹的儀器測定原理（即水體必須具有一定流動性），采用數(shù)據(jù)采集器、溫度傳感器與溶解氧傳感器同時測定的方法，設計較為合理的實驗裝置（見圖1）。有名學生向筆者說到：“以前曾見過‘碘量法測水中含氧量’的實驗習題，但‘碘量法’的實驗步驟繁瑣，且容易因?qū)嶒灄l件的控制不當而造成較大誤差，現(xiàn)在使用儀器測定的確方便了不少?！?br/>　　學生能在較短時間內(nèi)設計出實驗裝置，這說明手持技術(shù)對學生的認知方式具有一定影響，并且在學生解決實驗問題時確實起到較大的作用，至少能將傳統(tǒng)繁瑣的測定實驗（碘量法）化難為易，同時也意味著學生已逐漸接受將信息技術(shù)運用于科學探究的理念。
　?。ㄈ嶒瀸嵤╇A段
　　學生用在實驗操作和方案實施環(huán)節(jié)上的時間都是最多的。大多數(shù)學生都有若干次停頓下來進行思考或看書，以及重復實驗進程的情況。有1名學生在進行數(shù)據(jù)采集時，發(fā)現(xiàn)得到的實驗曲線波動較大，認為這可能與水體的流速不均勻有關(guān)，便嘗試改變磁力攪拌器的轉(zhuǎn)速，得到的實驗效果較佳；另有一名學生也遇到實驗曲線波動的情況，但他選擇改變數(shù)據(jù)采集器的采樣速率，將原來的1/S改為10/S，同樣得到令人滿意的曲線。
　　可見，學生運用手持技術(shù)進行科學探究遇到“意外”問題時，即使有重新操作的必要，也不太耗時，不易減弱或消除學生解決問題的動機，這也是學生能從容對待“意外”事件的主要原因之一。若采用傳統(tǒng)的碘量法測定，每當實驗期間出現(xiàn)障礙或意外，學生可能不得不重新進行繁雜的準備工作（如配制溶液等），這樣學生的探究積極性將大打折扣，對問題解決是非常不利的。
　?。ㄋ模┓此寂c交流階段
　　學生在彼此交流經(jīng)驗，分享成功的喜悅之余，深深體會到信息技術(shù)給他們帶來的好處：“以前曾打算探討書本理論與實際之間的差別，但始終因為傳統(tǒng)實驗方法比較繁瑣而懶于動手，現(xiàn)在手持技術(shù)確實幫了自己一個大忙?！?br/>　　以往的化學實驗教學中，教師經(jīng)常片面地強調(diào)操作的技能，忽視了對學生科學探究與信息素養(yǎng)的培養(yǎng)。手持技術(shù)是一種嶄新的實驗技術(shù)，它有利于從知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀三個維度實現(xiàn)教學目標，這是值得肯定的。
　　
　　參考文獻
　　[1] 王磊等著．科學學習與教學心理學基礎