例談手持技術(shù)在化學(xué)信息素養(yǎng)培養(yǎng)中的應(yīng)用

王 鋒 孫宇昆 邱鷺珊

（1廈門(mén)市教育科學(xué)研究院福建廈門(mén)361004；2廈門(mén)湖濱中學(xué)福建廈門(mén)361004）

例談手持技術(shù)在化學(xué)信息素養(yǎng)培養(yǎng)中的應(yīng)用

王 鋒1孫宇昆2邱鷺珊2

（1廈門(mén)市教育科學(xué)研究院福建廈門(mén)361004；2廈門(mén)湖濱中學(xué)福建廈門(mén)361004）

手持技術(shù)作為一種新興的化學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)特別是一種實(shí)驗(yàn)探究技術(shù)，在培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)方面有獨(dú)特的功能。本文結(jié)合教學(xué)中的案例闡述其具體的應(yīng)用。

手持技術(shù)；化學(xué)實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；信息素養(yǎng)

信息素養(yǎng)就是通過(guò)教育培養(yǎng)對(duì)信息資源的獲取(包括信息工具的掌握和使用)、對(duì)信息資源加工處理最后獲取更高級(jí)的信息(結(jié)論)的能力。信息素養(yǎng)教育的核心是信息加工能力，它是新時(shí)代的學(xué)習(xí)能力中最重要的能力。手持技術(shù)是一種集數(shù)據(jù)采集與分析于一體的理科實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)，系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集器、探頭(或稱(chēng)傳感器)與電腦相連時(shí)的系統(tǒng)支持軟件三部分組成，能夠定量采集各種常見(jiàn)數(shù)據(jù)。利用傳感器可以獲得實(shí)驗(yàn)過(guò)程中關(guān)于溫度、濃度、色度、pH等很多方面的數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)采集器或計(jì)算機(jī)，可以將數(shù)據(jù)以圖形形式顯示出來(lái)，學(xué)生可以非常直觀地對(duì)圖形進(jìn)行觀察，然后作出判斷或預(yù)測(cè)，發(fā)現(xiàn)隱藏在數(shù)據(jù)背后的化學(xué)規(guī)律和原理。有了傳感技術(shù)和計(jì)算機(jī)及配套軟件的支持，學(xué)生獲得的數(shù)據(jù)就不再只是靜態(tài)的，也可以是動(dòng)態(tài)的，不僅有結(jié)果，也可以有過(guò)程，有助于提高學(xué)生的信息素養(yǎng)。本文以具體的案例說(shuō)明手持技術(shù)在培養(yǎng)化學(xué)信息素養(yǎng)方面的應(yīng)用。

案例1：利用手持技術(shù)溫度傳感器探究空氣中幾種成分對(duì)溫室效應(yīng)的影響程度

1.手持技術(shù)作為專(zhuān)業(yè)的信息獲取工具——有效地對(duì)問(wèn)題進(jìn)行信息化表征

實(shí)驗(yàn)原理：利用手持技術(shù)，讓各種氣體控制在相同的條件下進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：將收集的N2、O2、CO2以及空氣等4瓶氣體放在相同的太陽(yáng)光照條件下。將溫度傳感器插入4個(gè)集氣瓶中，并與數(shù)據(jù)采集器相連。打開(kāi)數(shù)據(jù)采集器，實(shí)驗(yàn)時(shí)間從北京時(shí)間12：00到14：00，測(cè)得此期間4種氣體在太陽(yáng)光照射下的溫度變化情況(如圖1所示)。

2.對(duì)表征某一問(wèn)題的信息進(jìn)行加工處理——獲取高級(jí)信息（結(jié)論）

圖1 4種氣體在太陽(yáng)光光照下的溫度變化圖

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析：由各種氣體在室外太陽(yáng)光照射下的平均溫度值表，可以獲取的信息是在相同的太陽(yáng)光照射條件下，平均溫度高低順序?yàn)椋篊O2＞空氣＞N2＞O2。通過(guò)研究圖1中溫度曲線的變化及高低可獲取的信息：在絕大部分時(shí)候4種氣體的溫度高低順序是：CO2＞空氣＞N2＞O2。從圖1還可以看到，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)溫室效應(yīng)強(qiáng)度的區(qū)別不明顯，隨著光照射時(shí)間的增加，4種氣體的溫度直線上升，溫室效應(yīng)強(qiáng)度開(kāi)始有明顯的區(qū)別。CO2的溫度與其他3種氣體在12：30-1：30時(shí)間段內(nèi)差異最明顯。結(jié)論(高級(jí)信息)：N2和O2對(duì)大氣的溫室效應(yīng)的影響不大，CO2是影響溫室效應(yīng)的主要?dú)怏w。

案例點(diǎn)評(píng)：應(yīng)用手持技術(shù)，非常方便地完成了數(shù)據(jù)采集過(guò)程，實(shí)驗(yàn)結(jié)果非常直觀。這時(shí)，探究的難點(diǎn)已不再是實(shí)驗(yàn)的過(guò)程，其關(guān)鍵更在于分析實(shí)驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)、圖形，得出本探究所要得到的結(jié)論。在這一過(guò)程中，更需要的是信息的獲取、分析能力，實(shí)現(xiàn)零散信息向有序的信息的轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)由大信息量向小信息量的轉(zhuǎn)化，從而實(shí)現(xiàn)由低級(jí)的信息向高級(jí)的信息轉(zhuǎn)化。在這一過(guò)程中，能進(jìn)一步對(duì)學(xué)生進(jìn)行信息技能的訓(xùn)練，提高他們的信息素養(yǎng)。

案例2：利用手持技術(shù)pH傳感器探究氫氧化鈉與鹽酸的中和反應(yīng)原理

1.對(duì)問(wèn)題進(jìn)行信息化表征過(guò)程——呈現(xiàn)信息

實(shí)驗(yàn)原理：氫氧化鈉與鹽酸的反應(yīng)過(guò)程中的pH變化，可反映出溶液中酸和堿濃度的變化。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：用一定量濃度鹽酸溶液滴定一定量濃度的氫氧化鈉溶液，利用pH傳感器測(cè)定這一過(guò)程中pH的變化情況(如圖2)。

圖2 中和反應(yīng)過(guò)程中pH隨時(shí)間變化情況

2.低級(jí)信息集向高級(jí)信息轉(zhuǎn)化——信息加工

信息素養(yǎng)教育的核心是信息加工能力。教學(xué)過(guò)程中，為了進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的信息加工能力。在獲取以上圖形之后，可以設(shè)置相應(yīng)的問(wèn)題引導(dǎo)同學(xué)從中獲取相關(guān)的信息：

(1)開(kāi)始時(shí)，pH是多少？說(shuō)明這時(shí)溶液的酸堿性情況如何？

(2)在整個(gè)過(guò)程中，pH如何變化，什么時(shí)侯變化幅度較大，什么時(shí)侯變化幅度較??？

(3)最后的pH情況如何？這時(shí)的溶液的酸堿性情況如何？

(4)從圖示的變化反映出反應(yīng)的過(guò)程：反應(yīng)物及生成物的變化情況、溶液的酸堿性變化情況、酸堿恰好完全反應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)。

在以上教學(xué)過(guò)程中，先引導(dǎo)學(xué)生從獲取直接的信息：pH數(shù)值及其變化情況；然后，通過(guò)pH再進(jìn)一步獲取對(duì)問(wèn)題更本質(zhì)的信息：溶液酸堿性的變化；再通過(guò)溶液的酸堿性變化，進(jìn)一步得到溶液的酸堿量的變化情況?？傊瑢W(xué)生通過(guò)一步步有效地獲取信息，逐漸對(duì)酸堿中和反應(yīng)本質(zhì)有一完整的認(rèn)識(shí)：開(kāi)始時(shí)pH＞7，這時(shí)溶液存在堿，溶液為堿性；隨著鹽酸溶液滴入量增加，溶液的pH逐漸減小，溶液的堿性減弱，溶液中的堿逐漸被消耗；減小到pH=7時(shí)，混合溶液由堿性變成中性，滴入的鹽酸恰好與溶液中的氫氧化鈉反應(yīng)，溶液中既不存在堿也不存在酸；繼續(xù)滴加鹽酸，pH＜7，混合溶液再變成酸性，溶液存在酸，并且pH慢慢變小，溶液酸性增強(qiáng)。

案例點(diǎn)評(píng)：通過(guò)手持技術(shù)這一新型教學(xué)手段，為教學(xué)提供了豐富的信息。師生雙方在共同處理信息過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)了信息的交換，從而可以促成課堂中信息的雙向和多向交流，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生收集、處理、評(píng)價(jià)、應(yīng)用信息的能力，提高他們的信息素養(yǎng)，豐富其科學(xué)素養(yǎng)。

［1]楊劍屏.信息素養(yǎng)——21世紀(jì)教與學(xué)的新坐標(biāo)，http://www. xhedu.sh.cn/cms/data/html/doc/2003-10/08/34663/，2008. 4.30

［2]錢(qián)揚(yáng)義.手持技術(shù)在理科實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用研究［M].北京:高等教育出版社，2003:36-39，133-137，159-161

［3]龍照燕等.手持技術(shù)在理科實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用研究［J].北京:中國(guó)多媒體教學(xué)學(xué)報(bào)—中學(xué)化學(xué)，2006，（4）

1008-0546（2011）01-0076-02

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