試論手持設備在高中化學實驗教學中的作用

廖運飛

【摘 要】本文闡述化學手持設備在化學實驗中的作用，高中化學教師在化學實驗教學中運用手持設備，可以在實驗中落實學生的學習主體性、促進學生進行學習交流、使化學實驗更具實踐性。

【關鍵詞】化學教學 化學實驗 手持設備

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2017）05B-0143-02

在高中化學實驗中應用的手持設備，是現(xiàn)代化實驗教學中的一部分?，F(xiàn)代化的高中化學實驗室在實驗設備中安裝了傳感器，通過數(shù)據(jù)傳輸導線把傳感器、計算機、手持設備連接起來。傳感器可自主地搜集實驗數(shù)據(jù)，然后通過數(shù)據(jù)傳輸導線把數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C中，由計算機智能地處理數(shù)據(jù)，然后應用數(shù)字、表格、統(tǒng)計圖的方法把處理的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出來，并將呈現(xiàn)出來的結果傳輸?shù)绞殖衷O備中。當前探討的在高中化學實驗教學中手持設備的應用，是探討現(xiàn)代化實驗設備中手持設備呈現(xiàn)出的數(shù)據(jù)結果的應用。

一、利用手持設備強化學生的學習主體性

在傳統(tǒng)的化學教學中，因為化學實驗設備不能精確地反應出化學實驗的結果，于是帶來一些教學問題。第一，如果化學實驗不能精確地反映出化學反應結果，那么學生就找不到化學實驗探討的方向，從而使化學實驗失去開展的意義。第二，如果教師要想精確地得出這些較為復雜的化學實驗結果，那么就必須讓學生反復做同樣的實驗。當學生反復地做同樣的實驗時，學生就會感覺到學習的精力被耗費在化學操作過程中，因而沒有更多的精力去完成化學實驗分析，帶來化學實驗本末倒置的問題。第三，如果教師因為化學實驗結果不精確而放棄化學實驗教學，而用理論教學替代化學實驗教學，那么學生就會難以理解化學理論知識的意義，并在運用這些化學知識的時候，會犯各種化學知識錯誤，由此帶來了學生學習主體性失落的問題?；瘜W教師仔細地考慮了以上的教學問題以后，一般大都會運用手持設備來開展實驗教學活動，以解決以上的教學問題。

以雙氧水分解中二氧化錳的催化劑作用的教學為例。在缺少手持設備的支持下，教師只能讓學生看到二氧化錳能夠加快化學反應，而二氧化錳的多少會不會對化學反應時間有影響不得而知，因為學生很難通過肉眼來觀察化學反應的時間。如果學生不能精確地了解這一化學實驗的結果，那么就不能了解在雙氧水分解實驗中二氧化錳最佳的運用分量。當學生覺得自己參與化學實驗，卻不能得到準確的化學實驗數(shù)據(jù)結果，或者即使獲得了數(shù)據(jù)結果，但其結果也不精確，不具備數(shù)據(jù)分析意義的時候，學生就會失去參與化學實驗的興趣，化學實驗就會變得形式化。

如果應用手持設備，那么教師就可以引導學生仔細地觀察到化學反應過程?；瘜W教師在手持設備支持的環(huán)境下，可以引導學生觀看壓力傳感器測到的氧氣分解的壓力。學生通過觀察這個數(shù)值的變化，就可以觀測到把不同量的二氧化錳投入到雙氧水中使雙氧水分解的速度存在不同，有明顯的區(qū)別。通過觀察這樣的實驗，學生會對催化劑的運用理解得更加深刻。

在遇到比較復雜的化學實驗時，應用傳統(tǒng)的實驗方法，難以取得滿意的效果，會使得化學實驗變成形式化。在這樣的化學實驗環(huán)境中，學生會失去學習的主體性。當教師應用了手持設備開展教學活動以后，手持設備能提供給學生需要的化學實驗數(shù)據(jù)，獲得更直觀的實驗體驗。針對復雜的化學實驗，教師運用手持設備開展教學活動，能更好地體現(xiàn)學生的學習主體性。

二、利用手持設備強化學生的學習交流性

高中化學教師在開展化學實驗教學時，有時會要求學生做較為復雜的化學實驗。這些化學實驗操作流程比較復雜、操作精度要求高、需要分析的數(shù)據(jù)多，有時學生很難通過一次實驗來抓住化學實驗的要點。在傳統(tǒng)的化學實驗教學中，化學教師難以引導學生進行這類較為復雜的化學實驗，其原因就是因為傳統(tǒng)的化學實驗環(huán)境不能準確地記錄實驗數(shù)據(jù)。高中化學實驗室引進手持設備以后，教師就能開展這種較為復雜的化學實驗，引導學生學習相關的知識。

以可溶性鋁鹽性質實驗為例，在傳統(tǒng)的實驗教學中，一般很難一次實驗就能成功，因此會讓學生產(chǎn)生懷疑化學理論和化學實驗結果不一致的現(xiàn)象。為了解決這個問題，教師可以引導學生以小組為單位，分組運用手持設備進行實驗。將鋁分別與氫離子濃度相同的氫氧化鈉溶液和鹽酸進行化學反應實驗，看哪一組反應速度較快。學生在開展實驗以前已經(jīng)閱讀了化學課本，知道Cl-能破壞鋁表面的氧化物物質保護膜。學生結合這一理論知識，認為鋁與鹽酸的反應比較快。然而當學生進行實驗以后發(fā)現(xiàn)，鋁與氫氧化鈉溶液反應更快。因此，有一個學習小組成員就以為自己的操作步驟發(fā)生了錯誤。為了進一步驗證實驗結果，這個學習小組成員詢問了其他小組，發(fā)現(xiàn)所有的學習小組都獲得了這樣的實驗結果。這一個學習小組成員認為，所有的學習小組不可能同時出現(xiàn)操作失誤的問題，那么出現(xiàn)理論與實驗結果不一致的原因是什么呢？這一學習小組成員因此運用移動設備查找網(wǎng)上有關資料，終于在化學學習網(wǎng)上找到問題的答案?；瘜W學習網(wǎng)上的資料表明，在相同濃度下，影響鋁與酸、堿反應的因素有兩個。一個是還原電勢的因素、一個是 OH+、OH- 對Al3+吸引能力的因素。鋁在酸性條件下的還原電極電勢為 =-1.622V，而在堿性條件下還原電極電勢為 =-2.33V。結合這兩個因素，找到了問題的原因。在這一次的教學中，如果學習小組沒有應用手持設備，就不能夠準確地了解化學實驗過程，因此只能選擇反復做實驗來驗證實驗結果，耗費大量的學習時間。學習小組運用了手持設備，便能夠準確地控制了實驗的過程，準確地檢驗了化學理論。

高中化學教師在化學實驗教學中引入了手持設備以后，可以讓學生更好地觀察化學實驗，收集實驗數(shù)據(jù)，也能讓教師根據(jù)學生學習的需要進行化學實驗數(shù)學。學生運用了手持設備以后，能夠更加高效地進行化學實驗，開展化學實驗交流活動。

三、利用手持設備強化學生的學習實踐性

高中學生在進行化學實驗的時候，如果不能詳細地了解化學實驗數(shù)據(jù)，那么有時便不能深入地理解化學實驗的機理，不知道操控化學實驗過程的要點在哪里。如果學生在實驗的時候能夠獲得準確的化學實驗數(shù)據(jù)，那么學生就能根據(jù)化學實驗結果分析化學實驗原理，更好地掌握化學理論知識。

以教師引導學生運用手持設備進行碳鋼與電解質溶液接觸產(chǎn)生自腐蝕實驗為例，在傳統(tǒng)的化學實驗中，學生只能通過實驗了解電解質溶液會對碳鋼產(chǎn)生腐蝕作用，但卻不知道具體的數(shù)量關系，也看不到具體的反應過程。這樣的化學實驗只存在理論性的意義，沒有化學實踐上的意義。運用手持設備進行實驗，學生通過觀察手持設備給出的實驗數(shù)據(jù)，就能發(fā)現(xiàn)碳鋼與電解質溶液產(chǎn)生的自腐蝕現(xiàn)象有一個腐蝕和鈍化的過程。即當碳鋼初與電解質接觸時，隨著電壓升高，電流的數(shù)值會由不穩(wěn)定開始變高；而當電流升高到一定的程度后又會反轉變得越來越低。通過觀察學生就會思考，決定電流升高或降低的原因是什么？這原因能否使電流升高或降低的幅度？學生抱著這一學習好奇心利用手持設備進行探究，發(fā)現(xiàn)電壓只能改變電流升高或降低的周期和頻率，卻不能改變峰值?？梢姡殖衷O備能使高中化學實驗更具有實踐性。化學教師可引導學生積極使用現(xiàn)代化的化學實驗設備進行實驗，使學生能夠運用實驗的方法理解深奧的化學理論知識。

高中化學教師在化學教學的過程中引導學生開展化學實驗的目的，就是通過化學實驗觀察的化學反應過程，獲得準確的實驗數(shù)據(jù)，并通過觀察化學反應中各因素之間的關系來了解化學實驗發(fā)生的機理，從而更好地對數(shù)據(jù)進行分析，理解和掌握理論知識。高中化學教師在化學實驗教學中應用手持設備，可以提高化學實驗的效率，提高學生的學習能力。