數(shù)字化手持技術(shù)實(shí)驗(yàn)在高中化學(xué)課堂教學(xué)中的應(yīng)用

陳繼盛??

摘要：本文主要是探究了數(shù)字化手持技術(shù)應(yīng)用于高中化學(xué)課堂教學(xué)的背景和在高中化學(xué)課堂教學(xué)中應(yīng)用數(shù)字化手持技術(shù)的重要意義，然后對(duì)數(shù)字化手持技術(shù)在高中化學(xué)課堂教學(xué)的應(yīng)用進(jìn)行了分析，最后就數(shù)字化手持技術(shù)在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：數(shù)學(xué)化手持技術(shù)實(shí)驗(yàn)；高中化學(xué)；課堂教學(xué)

一、 引言

新課程改革已經(jīng)拉開序幕，所以我國(guó)教育在教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)評(píng)價(jià)等方面都發(fā)生了重大改變。近年來(lái)，數(shù)字化手持技術(shù)開始應(yīng)用于高中化學(xué)教學(xué)，其效用尚不明確。因此，本文對(duì)數(shù)字化手持技術(shù)在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用效果進(jìn)行了探討，希望能夠得出一個(gè)科學(xué)而實(shí)用的結(jié)論，為高中化學(xué)課堂教學(xué)的創(chuàng)新提供參考意見。

二、 數(shù)字化手持技術(shù)應(yīng)用于高中化學(xué)課堂教學(xué)的背景

手持技術(shù)就是將傳感器、計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)采集器這三種工具進(jìn)行結(jié)合，對(duì)實(shí)驗(yàn)體系的物理參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，然后用于研究化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。具體操作過(guò)程就是利用傳感器來(lái)測(cè)量物理參數(shù)，然后通過(guò)數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行處理，接著傳送給電腦，最后由自動(dòng)化軟件完成繪圖工作，就可以把結(jié)果投影到屏幕上。手持技術(shù)是一種與科學(xué)緊密相關(guān)的技術(shù)，具有即時(shí)性、直觀性和準(zhǔn)確性等特點(diǎn)，也是科學(xué)實(shí)驗(yàn)改革的重要手段。在高中化學(xué)教學(xué)中應(yīng)用手持技術(shù)，不僅可以把之前不可能實(shí)現(xiàn)的事情變成可能，還可以讓學(xué)生了解到更先進(jìn)的技術(shù)，掌握科學(xué)的學(xué)習(xí)方法，養(yǎng)成正確的學(xué)習(xí)態(tài)度，有利于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和教學(xué)質(zhì)量。

三、 在高中化學(xué)課堂教學(xué)中應(yīng)用數(shù)字化手持技術(shù)的重要意義

（一） 有利于開展探究性教學(xué)活動(dòng)

因?yàn)槭殖旨夹g(shù)的體積小，師生可以隨身攜帶，因此可以把課堂實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)換為戶外實(shí)驗(yàn)，比如說(shuō)可以在河邊、工廠和小區(qū)附近開展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。另外，手持技術(shù)有多個(gè)探頭，所以可以從多個(gè)學(xué)科的不同角度去觀察問題，將生物、化學(xué)、物理和數(shù)學(xué)等學(xué)科知識(shí)聯(lián)系起來(lái)。同時(shí)，手持技術(shù)含有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，這樣可以為學(xué)生節(jié)省很多研究時(shí)間，讓他們把注意力都集中在搜集資料、觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論等環(huán)節(jié)上，這樣更有利于學(xué)生分析和歸納知識(shí)點(diǎn)，得出更加準(zhǔn)確和科學(xué)的結(jié)論，從而提升學(xué)生的邏輯思維能力。

（二） 有利于增強(qiáng)學(xué)生的交流與合作

應(yīng)用手持技術(shù)開展高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，比普通的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式更能增強(qiáng)學(xué)生的交流與合作。因?yàn)槭殖旨夹g(shù)的原理較為復(fù)雜，有時(shí)候需要采集大量的樣本，如果學(xué)生之間不進(jìn)行交流，就要承擔(dān)很重的任務(wù)，無(wú)法在規(guī)定時(shí)間內(nèi)達(dá)到預(yù)期的效果。所以，以手持技術(shù)為基礎(chǔ)開展的實(shí)驗(yàn)教學(xué)都是通過(guò)小組合作的形式開展的，這樣學(xué)生就能在合作中學(xué)會(huì)與他人溝通，學(xué)會(huì)分享和尊重，從而共同完成實(shí)驗(yàn)研究任務(wù)。

（三） 有利于豐富實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)的內(nèi)涵

新課程改革倡導(dǎo)多元化的教學(xué)評(píng)價(jià)目標(biāo)和評(píng)價(jià)方式，并提倡過(guò)程評(píng)價(jià)和終結(jié)評(píng)價(jià)的充分結(jié)合，利用手持技術(shù)開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)可以讓實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)的內(nèi)涵得到豐富，這主要體現(xiàn)在四方面：其一，它可以引進(jìn)大量的定量實(shí)驗(yàn)，并為培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)處理能力和操作技能提供一個(gè)衡量標(biāo)準(zhǔn)；其二，它可以提升生活化實(shí)驗(yàn)的可操作性，學(xué)生通過(guò)調(diào)查、搜集資料和實(shí)驗(yàn)探究可以得出最終的結(jié)論，實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)的方式也變得多元化；其三，它可以實(shí)現(xiàn)從知識(shí)技能、操作過(guò)程和情感態(tài)度這三個(gè)方面對(duì)學(xué)生的表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，體現(xiàn)出了教學(xué)評(píng)價(jià)的全面性；其四，這種實(shí)驗(yàn)方法更加注重實(shí)驗(yàn)過(guò)程，體現(xiàn)出了教學(xué)評(píng)價(jià)的過(guò)程性。

（四） 有利于培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力

手持技術(shù)具備圖形計(jì)算器和函數(shù)處理功能，不僅可以培養(yǎng)學(xué)生數(shù)圖結(jié)合的意識(shí)，對(duì)于處理計(jì)算復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)課題也是大有幫助。它能夠直觀地反映出兩個(gè)以上的物理量的關(guān)系，真正實(shí)現(xiàn)了數(shù)圖結(jié)合，從而能夠幫助學(xué)生探究出實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)問題，掌握高中化學(xué)知識(shí)的一般規(guī)律。

四、 數(shù)字化手持技術(shù)在高中化學(xué)課堂教學(xué)的應(yīng)用

（一） 手持技術(shù)應(yīng)用于概念教學(xué)課

在離子反應(yīng)教學(xué)中，教師可以利用手持技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，讓離子關(guān)系變得直觀形象，讓學(xué)生明白在溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)實(shí)際上就是離子反應(yīng)。比如說(shuō)氫氧化鋇和硫酸溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)就會(huì)生成沉淀物硫酸鋇，教師就可以詢問學(xué)生該反應(yīng)中的負(fù)1價(jià)氫氧根離子和氫離子生成了水分子，這兩個(gè)離子是各自獨(dú)立還是存在關(guān)聯(lián)呢？如果有關(guān)聯(lián)是哪種關(guān)聯(lián)呢？由Ba（OH）2+H2SO4BaSO4↓+2H2O這個(gè)方程式可知兩個(gè)離子存在關(guān)聯(lián)，而且符合守恒關(guān)系，要如何才能知道具體的關(guān)聯(lián)呢？可以將電導(dǎo)率探頭和pH計(jì)探頭伸入Ba（OH）2溶液中，然后滴入H2SO4并測(cè)定兩個(gè)離子的變化。監(jiān)測(cè)圖像顯示，當(dāng)pH約等于7的時(shí)候，H++OH-H2O可以完全反應(yīng)，當(dāng)電導(dǎo)率趨近于零的時(shí)候，Ba2++SO2-4BaSO4↓也發(fā)生了完全反應(yīng)，這兩種反應(yīng)幾乎是同時(shí)發(fā)生的。這就說(shuō)明兩個(gè)離子存在必然的聯(lián)系，當(dāng)OH-消耗完時(shí)Ba2+也完全被消耗了，從而得出完整的方程式應(yīng)該是這樣的：Ba2++SO2-4+2H++2OH-2H2O+BaSO4↓。

（二） 手持技術(shù)應(yīng)用于元素化合物教學(xué)

比如說(shuō)在濃硫酸特性教學(xué)中，可以利用濃硫酸和有機(jī)物反應(yīng)來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，譬如用濃硫酸在紙上寫字、做黑面包實(shí)驗(yàn)等，從而驗(yàn)證濃硫酸的脫水性。但是吸水性的驗(yàn)證卻不方便設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，利用手持技術(shù)中的相對(duì)濕度傳感器就可以通過(guò)測(cè)量得出濃硫酸具有吸水性這個(gè)結(jié)論。將兩個(gè)濕度傳染器伸入兩個(gè)錐形瓶中，往其中一個(gè)錐形瓶中倒入10毫升的濃硫酸，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這個(gè)瓶中溶液的相對(duì)濕度比另一個(gè)瓶中低。

（三） 手持技術(shù)應(yīng)用于研究性學(xué)習(xí)

比如說(shuō)運(yùn)用手持技術(shù)探究二氧化碳滅火能力的實(shí)驗(yàn)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)主要是利用溶解氧傳感器、數(shù)據(jù)采集器和光強(qiáng)傳感器開展實(shí)驗(yàn)探究，這個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)于高中階段的學(xué)生來(lái)說(shuō)并不陌生，因?yàn)樗麄儗?duì)于二氧化碳已經(jīng)有了一些了解，知道二氧化碳不支持燃燒，而且密度大于空氣，只是沒有想到二氧化碳可以熄滅水槽中的點(diǎn)燃的蠟燭。之前的教學(xué)理論認(rèn)為蠟燭熄滅是由于氧氣耗盡造成的，但是通過(guò)手持技術(shù)進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)蠟燭熄滅并不是因?yàn)檠鯕獗缓谋M，而是剩余的氧氣不足以支持蠟燭繼續(xù)燃燒。這個(gè)實(shí)驗(yàn)的難度相對(duì)來(lái)說(shuō)屬于中等級(jí)別，主要目的是為了讓學(xué)生通過(guò)采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，學(xué)會(huì)手動(dòng)繪制實(shí)驗(yàn)圖像，并通過(guò)分析圖像得出科學(xué)的結(jié)論，再將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際問題中。利用數(shù)字化手段開展實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證舊知識(shí)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的圖像結(jié)合思想和問題解決能力。endprint

五、 數(shù)字化手持技術(shù)在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用展望

（一） 讓學(xué)生體驗(yàn)真實(shí)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程

手持技術(shù)是利用現(xiàn)代電子科技進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)，將每一個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程直觀地呈現(xiàn)給學(xué)生，讓學(xué)生在教學(xué)中感受到高科技的氣息。同時(shí)，可以讓學(xué)生從動(dòng)態(tài)的角度認(rèn)識(shí)化學(xué)物質(zhì)變化的本質(zhì)，體驗(yàn)到最真實(shí)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)情景。

（二） 增強(qiáng)學(xué)生利用化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究問題的意識(shí)

手持技術(shù)開創(chuàng)了全新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，因?yàn)閷W(xué)生對(duì)這些儀器充滿了好奇感，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程也因?yàn)槭殖旨夹g(shù)變得更加新奇有趣，讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)更感興趣，激發(fā)出了學(xué)生的探究欲望。此外，手持技術(shù)的準(zhǔn)確性、定量性和實(shí)時(shí)性促進(jìn)了學(xué)生探究水平的提高，也降低了學(xué)習(xí)難度，利用它可以幫助學(xué)生解決更多的化學(xué)問題，并讓學(xué)生逐步意識(shí)到實(shí)驗(yàn)在化學(xué)學(xué)習(xí)中的重要性，從而增強(qiáng)學(xué)生的問題解決能力。

（三） 建立學(xué)生的化學(xué)價(jià)值觀

手持技術(shù)沖破了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方式的束縛，讓實(shí)驗(yàn)操作具備更大的張力，讓化學(xué)實(shí)驗(yàn)的難度大幅下降，同時(shí)也可以將生活中的事物納入到實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，讓學(xué)生能夠積極參與，從而增強(qiáng)他們的創(chuàng)新意識(shí)和科技意識(shí)。化學(xué)知識(shí)和探究技能的整合，可以發(fā)散學(xué)生的科學(xué)思維，幫助學(xué)生形成科學(xué)的思維方式，培養(yǎng)其解決實(shí)際問題的能力。此外，手持技術(shù)能夠突破時(shí)空的限制，化學(xué)實(shí)驗(yàn)還可以移至戶外進(jìn)行，這樣學(xué)生就能隨時(shí)隨地地研究化學(xué)問題，有利于培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用意識(shí)，讓他們體驗(yàn)到化學(xué)對(duì)于日常生活的重要價(jià)值，從而形成更為完善的價(jià)值觀。

（四） 增強(qiáng)學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究動(dòng)力

手持技術(shù)開創(chuàng)了一種全新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，學(xué)生對(duì)于這些儀器設(shè)備充滿了好奇和興趣，運(yùn)用這些儀器也會(huì)讓整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程變得更新穎、更獨(dú)特，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)具有強(qiáng)大的吸引力，很大程度上刺激了學(xué)生的探究欲望，有利于高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展。另外，手持技術(shù)具有準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性和定量性等特點(diǎn)，可以大幅提升學(xué)生的科學(xué)探究水平，也在一定程度上降低了化學(xué)學(xué)習(xí)的難度，所以學(xué)生擁有充足想要學(xué)習(xí)高中化學(xué)的動(dòng)力。通過(guò)手持技術(shù)學(xué)生可以解決更多有關(guān)化學(xué)的問題，并逐漸認(rèn)識(shí)到化學(xué)學(xué)科的實(shí)用性，從而增強(qiáng)學(xué)生運(yùn)用化學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的意識(shí)和動(dòng)力。

六、 結(jié)語(yǔ)

總而言之，手持技術(shù)裝置簡(jiǎn)單，而且操作簡(jiǎn)便，實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確度較高，它的這些優(yōu)勢(shì)剛好契合了新課標(biāo)提倡的“主動(dòng)參與和樂于探究”的理念。因此，高中化學(xué)教師應(yīng)積極探索化學(xué)實(shí)驗(yàn)案例，將數(shù)字化手持技術(shù)應(yīng)用于課堂教學(xué)中，從而大幅提升教學(xué)實(shí)效。

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作者簡(jiǎn)介：陳繼盛，福建省寧德市古田縣第一中學(xué)。endprint