数字化手持技术实验在高中化学课堂教学中的应用

陈继盛��

摘要：本文主要是探究了数字化手持技术应用于高中化学课堂教学的背景和在高中化学课堂教学中应用数字化手持技术的重要意义，然后对数字化手持技术在高中化学课堂教学的应用进行了分析，最后就数字化手持技术在高中化学教学中的应用进行了展望。

关键词：数学化手持技术实验；高中化学；课堂教学

一、 引言

新课程改革已经拉开序幕，所以我国教育在教学方式、教学内容和教学评价等方面都发生了重大改变。近年来，数字化手持技术开始应用于高中化学教学，其效用尚不明确。因此，本文对数字化手持技术在高中化学教学中的应用效果进行了探讨，希望能够得出一个科学而实用的结论，为高中化学课堂教学的创新提供参考意见。

二、 数字化手持技术应用于高中化学课堂教学的背景

手持技术就是将传感器、计算机和数据采集器这三种工具进行结合，对实验体系的物理参数进行测量，然后用于研究化学实验装置。具体操作过程就是利用传感器来测量物理参数，然后通过数据采集器进行处理，接着传送给电脑，最后由自动化软件完成绘图工作，就可以把结果投影到屏幕上。手持技术是一种与科学紧密相关的技术，具有即时性、直观性和准确性等特点，也是科学实验改革的重要手段。在高中化学教学中应用手持技术，不仅可以把之前不可能实现的事情变成可能，还可以让学生了解到更先进的技术，掌握科学的学习方法，养成正确的学习态度，有利于提升学生的学习效率和教学质量。

三、 在高中化学课堂教学中应用数字化手持技术的重要意义

（一） 有利于开展探究性教学活动

因为手持技术的体积小，师生可以随身携带，因此可以把课堂实验转换为户外实验，比如说可以在河边、工厂和小区附近开展实验活动。另外，手持技术有多个探头，所以可以从多个学科的不同角度去观察问题，将生物、化学、物理和數学等学科知识联系起来。同时，手持技术含有强大的数据处理系统，这样可以为学生节省很多研究时间，让他们把注意力都集中在搜集资料、观察实验现象和得出实验结论等环节上，这样更有利于学生分析和归纳知识点，得出更加准确和科学的结论，从而提升学生的逻辑思维能力。

（二） 有利于增强学生的交流与合作

应用手持技术开展高中化学实验教学，比普通的实验教学模式更能增强学生的交流与合作。因为手持技术的原理较为复杂，有时候需要采集大量的样本，如果学生之间不进行交流，就要承担很重的任务，无法在规定时间内达到预期的效果。所以，以手持技术为基础开展的实验教学都是通过小组合作的形式开展的，这样学生就能在合作中学会与他人沟通，学会分享和尊重，从而共同完成实验研究任务。

（三） 有利于丰富实验评价的内涵

新课程改革倡导多元化的教学评价目标和评价方式，并提倡过程评价和终结评价的充分结合，利用手持技术开展化学实验可以让实验评价的内涵得到丰富，这主要体现在四方面：其一，它可以引进大量的定量实验，并为培养学生的数据处理能力和操作技能提供一个衡量标准；其二，它可以提升生活化实验的可操作性，学生通过调查、搜集资料和实验探究可以得出最终的结论，实验评价的方式也变得多元化；其三，它可以实现从知识技能、操作过程和情感态度这三个方面对学生的表现进行评价，体现出了教学评价的全面性；其四，这种实验方法更加注重实验过程，体现出了教学评价的过程性。

（四） 有利于培养学生的问题解决能力

手持技术具备图形计算器和函数处理功能，不仅可以培养学生数图结合的意识，对于处理计算复杂的实验课题也是大有帮助。它能够直观地反映出两个以上的物理量的关系，真正实现了数图结合，从而能够帮助学生探究出实验的本质问题，掌握高中化学知识的一般规律。

四、 数字化手持技术在高中化学课堂教学的应用

（一） 手持技术应用于概念教学课

在离子反应教学中，教师可以利用手持技术进行实验，让离子关系变得直观形象，让学生明白在溶液中发生的化学反应实际上就是离子反应。比如说氢氧化钡和硫酸溶液发生化学反应就会生成沉淀物硫酸钡，教师就可以询问学生该反应中的负1价氢氧根离子和氢离子生成了水分子，这两个离子是各自独立还是存在关联呢？如果有关联是哪种关联呢？由Ba（OH）2+H2SO4BaSO4↓+2H2O这个方程式可知两个离子存在关联，而且符合守恒关系，要如何才能知道具体的关联呢？可以将电导率探头和pH计探头伸入Ba（OH）2溶液中，然后滴入H2SO4并测定两个离子的变化。监测图像显示，当pH约等于7的时候，H++OH-H2O可以完全反应，当电导率趋近于零的时候，Ba2++SO2-4BaSO4↓也发生了完全反应，这两种反应几乎是同时发生的。这就说明两个离子存在必然的联系，当OH-消耗完时Ba2+也完全被消耗了，从而得出完整的方程式应该是这样的：Ba2++SO2-4+2H++2OH-2H2O+BaSO4↓。

（二） 手持技术应用于元素化合物教学

比如说在浓硫酸特性教学中，可以利用浓硫酸和有机物反应来设计实验，譬如用浓硫酸在纸上写字、做黑面包实验等，从而验证浓硫酸的脱水性。但是吸水性的验证却不方便设计实验，利用手持技术中的相对湿度传感器就可以通过测量得出浓硫酸具有吸水性这个结论。将两个湿度传染器伸入两个锥形瓶中，往其中一个锥形瓶中倒入10毫升的浓硫酸，结果发现这个瓶中溶液的相对湿度比另一个瓶中低。

（三） 手持技术应用于研究性学习

比如说运用手持技术探究二氧化碳灭火能力的实验，这个实验主要是利用溶解氧传感器、数据采集器和光强传感器开展实验探究，这个实验对于高中阶段的学生来说并不陌生，因为他们对于二氧化碳已经有了一些了解，知道二氧化碳不支持燃烧，而且密度大于空气，只是没有想到二氧化碳可以熄灭水槽中的点燃的蜡烛。之前的教学理论认为蜡烛熄灭是由于氧气耗尽造成的，但是通过手持技术进行测定，结果发现蜡烛熄灭并不是因为氧气被耗尽，而是剩余的氧气不足以支持蜡烛继续燃烧。这个实验的难度相对来说属于中等级别，主要目的是为了让学生通过采集实验数据，学会手动绘制实验图像，并通过分析图像得出科学的结论，再将理论知识应用于实际问题中。利用数字化手段开展实验去验证旧知识，有利于培养学生的图像结合思想和问题解决能力。endprint

五、 数字化手持技术在高中化学教学中的应用展望

（一） 让学生体验真实的化学实验过程

手持技术是利用现代电子科技进行化学实验，将每一个实验过程直观地呈现给学生，让学生在教学中感受到高科技的气息。同时，可以让学生从动态的角度认识化学物质变化的本质，体验到最真实的化学实验情景。

（二） 增强学生利用化学实验探究问题的意识

手持技术开创了全新的实验教学模式，因为学生对这些仪器充满了好奇感，整个实验过程也因为手持技术变得更加新奇有趣，让学生对实验更感兴趣，激发出了学生的探究欲望。此外，手持技术的准确性、定量性和实时性促进了学生探究水平的提高，也降低了学习难度，利用它可以帮助学生解决更多的化学问题，并让学生逐步意识到实验在化学学习中的重要性，从而增强学生的问题解决能力。

（三） 建立学生的化学价值观

手持技术冲破了传统实验方式的束缚，让实验操作具备更大的张力，让化学实验的难度大幅下降，同时也可以将生活中的事物纳入到实验当中，让学生能够积极参与，从而增强他们的創新意识和科技意识。化学知识和探究技能的整合，可以发散学生的科学思维，帮助学生形成科学的思维方式，培养其解决实际问题的能力。此外，手持技术能够突破时空的限制，化学实验还可以移至户外进行，这样学生就能随时随地地研究化学问题，有利于培养学生的应用意识，让他们体验到化学对于日常生活的重要价值，从而形成更为完善的价值观。

（四） 增强学生的化学实验探究动力

手持技术开创了一种全新的实验教学模式，学生对于这些仪器设备充满了好奇和兴趣，运用这些仪器也会让整个实验过程变得更新颖、更独特，对于学生来说具有强大的吸引力，很大程度上刺激了学生的探究欲望，有利于高中化学实验教学的开展。另外，手持技术具有准确性、实时性和定量性等特点，可以大幅提升学生的科学探究水平，也在一定程度上降低了化学学习的难度，所以学生拥有充足想要学习高中化学的动力。通过手持技术学生可以解决更多有关化学的问题，并逐渐认识到化学学科的实用性，从而增强学生运用化学知识解决实际问题的意识和动力。

六、 结语

总而言之，手持技术装置简单，而且操作简便，实验结果准确度较高，它的这些优势刚好契合了新课标提倡的“主动参与和乐于探究”的理念。因此，高中化学教师应积极探索化学实验案例，将数字化手持技术应用于课堂教学中，从而大幅提升教学实效。

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作者简介：陈继盛，福建省宁德市古田县第一中学。endprint