应用手持技术促进初中化学深度教学

杨厚铿

手持技术即数字化手持技术实验教学技术，又称为掌上实验室，是由计算机和微电子技术相结合的新型数字化实验教学手段。初中是化学学科的启蒙教育阶段，在实际的教学工作中，如何提升学生的学习兴趣和效率，培养学生的科学探究精神和能力，打好学科基础，这是教师要重点关注的问题。手持技术的广泛普及，为以上问题的解决提供了较好的技术支持。手持技术主要包括数据采集器、传感器、计算机及相关配套软件，具有便携、直观、实时、定量等特点。在化学实验中运用该技术，对调整创新学习方式、增强学生实验探究能力、优化实验教学过程、提高知识认知水平等方面均有积极作用。所以现阶段教师还需明确该技术的优势特点，结合化学实验认知功能、教学内容、学生需求等条件，制定对应的策略，以提高手持技术的应用效果。

一、运用手持技术转变学习方式，实现深度教学

（一）将手持技术融入传统实验促进知识深度理解

化学教师要尝试将数字化实验与传统化学实验进行有机融合，让各种实验现象能以更为直观的方式展示在初中生面前，并且能快速得出精准的化学实验数据，避免传统化学模式中由于操作失误而导致实验数据失真。实际开展化学教学活动时，教师可以先组织初中生开展传统化学实验，待实验结束之后，再运用数字化实验方式对化学实验进行复现。这样一方面能帮助初中生积累化学实验实践经验，另一方面引导初中生快速总结化学实验规律，帮助其在头脑中形成完整的化学知识框架。如在学习“常见的化学反应——燃烧”一课的时候，需要开展有关燃烧的实验。教师点燃酒精灯并让初中生使用木棍接近火焰，观察木棍碳化情况。在本实验中，一些动手能力强的学生能精准把控火焰与木棍接触的距离与时间，进而得出“火焰外焰温度>内焰温度>焰心温度”的结论，但是一些动手能力弱的学生无法得出该结论。而在数字化实验框架下，教师使用爱迪生温度感应装置、铁架台以及标尺，能帮助初中生准确测量外焰、内焰以及焰心温度，确保实验能够顺利完成。化学作为一门自然科学，其中涉及了大量实验内容。一些初中生尽管对化学实验过程具有浓厚兴趣，但是对枯燥的数据收集、整理、分析等任务缺乏兴趣。针对这一问题，化学教师需要积极运用数字化实验技术，利用计算机软件实时生成化学实验数据收集分析曲线图，利用数据曲线图自动生成技术吸引初中生注意力。一方面能将化学实验数据以更为直观的方式展现在初中生面前，让初中生能更为高效地了解实验结果。另一方面这种全新的数据处理方式能有效激发初中生对化学知识的学习积极性，变被动接受化学知识为主动进行思考探究，一举多得。如在学习“溶液的酸碱性”一课的时候，教师利用数字化实验的方式，将酸与碱加水稀释之后溶液pH值变化曲线实时展示在屏幕上，让初中生能直观了解酸碱中和反应过程中溶液pH值变化情况。并在此基础上让初中生自行操作数字化仪器，围绕“酸碱被水稀释后pH值能否超过7”这一问题进行讨论与实验，加深初中生对溶液酸碱性知识的理解。

（二）培养学生的合作能力，让探究从预测转向实证

中学生在知识结构水平、智力、学习能力、化学兴趣以及情感态度等方面都表现出了明显的差异性，为此，在实际教学中，教师改变了以往一刀切的标准教学方式，对不同层级的学生实行有针对性的分层教学，以此兼顾不同层级学生的发展需要。首先，教师可借助信息系统，对学生平时表现、成绩及作业完成度进行综合评估，然后将学生划分为不同层级，并依据学生的层级和水平，将其分成若干合作学习小组。随后，在手持技术支持下，为学生布置合作驱动学习任务，引导组成员积极交流和探讨问题，教师对学生进行适时的启发和指导。以二氧化碳一课为例，笔者基于学生的不同学习能力及特点进行分组，然后以小组为单位，引导学生进行了自主探讨活动。让他们自行搜集有关该课的知识点、实验及素材，在该过程中，分配好每个组成员任务，他们各尽其职，每个人都在搜索中得到锻炼。随后，笔者引导学生自主探究新知，并适时地给予了引导和启发。最后，由組代表进行汇报总结，其他小组进行补充纠正。在该过程中，增强学生的协作能力及自主探究性。此外，笔者结合多媒体PPT，还引导学生了解了二氧化碳灭火器的工作原理，为他们展示了相关演示，并教会他们如何灭火。这既丰富了教学内容，又具有一定的学习实效性。随着社会信息化程度加深，传统教学已远滞后于时代的发展，难以满足学生学习发展的更高需求。因此，在现代教育技术背景下，教师要从根本上更新教学理念，积极通过多种途径从网络中获取大量知识，通过手持技术将知识直观地呈现出来，丰富教学内容和形态的同时，扩大了学生的知识面，满足了他们的求知欲望，又促进了学生的主动学习，极大地弥补许多传统教学法在教学中难以攻克的难题。

（三）提升实验质量，把握初中化学手持技术设计目标

在开展化学实验时，实验的质量是一个重大的问题，是教师在开展相关教学中必须重视的问题。在初中化学实验的开展过程中，教师要将提高试验质量作为一个重要的问题来研究，在实验开始之前反复为学生普及相关的实验注意事项。但是学生在开展实验的过程中，总会出现多种多样的操作问题，比如，滴入一定的实验试剂过量，导致反应发生过程中产生更加剧烈的反应，这对实验的精准性与有效性必然会造成相应的影响和干扰。比如，在学习应用广泛的酸碱盐时，其中就涉及了大量的强酸和强碱，这就导致学生在实验过程中无法对实验剂量进行有效地把控，从而会导致实验质量的降低，为解决这一问题，可以借助手持技术的方式来代替实际操作。教师可以按照教材内容将实验的步骤和注意事项设计进入手持技术之前的视频、动画播放中，吸引学生的兴趣，然后通过后续的信息技术来开展相关的手持技术。通过手持技术可以拓宽学生的眼界，丰富学生的知识，提高学生对实验的理解程度和认知。通过多种多样的手持技术过程，促进学生近距离对实验现象进行清晰的观察，让学生可以对相关的实验过程进行具体分析，产生非常真实的实验操作体会，让学生在真实的实验过程中有着更加标准的操作。通过手持技术，可以为学生提供更好的学习实验素材，加深学生对实验的认知程度，促进学生对化学知识的学习和掌握。

（四）引出问题探究，落实初中化学手持技术设计运用

随着教学观念的改变，教师也要积极反思如何开展新的教学模式，促进学生个性发展和全面素养的提高。充分采用手持技术的方式，注重对虚拟中的某个环节或者某几个环节的实践都可以深化学生对探究对象的了解和探究方法的学习，教师可以通过提出问题来引导学生正确进行具体实验操作，帮助学生更加高效地开展实验。在具体环节的设计过程中，教师还需要充分考虑学生的能力。以“性质活泼的氧”教学为例，教师可以在学生开始学习前为学生播放动画演示实验，学生在进入相应的教学情境的过程中，教师提出问题：在制氧开始实验前，需要做哪些准备工作？实验中又做了什么？实验得出什么结论？通过这样的问题，学生逐步回忆视频动画，对整个实验过程的步骤开始梳理和总结：先完成实验仪器的组装、对实验用品进行取装，对实验要点进行探究与明确等。然后再完成具体的亲手虚拟操作，以此来突显手持技术的效果。将手持技术和真实实验结合的方式在初中化学课堂中开展，可以克服诸多传统实验的教学缺点，对促进整个初中化学的教学有着很重大的意义。在使用的过程中，需要注意的是无论手持技术有多么逼真，其也不能完全代替真实实验。教师需要明白，最终的教学目标是要学生掌握现实情况中的实验能力和严谨态度，培养学生的真实实验能力，开展手持技术教学只是一种教学辅助手段，可以丰富教学，促进课堂效率的提高。

（五）了解实验融合需求，合理应用手持技术

在对化学实验开展虚拟教学时必须要求教师对整个初中化学整体教材内容进行高度的理解和归纳。如教师可以根据如今教育新形势的特点对学生进行教学。如今的初中化学不应该仅仅止步于课堂，还需要学生通过一定的实践掌握化学技能和操作技能。化学实验作为初中化学的重要部分，在新课程标准改革下的化学教学中需要注入新的活力。采用科学的手持技术教学可以充分提高实验教学的效率，让实验的方式多种多样。初中化学的手持技术一般有探究式实验和体验式、演示式。体验式主要针对学生，学生在学习完成教师讲解的内容后，自主开展实验，这种实验一般有着比较好的交互性，可以促进学生更好地体验实验过程，加深学生对实验的认识。而探究式的手持技术是教师创设一定的教学情景，让学生在情景中可以自主开展实验，选择实验方法和过程。教师应根据具体的化学实验类型，对其实验融合需求进行了解评估，合理运用该技术，才能发挥更好的教学作用。1.一般融合需求。针对此类融合需求，教师可适当在化学实验中运用手持技术。比如，在中和反应概念化学知识教学过程中，教师可选择不同类型的传感器展开实验。借助pH传感器对pH曲线变化进行构建解释，帮助学生通过酸碱性角度分析，对中和反应加以理解。借助电导率传感器对电导率曲线变化进行构建解释，帮助学生通过溶液导电性角度对中和反应加以理解。或者在中和热测定实验教学过程中，教师可指导学生使用手持技术，利用温度传感器等设备软件对相关数据信息进行测定，通过定量分析的方式了解温度的变化，并根据所测定的定量数据建立对应的分析模型，在探究讨论过程中掌握各变量之间的关系，以准确得出中和熱数值。2.高阶融合需求。基于认知心理学角度，教师需要先对学生的认知能力、认知发展需求、手持技术应用后可达到的认知水平进行评估，根据三者之间的差值合理做出判断，制定合适的化学实验教学对策。如认知发展需求与学生的认知能力相差极小，而手持技术应用后可达到的认知水平远高于认知发展需求，这种情况下应更注重基础实验和知识讲解，开展数字化实验只会加大学生的压力。或认知发展需求与学生的认知能力相差较大，手持技术应用后可达到认知发展的需求，则开展数字化实验有利于学生的学习与发展。

二、手持技术在教学应用中的前景与展望

在新的时期，我国对化学教学工作提出了新的要求，教师不但要做好学生化学理论知识的教育工作，还必须重视对学生化学核心素质的训练。这就要通过将手持技术应用于化学教学工作中，实现教育的信息化、现代化，让教师用便捷有效的方式来进行教学。以充分满足教育改革的需要，促使教学效率的提升。在传统的化学教学中，教师往往利用比较单一的板书以及延时性教学的方式来进行授课，这不但浪费了大量的时间与精力，还不能激发起学生的学习兴趣，课堂氛围不佳，教学效率低下。将手持技术应用于化学教学中，能帮助学生创建更加丰富多彩的课堂，利用多媒体能把繁杂而抽象的化学知识点以图片或者视频的形式形象而又生动地呈现给学生，这种声画统一、动静结合的方式，可以有效调动学生的化学学习兴趣，进而增强学生在化学教学活动中的主体作用，使其更好地进行思维的发挥，有效提升教学效率。在传统的化学教学中，教师往往是以教材为主要教学内容，不注重对学生进行知识的拓展与延伸，这样将会很大程度地束缚学生的思维。在信息化技术高速发展的今天，教师就可以通过互联网来轻松获取大量的教学资源，根据自己的教学需求对其进行选择性地收集与使用，而有效充实课堂的内涵，开阔学生的眼界，发散学生的思路，从而提高了课堂有效性。在学习化学的过程中，有很多知识是比较抽象而枯燥的，如果仅靠理论上的讲解，很难激发起学生的学习兴趣。但是对学生的学习来说，兴趣是很重要的一个方面，能很大程度上影响学生的学习主动性与学习效果。将手持技术应用于初中化学教学中，教师可以借助多媒体创造相应的教学情境来进行教学内容的导入，以此来激发学生的好奇心，从而能获得比较理想的教学效果。教师很难照顾到所有学生，让学生都能在课堂上将知识掌握牢固。因此，教师可以将化学知识点制作成微课视频，然后将微课上传到网络平台上，或者发布到班级微信群中。这样学生就能在课下随时查看与学习，不但可以帮助学生及时查漏补缺，还可以有效提高学生的自学能力。

三、结语

综上所述，手持技术能通过多种不同形式应用到化学教学工作中，如直观呈现各种抽象知识，播放实验视频，拓展课外教学资源等。还可以突破学习的时空限制，让学生自主利用电子设备学习相关知识。教师应充分发挥手持技术在化学教学中的各种优势，让课程教学质量持续优化。望本文所提出的在初中化学教学中运用手持技术的有效策略能为广大教育同仁提供有效参考。

注：本文为2020年泉州市基础教育教学改革专项课题“运用手持技术促进初中化学深度教学的研究”（课题编号：QJYKT2020—121）的研究成果。