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      數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在城鄉(xiāng)結(jié)合地區(qū)高中化學(xué)教學(xué)中的合理應(yīng)用

      2014-09-23 23:25:50李琳
      化學(xué)教與學(xué) 2014年8期
      關(guān)鍵詞:數(shù)字化實(shí)驗(yàn)合理應(yīng)用高中化學(xué)教學(xué)

      李琳

      摘要:針對(duì)城鄉(xiāng)結(jié)合地區(qū)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的滯后現(xiàn)象,以人教版選修四《化學(xué)反應(yīng)原理》中“強(qiáng)弱電解質(zhì)”的教學(xué)為例,在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,借助數(shù)字化實(shí)驗(yàn),深入探討強(qiáng)弱電解質(zhì)的本質(zhì)區(qū)別。

      關(guān)鍵詞:數(shù)字化實(shí)驗(yàn);城鄉(xiāng)結(jié)合地區(qū);高中化學(xué)教學(xué);合理應(yīng)用

      文章編號(hào):1008-0546(2014)07-0082-03中圖分類號(hào):G633.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

      doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2014.07.030

      課程改革對(duì)基礎(chǔ)科學(xué)教育,有兩個(gè)主流的科學(xué)教育觀點(diǎn):“做中學(xué)”科學(xué),“科學(xué)學(xué)習(xí)與生活結(jié)合”。課改強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究,強(qiáng)調(diào)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、創(chuàng)造性思維、問(wèn)題解決能力的培養(yǎng)?,F(xiàn)代信息技術(shù)和傳感技術(shù)的發(fā)展,伴隨教育改革的迫切需要,中學(xué)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室應(yīng)運(yùn)而生。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)運(yùn)用實(shí)時(shí)測(cè)量、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析和智能控制等先進(jìn)技術(shù),實(shí)現(xiàn)了中學(xué)理科實(shí)驗(yàn)教學(xué)與信息技術(shù)的全面整合,適合于中學(xué)理科新教材,能夠完成新教材要求的數(shù)字化物理、化學(xué)、生物等各學(xué)科實(shí)驗(yàn)。

      筆者所在的學(xué)校地處城鄉(xiāng)結(jié)合地區(qū),學(xué)校在落實(shí)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)上,近年投資建成數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室3個(gè)。但實(shí)驗(yàn)室建成至今,使用次數(shù)寥寥無(wú)幾。是什么原因?qū)е聰?shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的滯后現(xiàn)象呢?

      1. 教學(xué)觀念落后

      課改強(qiáng)調(diào)交流、合作、探究,強(qiáng)調(diào)學(xué)生在課堂中的主體性,師生雖然表面上也承認(rèn)這些能力對(duì)于終生發(fā)展的重要性,但在高考的指揮棒下,仍舊是把考試和成績(jī)看得最為重要。在這一現(xiàn)實(shí)目標(biāo)的影響下,為了省事省時(shí),將寶貴的教學(xué)時(shí)間用在 “刀刃”上,實(shí)驗(yàn)教學(xué)就不可能真正地被重視起來(lái)。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室更像是一個(gè)花瓶,它的裝飾功能大于實(shí)際作用。

      2. 師資力量薄弱

      這里的師資力量,不是指?jìng)鹘y(tǒng)的教學(xué)師資,而是能跟上時(shí)代發(fā)展、與時(shí)俱進(jìn)、不斷自我提升和發(fā)展的教師力量。

      我?;瘜W(xué)教師骨干力量主要集中在40歲左右,最年輕的31歲,最年長(zhǎng)的56歲,年齡段相對(duì)偏大,據(jù)筆者了解只有其中年紀(jì)較輕的兩三位教師對(duì)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室及教學(xué)媒體有所了解。實(shí)驗(yàn)室建成之時(shí),并未對(duì)在?;瘜W(xué)教師進(jìn)行全面系統(tǒng)的培訓(xùn)。

      3. 宣傳力度不夠

      筆者對(duì)我校高中生進(jìn)行隨機(jī)尋訪,近80%的學(xué)生不知道數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室,也沒(méi)有去過(guò)學(xué)校的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室。學(xué)生對(duì)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的空白程度之大,一方面是他們的認(rèn)知水平和知識(shí)層面尚未涉及,另一原因是學(xué)校和任課教師對(duì)于數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的了解和宣傳介紹并不到位。學(xué)生不知道這是用來(lái)干什么的,更不會(huì)主動(dòng)提出在數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室上化學(xué)課。

      數(shù)字化實(shí)驗(yàn),有不同于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀器的信息工具儀器,如傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)等。通過(guò)對(duì)各種傳感器的應(yīng)用,結(jié)合數(shù)據(jù)和曲線,學(xué)生可以直接觀察實(shí)驗(yàn)的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程,從數(shù)據(jù)中體驗(yàn)化學(xué)微觀世界的變化,幫助學(xué)生從定性認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)變到定量思維。高中化學(xué)教材特別是選修教材中有很多抽象問(wèn)題是可以借助數(shù)字化實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行定量分析的,筆者以人教版選修4《化學(xué)反應(yīng)原理》中“強(qiáng)弱電解質(zhì)”的教學(xué)為例。

      一、課題設(shè)計(jì)背景

      人教版選修4《化學(xué)反應(yīng)原理》中,弱電解質(zhì)的電離是重要章節(jié)。教材在處理強(qiáng)、弱電解質(zhì)的不同時(shí),采用了鹽酸、醋酸的兩組對(duì)比試驗(yàn)(見(jiàn)表1),旨在幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)現(xiàn)象的本質(zhì),構(gòu)建強(qiáng)、弱電解質(zhì)的概念,并對(duì)二者進(jìn)行本質(zhì)上的區(qū)分。

      [實(shí)驗(yàn)3-1]分別試驗(yàn)等體積、等濃度的鹽酸、醋酸溶液與等量鎂條的反應(yīng);并測(cè)這兩種酸的pH。

      從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論:

      1.相同條件下,鎂條與酸反應(yīng)的實(shí)質(zhì)都是與溶液中的H+反應(yīng),c(H+)決定反應(yīng)速率的快慢,說(shuō)明同體積、同濃度的鹽酸比醋酸溶液中c(H+)大,在水溶液中鹽酸比醋酸易電離。

      2.相同物質(zhì)的量濃度的鹽酸比醋酸的pH小,說(shuō)明鹽酸電離程度比醋酸大。

      強(qiáng)、弱電解質(zhì)是兩個(gè)宏觀概念,而電解質(zhì)在溶液中的反應(yīng)實(shí)質(zhì)是離子之間的反應(yīng),將宏觀現(xiàn)象與微觀粒子聯(lián)系起來(lái),教學(xué)中需要借助“電離”。該實(shí)驗(yàn)本身對(duì)于理論本質(zhì)的闡釋是存在局限性的,例如:⑴要說(shuō)明鹽酸在水中是完全電離,必須解決的問(wèn)題:1mol/L鹽酸所測(cè)pH換算為c(H+)是多少?c(H+)與鹽酸濃度是否相等?怎樣解釋原因?⑵1mol/L醋酸中c(H+)是多少?與醋酸濃度的大小關(guān)系?怎樣從電離程度解釋其原因?

      高二學(xué)生在經(jīng)過(guò)一年的化學(xué)學(xué)習(xí)之后,雖然已經(jīng)初步具備一定思維、分析的能力,但由于“強(qiáng)、弱電解質(zhì)的電離”內(nèi)容的理論性和抽象性較強(qiáng),要解釋清楚 “完全電離”和“部分電離”,傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)雖然能觀察到實(shí)驗(yàn)過(guò)程的現(xiàn)象,卻很難進(jìn)行定量化處理,學(xué)生仍舊無(wú)法透徹理解二者的區(qū)別。

      二、設(shè)計(jì)思路

      1. 課標(biāo)分解

      課標(biāo)要求:“能描述弱電解質(zhì)在水溶液中的電離平衡”,課標(biāo)的分解、細(xì)化、整合如表2。

      2. 教法分析

      數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的介入,作為傳統(tǒng)教學(xué)的輔助,有著他自身的不可替代性。本節(jié)課的教學(xué)方式是分組實(shí)驗(yàn),注重小組成員間的交流討論、實(shí)驗(yàn)方法的設(shè)計(jì)、對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析。在進(jìn)入本節(jié)課的中心環(huán)節(jié)之前,筆者給學(xué)生創(chuàng)設(shè)一定情境氛圍。弱電解質(zhì)的概念學(xué)生并不陌生,可啟發(fā)學(xué)生通過(guò)以往所學(xué)自行設(shè)計(jì)一些方法對(duì)強(qiáng)弱電解質(zhì)加以驗(yàn)證,激起學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲和探索欲,在對(duì)學(xué)生的表現(xiàn)給予評(píng)價(jià)之后,再將問(wèn)題深入:強(qiáng)弱電解質(zhì)的電離是微觀理論,微觀可以以宏觀形式來(lái)表現(xiàn),從數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的角度來(lái)設(shè)計(jì)方案,四人為一小組進(jìn)行合作和討論,讓每一位學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)中來(lái),充分發(fā)揮出學(xué)生的主觀能動(dòng)性。有了傳統(tǒng)方式和數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的相互輔佐,強(qiáng)弱電解質(zhì)的電離這一抽象內(nèi)容即變得具體和直觀,學(xué)生更容易接受,也能與此同時(shí)體驗(yàn)嘗試新的實(shí)驗(yàn)手段探索知識(shí)的快樂(lè)。

      3. 教學(xué)準(zhǔn)備

      儀器:電腦、數(shù)據(jù)提存器、pH傳感器、電導(dǎo)率傳感器、燒杯、量筒、pH試紙。

      藥品:1mol/L鹽酸、1mol/L醋酸、蒸餾水、鎂條。

      三、教學(xué)過(guò)程

      (一)創(chuàng)設(shè)情境:現(xiàn)有兩瓶無(wú)色液體,一瓶是1mol/L鹽酸,一瓶是1mol/L醋酸,請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合以往所學(xué)考慮該如何鑒別?

      學(xué)生活動(dòng):小組討論,探討出以下鑒別方法:

      1. 用干燥的玻璃棒分別蘸取兩種溶液,點(diǎn)在pH試紙上對(duì)比顏色;

      2. 聞氣味;

      3. 取等體積的樣品于干凈的小試管中,放入相同大小的鎂條,觀察放出氣體的快慢情況;

      ……

      分組實(shí)驗(yàn):課本[實(shí)驗(yàn)3-1]

      學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析得出結(jié)論:造成現(xiàn)象不同的原因是溶液中氫離子濃度的不同,由此引出強(qiáng)弱電解質(zhì)電離程度的不同。情境創(chuàng)設(shè)以舊引新,起點(diǎn)不高,可以很快地讓學(xué)生參與進(jìn)來(lái),接著過(guò)渡至是否可以利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)從新角度來(lái)鑒別同濃度的鹽酸和醋酸,因?yàn)橛辛虽亯|,學(xué)生的學(xué)習(xí)信心和探索欲望都比較高,課堂氛圍逐漸變得輕松活躍。

      (二)運(yùn)用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)鑒別同濃度鹽酸和醋酸

      學(xué)生活動(dòng)流程(見(jiàn)圖1):

      (三)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理(表3、圖2、圖3)

      四、教學(xué)反思

      比較兩酸酸性強(qiáng)弱,用pH試紙和鎂條,宏觀現(xiàn)象明顯,簡(jiǎn)單易操作,但是在幫助學(xué)生構(gòu)建化學(xué)微觀概念方面,沒(méi)有數(shù)據(jù)支撐,說(shuō)服力不強(qiáng)。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的運(yùn)用,解決了中學(xué)實(shí)驗(yàn)定性不定量的局限性,通過(guò)數(shù)字、圖像的讀取,強(qiáng)化了對(duì)于抽象知識(shí)點(diǎn)理解。高中生擁有對(duì)新鮮事物的好奇心理,數(shù)字化實(shí)驗(yàn)對(duì)于我們的學(xué)生來(lái)說(shuō)是一種全新的嘗試,讓他們接觸到了除試管、燒杯以外更能與時(shí)代接軌的實(shí)驗(yàn)器材和操作,激發(fā)了學(xué)生探索的興趣,也能培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作與處理數(shù)據(jù)的能力。

      當(dāng)然,鑒于高中所學(xué)內(nèi)容的深度、廣度以及學(xué)生現(xiàn)有的認(rèn)知水平,我們還不能做到與世界最前沿的科技接軌,只能讓學(xué)生盡可能對(duì)于基本數(shù)字化實(shí)驗(yàn)操作熟知并熟練掌握。由于教師與學(xué)生接觸數(shù)字化實(shí)驗(yàn)時(shí)間不長(zhǎng),對(duì)教學(xué)媒體的使用不太熟悉,在時(shí)間的分配上還有待于調(diào)整,讓課堂的每一分鐘都用在實(shí)處。

      參考文獻(xiàn)

      [1]中華人民共和國(guó)教育部. 普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn) (實(shí)驗(yàn))[M]. 北京:人民教育出版社,2003

      [2]人教社課程教材研究所,化學(xué)課程教材研究開(kāi)發(fā)中心. 普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū):化學(xué)反應(yīng)原理[M]. 北京:人民教育出版社,2007

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      摘要:針對(duì)城鄉(xiāng)結(jié)合地區(qū)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的滯后現(xiàn)象,以人教版選修四《化學(xué)反應(yīng)原理》中“強(qiáng)弱電解質(zhì)”的教學(xué)為例,在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,借助數(shù)字化實(shí)驗(yàn),深入探討強(qiáng)弱電解質(zhì)的本質(zhì)區(qū)別。

      關(guān)鍵詞:數(shù)字化實(shí)驗(yàn);城鄉(xiāng)結(jié)合地區(qū);高中化學(xué)教學(xué);合理應(yīng)用

      文章編號(hào):1008-0546(2014)07-0082-03中圖分類號(hào):G633.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

      doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2014.07.030

      課程改革對(duì)基礎(chǔ)科學(xué)教育,有兩個(gè)主流的科學(xué)教育觀點(diǎn):“做中學(xué)”科學(xué),“科學(xué)學(xué)習(xí)與生活結(jié)合”。課改強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究,強(qiáng)調(diào)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、創(chuàng)造性思維、問(wèn)題解決能力的培養(yǎng)?,F(xiàn)代信息技術(shù)和傳感技術(shù)的發(fā)展,伴隨教育改革的迫切需要,中學(xué)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室應(yīng)運(yùn)而生。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)運(yùn)用實(shí)時(shí)測(cè)量、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析和智能控制等先進(jìn)技術(shù),實(shí)現(xiàn)了中學(xué)理科實(shí)驗(yàn)教學(xué)與信息技術(shù)的全面整合,適合于中學(xué)理科新教材,能夠完成新教材要求的數(shù)字化物理、化學(xué)、生物等各學(xué)科實(shí)驗(yàn)。

      筆者所在的學(xué)校地處城鄉(xiāng)結(jié)合地區(qū),學(xué)校在落實(shí)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)上,近年投資建成數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室3個(gè)。但實(shí)驗(yàn)室建成至今,使用次數(shù)寥寥無(wú)幾。是什么原因?qū)е聰?shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的滯后現(xiàn)象呢?

      1. 教學(xué)觀念落后

      課改強(qiáng)調(diào)交流、合作、探究,強(qiáng)調(diào)學(xué)生在課堂中的主體性,師生雖然表面上也承認(rèn)這些能力對(duì)于終生發(fā)展的重要性,但在高考的指揮棒下,仍舊是把考試和成績(jī)看得最為重要。在這一現(xiàn)實(shí)目標(biāo)的影響下,為了省事省時(shí),將寶貴的教學(xué)時(shí)間用在 “刀刃”上,實(shí)驗(yàn)教學(xué)就不可能真正地被重視起來(lái)。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室更像是一個(gè)花瓶,它的裝飾功能大于實(shí)際作用。

      2. 師資力量薄弱

      這里的師資力量,不是指?jìng)鹘y(tǒng)的教學(xué)師資,而是能跟上時(shí)代發(fā)展、與時(shí)俱進(jìn)、不斷自我提升和發(fā)展的教師力量。

      我?;瘜W(xué)教師骨干力量主要集中在40歲左右,最年輕的31歲,最年長(zhǎng)的56歲,年齡段相對(duì)偏大,據(jù)筆者了解只有其中年紀(jì)較輕的兩三位教師對(duì)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室及教學(xué)媒體有所了解。實(shí)驗(yàn)室建成之時(shí),并未對(duì)在?;瘜W(xué)教師進(jìn)行全面系統(tǒng)的培訓(xùn)。

      3. 宣傳力度不夠

      筆者對(duì)我校高中生進(jìn)行隨機(jī)尋訪,近80%的學(xué)生不知道數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室,也沒(méi)有去過(guò)學(xué)校的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室。學(xué)生對(duì)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的空白程度之大,一方面是他們的認(rèn)知水平和知識(shí)層面尚未涉及,另一原因是學(xué)校和任課教師對(duì)于數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的了解和宣傳介紹并不到位。學(xué)生不知道這是用來(lái)干什么的,更不會(huì)主動(dòng)提出在數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室上化學(xué)課。

      數(shù)字化實(shí)驗(yàn),有不同于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀器的信息工具儀器,如傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)等。通過(guò)對(duì)各種傳感器的應(yīng)用,結(jié)合數(shù)據(jù)和曲線,學(xué)生可以直接觀察實(shí)驗(yàn)的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程,從數(shù)據(jù)中體驗(yàn)化學(xué)微觀世界的變化,幫助學(xué)生從定性認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)變到定量思維。高中化學(xué)教材特別是選修教材中有很多抽象問(wèn)題是可以借助數(shù)字化實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行定量分析的,筆者以人教版選修4《化學(xué)反應(yīng)原理》中“強(qiáng)弱電解質(zhì)”的教學(xué)為例。

      一、課題設(shè)計(jì)背景

      人教版選修4《化學(xué)反應(yīng)原理》中,弱電解質(zhì)的電離是重要章節(jié)。教材在處理強(qiáng)、弱電解質(zhì)的不同時(shí),采用了鹽酸、醋酸的兩組對(duì)比試驗(yàn)(見(jiàn)表1),旨在幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)現(xiàn)象的本質(zhì),構(gòu)建強(qiáng)、弱電解質(zhì)的概念,并對(duì)二者進(jìn)行本質(zhì)上的區(qū)分。

      [實(shí)驗(yàn)3-1]分別試驗(yàn)等體積、等濃度的鹽酸、醋酸溶液與等量鎂條的反應(yīng);并測(cè)這兩種酸的pH。

      從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論:

      1.相同條件下,鎂條與酸反應(yīng)的實(shí)質(zhì)都是與溶液中的H+反應(yīng),c(H+)決定反應(yīng)速率的快慢,說(shuō)明同體積、同濃度的鹽酸比醋酸溶液中c(H+)大,在水溶液中鹽酸比醋酸易電離。

      2.相同物質(zhì)的量濃度的鹽酸比醋酸的pH小,說(shuō)明鹽酸電離程度比醋酸大。

      強(qiáng)、弱電解質(zhì)是兩個(gè)宏觀概念,而電解質(zhì)在溶液中的反應(yīng)實(shí)質(zhì)是離子之間的反應(yīng),將宏觀現(xiàn)象與微觀粒子聯(lián)系起來(lái),教學(xué)中需要借助“電離”。該實(shí)驗(yàn)本身對(duì)于理論本質(zhì)的闡釋是存在局限性的,例如:⑴要說(shuō)明鹽酸在水中是完全電離,必須解決的問(wèn)題:1mol/L鹽酸所測(cè)pH換算為c(H+)是多少?c(H+)與鹽酸濃度是否相等?怎樣解釋原因?⑵1mol/L醋酸中c(H+)是多少?與醋酸濃度的大小關(guān)系?怎樣從電離程度解釋其原因?

      高二學(xué)生在經(jīng)過(guò)一年的化學(xué)學(xué)習(xí)之后,雖然已經(jīng)初步具備一定思維、分析的能力,但由于“強(qiáng)、弱電解質(zhì)的電離”內(nèi)容的理論性和抽象性較強(qiáng),要解釋清楚 “完全電離”和“部分電離”,傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)雖然能觀察到實(shí)驗(yàn)過(guò)程的現(xiàn)象,卻很難進(jìn)行定量化處理,學(xué)生仍舊無(wú)法透徹理解二者的區(qū)別。

      二、設(shè)計(jì)思路

      1. 課標(biāo)分解

      課標(biāo)要求:“能描述弱電解質(zhì)在水溶液中的電離平衡”,課標(biāo)的分解、細(xì)化、整合如表2。

      2. 教法分析

      數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的介入,作為傳統(tǒng)教學(xué)的輔助,有著他自身的不可替代性。本節(jié)課的教學(xué)方式是分組實(shí)驗(yàn),注重小組成員間的交流討論、實(shí)驗(yàn)方法的設(shè)計(jì)、對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析。在進(jìn)入本節(jié)課的中心環(huán)節(jié)之前,筆者給學(xué)生創(chuàng)設(shè)一定情境氛圍。弱電解質(zhì)的概念學(xué)生并不陌生,可啟發(fā)學(xué)生通過(guò)以往所學(xué)自行設(shè)計(jì)一些方法對(duì)強(qiáng)弱電解質(zhì)加以驗(yàn)證,激起學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲和探索欲,在對(duì)學(xué)生的表現(xiàn)給予評(píng)價(jià)之后,再將問(wèn)題深入:強(qiáng)弱電解質(zhì)的電離是微觀理論,微觀可以以宏觀形式來(lái)表現(xiàn),從數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的角度來(lái)設(shè)計(jì)方案,四人為一小組進(jìn)行合作和討論,讓每一位學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)中來(lái),充分發(fā)揮出學(xué)生的主觀能動(dòng)性。有了傳統(tǒng)方式和數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的相互輔佐,強(qiáng)弱電解質(zhì)的電離這一抽象內(nèi)容即變得具體和直觀,學(xué)生更容易接受,也能與此同時(shí)體驗(yàn)嘗試新的實(shí)驗(yàn)手段探索知識(shí)的快樂(lè)。

      3. 教學(xué)準(zhǔn)備

      儀器:電腦、數(shù)據(jù)提存器、pH傳感器、電導(dǎo)率傳感器、燒杯、量筒、pH試紙。

      藥品:1mol/L鹽酸、1mol/L醋酸、蒸餾水、鎂條。

      三、教學(xué)過(guò)程

      (一)創(chuàng)設(shè)情境:現(xiàn)有兩瓶無(wú)色液體,一瓶是1mol/L鹽酸,一瓶是1mol/L醋酸,請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合以往所學(xué)考慮該如何鑒別?

      學(xué)生活動(dòng):小組討論,探討出以下鑒別方法:

      1. 用干燥的玻璃棒分別蘸取兩種溶液,點(diǎn)在pH試紙上對(duì)比顏色;

      2. 聞氣味;

      3. 取等體積的樣品于干凈的小試管中,放入相同大小的鎂條,觀察放出氣體的快慢情況;

      ……

      分組實(shí)驗(yàn):課本[實(shí)驗(yàn)3-1]

      學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析得出結(jié)論:造成現(xiàn)象不同的原因是溶液中氫離子濃度的不同,由此引出強(qiáng)弱電解質(zhì)電離程度的不同。情境創(chuàng)設(shè)以舊引新,起點(diǎn)不高,可以很快地讓學(xué)生參與進(jìn)來(lái),接著過(guò)渡至是否可以利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)從新角度來(lái)鑒別同濃度的鹽酸和醋酸,因?yàn)橛辛虽亯|,學(xué)生的學(xué)習(xí)信心和探索欲望都比較高,課堂氛圍逐漸變得輕松活躍。

      (二)運(yùn)用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)鑒別同濃度鹽酸和醋酸

      學(xué)生活動(dòng)流程(見(jiàn)圖1):

      (三)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理(表3、圖2、圖3)

      四、教學(xué)反思

      比較兩酸酸性強(qiáng)弱,用pH試紙和鎂條,宏觀現(xiàn)象明顯,簡(jiǎn)單易操作,但是在幫助學(xué)生構(gòu)建化學(xué)微觀概念方面,沒(méi)有數(shù)據(jù)支撐,說(shuō)服力不強(qiáng)。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的運(yùn)用,解決了中學(xué)實(shí)驗(yàn)定性不定量的局限性,通過(guò)數(shù)字、圖像的讀取,強(qiáng)化了對(duì)于抽象知識(shí)點(diǎn)理解。高中生擁有對(duì)新鮮事物的好奇心理,數(shù)字化實(shí)驗(yàn)對(duì)于我們的學(xué)生來(lái)說(shuō)是一種全新的嘗試,讓他們接觸到了除試管、燒杯以外更能與時(shí)代接軌的實(shí)驗(yàn)器材和操作,激發(fā)了學(xué)生探索的興趣,也能培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作與處理數(shù)據(jù)的能力。

      當(dāng)然,鑒于高中所學(xué)內(nèi)容的深度、廣度以及學(xué)生現(xiàn)有的認(rèn)知水平,我們還不能做到與世界最前沿的科技接軌,只能讓學(xué)生盡可能對(duì)于基本數(shù)字化實(shí)驗(yàn)操作熟知并熟練掌握。由于教師與學(xué)生接觸數(shù)字化實(shí)驗(yàn)時(shí)間不長(zhǎng),對(duì)教學(xué)媒體的使用不太熟悉,在時(shí)間的分配上還有待于調(diào)整,讓課堂的每一分鐘都用在實(shí)處。

      參考文獻(xiàn)

      [1]中華人民共和國(guó)教育部. 普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn) (實(shí)驗(yàn))[M]. 北京:人民教育出版社,2003

      [2]人教社課程教材研究所,化學(xué)課程教材研究開(kāi)發(fā)中心. 普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū):化學(xué)反應(yīng)原理[M]. 北京:人民教育出版社,2007

      endprint

      摘要:針對(duì)城鄉(xiāng)結(jié)合地區(qū)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的滯后現(xiàn)象,以人教版選修四《化學(xué)反應(yīng)原理》中“強(qiáng)弱電解質(zhì)”的教學(xué)為例,在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,借助數(shù)字化實(shí)驗(yàn),深入探討強(qiáng)弱電解質(zhì)的本質(zhì)區(qū)別。

      關(guān)鍵詞:數(shù)字化實(shí)驗(yàn);城鄉(xiāng)結(jié)合地區(qū);高中化學(xué)教學(xué);合理應(yīng)用

      文章編號(hào):1008-0546(2014)07-0082-03中圖分類號(hào):G633.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

      doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2014.07.030

      課程改革對(duì)基礎(chǔ)科學(xué)教育,有兩個(gè)主流的科學(xué)教育觀點(diǎn):“做中學(xué)”科學(xué),“科學(xué)學(xué)習(xí)與生活結(jié)合”。課改強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究,強(qiáng)調(diào)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、創(chuàng)造性思維、問(wèn)題解決能力的培養(yǎng)?,F(xiàn)代信息技術(shù)和傳感技術(shù)的發(fā)展,伴隨教育改革的迫切需要,中學(xué)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室應(yīng)運(yùn)而生。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)運(yùn)用實(shí)時(shí)測(cè)量、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析和智能控制等先進(jìn)技術(shù),實(shí)現(xiàn)了中學(xué)理科實(shí)驗(yàn)教學(xué)與信息技術(shù)的全面整合,適合于中學(xué)理科新教材,能夠完成新教材要求的數(shù)字化物理、化學(xué)、生物等各學(xué)科實(shí)驗(yàn)。

      筆者所在的學(xué)校地處城鄉(xiāng)結(jié)合地區(qū),學(xué)校在落實(shí)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)上,近年投資建成數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室3個(gè)。但實(shí)驗(yàn)室建成至今,使用次數(shù)寥寥無(wú)幾。是什么原因?qū)е聰?shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的滯后現(xiàn)象呢?

      1. 教學(xué)觀念落后

      課改強(qiáng)調(diào)交流、合作、探究,強(qiáng)調(diào)學(xué)生在課堂中的主體性,師生雖然表面上也承認(rèn)這些能力對(duì)于終生發(fā)展的重要性,但在高考的指揮棒下,仍舊是把考試和成績(jī)看得最為重要。在這一現(xiàn)實(shí)目標(biāo)的影響下,為了省事省時(shí),將寶貴的教學(xué)時(shí)間用在 “刀刃”上,實(shí)驗(yàn)教學(xué)就不可能真正地被重視起來(lái)。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室更像是一個(gè)花瓶,它的裝飾功能大于實(shí)際作用。

      2. 師資力量薄弱

      這里的師資力量,不是指?jìng)鹘y(tǒng)的教學(xué)師資,而是能跟上時(shí)代發(fā)展、與時(shí)俱進(jìn)、不斷自我提升和發(fā)展的教師力量。

      我校化學(xué)教師骨干力量主要集中在40歲左右,最年輕的31歲,最年長(zhǎng)的56歲,年齡段相對(duì)偏大,據(jù)筆者了解只有其中年紀(jì)較輕的兩三位教師對(duì)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室及教學(xué)媒體有所了解。實(shí)驗(yàn)室建成之時(shí),并未對(duì)在校化學(xué)教師進(jìn)行全面系統(tǒng)的培訓(xùn)。

      3. 宣傳力度不夠

      筆者對(duì)我校高中生進(jìn)行隨機(jī)尋訪,近80%的學(xué)生不知道數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室,也沒(méi)有去過(guò)學(xué)校的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室。學(xué)生對(duì)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的空白程度之大,一方面是他們的認(rèn)知水平和知識(shí)層面尚未涉及,另一原因是學(xué)校和任課教師對(duì)于數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的了解和宣傳介紹并不到位。學(xué)生不知道這是用來(lái)干什么的,更不會(huì)主動(dòng)提出在數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室上化學(xué)課。

      數(shù)字化實(shí)驗(yàn),有不同于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀器的信息工具儀器,如傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)等。通過(guò)對(duì)各種傳感器的應(yīng)用,結(jié)合數(shù)據(jù)和曲線,學(xué)生可以直接觀察實(shí)驗(yàn)的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程,從數(shù)據(jù)中體驗(yàn)化學(xué)微觀世界的變化,幫助學(xué)生從定性認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)變到定量思維。高中化學(xué)教材特別是選修教材中有很多抽象問(wèn)題是可以借助數(shù)字化實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行定量分析的,筆者以人教版選修4《化學(xué)反應(yīng)原理》中“強(qiáng)弱電解質(zhì)”的教學(xué)為例。

      一、課題設(shè)計(jì)背景

      人教版選修4《化學(xué)反應(yīng)原理》中,弱電解質(zhì)的電離是重要章節(jié)。教材在處理強(qiáng)、弱電解質(zhì)的不同時(shí),采用了鹽酸、醋酸的兩組對(duì)比試驗(yàn)(見(jiàn)表1),旨在幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)現(xiàn)象的本質(zhì),構(gòu)建強(qiáng)、弱電解質(zhì)的概念,并對(duì)二者進(jìn)行本質(zhì)上的區(qū)分。

      [實(shí)驗(yàn)3-1]分別試驗(yàn)等體積、等濃度的鹽酸、醋酸溶液與等量鎂條的反應(yīng);并測(cè)這兩種酸的pH。

      從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論:

      1.相同條件下,鎂條與酸反應(yīng)的實(shí)質(zhì)都是與溶液中的H+反應(yīng),c(H+)決定反應(yīng)速率的快慢,說(shuō)明同體積、同濃度的鹽酸比醋酸溶液中c(H+)大,在水溶液中鹽酸比醋酸易電離。

      2.相同物質(zhì)的量濃度的鹽酸比醋酸的pH小,說(shuō)明鹽酸電離程度比醋酸大。

      強(qiáng)、弱電解質(zhì)是兩個(gè)宏觀概念,而電解質(zhì)在溶液中的反應(yīng)實(shí)質(zhì)是離子之間的反應(yīng),將宏觀現(xiàn)象與微觀粒子聯(lián)系起來(lái),教學(xué)中需要借助“電離”。該實(shí)驗(yàn)本身對(duì)于理論本質(zhì)的闡釋是存在局限性的,例如:⑴要說(shuō)明鹽酸在水中是完全電離,必須解決的問(wèn)題:1mol/L鹽酸所測(cè)pH換算為c(H+)是多少?c(H+)與鹽酸濃度是否相等?怎樣解釋原因?⑵1mol/L醋酸中c(H+)是多少?與醋酸濃度的大小關(guān)系?怎樣從電離程度解釋其原因?

      高二學(xué)生在經(jīng)過(guò)一年的化學(xué)學(xué)習(xí)之后,雖然已經(jīng)初步具備一定思維、分析的能力,但由于“強(qiáng)、弱電解質(zhì)的電離”內(nèi)容的理論性和抽象性較強(qiáng),要解釋清楚 “完全電離”和“部分電離”,傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)雖然能觀察到實(shí)驗(yàn)過(guò)程的現(xiàn)象,卻很難進(jìn)行定量化處理,學(xué)生仍舊無(wú)法透徹理解二者的區(qū)別。

      二、設(shè)計(jì)思路

      1. 課標(biāo)分解

      課標(biāo)要求:“能描述弱電解質(zhì)在水溶液中的電離平衡”,課標(biāo)的分解、細(xì)化、整合如表2。

      2. 教法分析

      數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的介入,作為傳統(tǒng)教學(xué)的輔助,有著他自身的不可替代性。本節(jié)課的教學(xué)方式是分組實(shí)驗(yàn),注重小組成員間的交流討論、實(shí)驗(yàn)方法的設(shè)計(jì)、對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析。在進(jìn)入本節(jié)課的中心環(huán)節(jié)之前,筆者給學(xué)生創(chuàng)設(shè)一定情境氛圍。弱電解質(zhì)的概念學(xué)生并不陌生,可啟發(fā)學(xué)生通過(guò)以往所學(xué)自行設(shè)計(jì)一些方法對(duì)強(qiáng)弱電解質(zhì)加以驗(yàn)證,激起學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲和探索欲,在對(duì)學(xué)生的表現(xiàn)給予評(píng)價(jià)之后,再將問(wèn)題深入:強(qiáng)弱電解質(zhì)的電離是微觀理論,微觀可以以宏觀形式來(lái)表現(xiàn),從數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的角度來(lái)設(shè)計(jì)方案,四人為一小組進(jìn)行合作和討論,讓每一位學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)中來(lái),充分發(fā)揮出學(xué)生的主觀能動(dòng)性。有了傳統(tǒng)方式和數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的相互輔佐,強(qiáng)弱電解質(zhì)的電離這一抽象內(nèi)容即變得具體和直觀,學(xué)生更容易接受,也能與此同時(shí)體驗(yàn)嘗試新的實(shí)驗(yàn)手段探索知識(shí)的快樂(lè)。

      3. 教學(xué)準(zhǔn)備

      儀器:電腦、數(shù)據(jù)提存器、pH傳感器、電導(dǎo)率傳感器、燒杯、量筒、pH試紙。

      藥品:1mol/L鹽酸、1mol/L醋酸、蒸餾水、鎂條。

      三、教學(xué)過(guò)程

      (一)創(chuàng)設(shè)情境:現(xiàn)有兩瓶無(wú)色液體,一瓶是1mol/L鹽酸,一瓶是1mol/L醋酸,請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合以往所學(xué)考慮該如何鑒別?

      學(xué)生活動(dòng):小組討論,探討出以下鑒別方法:

      1. 用干燥的玻璃棒分別蘸取兩種溶液,點(diǎn)在pH試紙上對(duì)比顏色;

      2. 聞氣味;

      3. 取等體積的樣品于干凈的小試管中,放入相同大小的鎂條,觀察放出氣體的快慢情況;

      ……

      分組實(shí)驗(yàn):課本[實(shí)驗(yàn)3-1]

      學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析得出結(jié)論:造成現(xiàn)象不同的原因是溶液中氫離子濃度的不同,由此引出強(qiáng)弱電解質(zhì)電離程度的不同。情境創(chuàng)設(shè)以舊引新,起點(diǎn)不高,可以很快地讓學(xué)生參與進(jìn)來(lái),接著過(guò)渡至是否可以利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)從新角度來(lái)鑒別同濃度的鹽酸和醋酸,因?yàn)橛辛虽亯|,學(xué)生的學(xué)習(xí)信心和探索欲望都比較高,課堂氛圍逐漸變得輕松活躍。

      (二)運(yùn)用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)鑒別同濃度鹽酸和醋酸

      學(xué)生活動(dòng)流程(見(jiàn)圖1):

      (三)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理(表3、圖2、圖3)

      四、教學(xué)反思

      比較兩酸酸性強(qiáng)弱,用pH試紙和鎂條,宏觀現(xiàn)象明顯,簡(jiǎn)單易操作,但是在幫助學(xué)生構(gòu)建化學(xué)微觀概念方面,沒(méi)有數(shù)據(jù)支撐,說(shuō)服力不強(qiáng)。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的運(yùn)用,解決了中學(xué)實(shí)驗(yàn)定性不定量的局限性,通過(guò)數(shù)字、圖像的讀取,強(qiáng)化了對(duì)于抽象知識(shí)點(diǎn)理解。高中生擁有對(duì)新鮮事物的好奇心理,數(shù)字化實(shí)驗(yàn)對(duì)于我們的學(xué)生來(lái)說(shuō)是一種全新的嘗試,讓他們接觸到了除試管、燒杯以外更能與時(shí)代接軌的實(shí)驗(yàn)器材和操作,激發(fā)了學(xué)生探索的興趣,也能培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作與處理數(shù)據(jù)的能力。

      當(dāng)然,鑒于高中所學(xué)內(nèi)容的深度、廣度以及學(xué)生現(xiàn)有的認(rèn)知水平,我們還不能做到與世界最前沿的科技接軌,只能讓學(xué)生盡可能對(duì)于基本數(shù)字化實(shí)驗(yàn)操作熟知并熟練掌握。由于教師與學(xué)生接觸數(shù)字化實(shí)驗(yàn)時(shí)間不長(zhǎng),對(duì)教學(xué)媒體的使用不太熟悉,在時(shí)間的分配上還有待于調(diào)整,讓課堂的每一分鐘都用在實(shí)處。

      參考文獻(xiàn)

      [1]中華人民共和國(guó)教育部. 普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn) (實(shí)驗(yàn))[M]. 北京:人民教育出版社,2003

      [2]人教社課程教材研究所,化學(xué)課程教材研究開(kāi)發(fā)中心. 普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū):化學(xué)反應(yīng)原理[M]. 北京:人民教育出版社,2007

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