手持技術(shù)在高中化學(xué)實驗教學(xué)中的實踐應(yīng)用

余秋紅

【摘 要】 實驗是化學(xué)學(xué)科重要知識內(nèi)容之一，教學(xué)過程方法的選擇對于學(xué)生化學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)有重要影響。本文對于手持技術(shù)內(nèi)容及其用優(yōu)勢作出分析，以“碳酸鈉和碳酸氫鈉的化學(xué)性質(zhì)”實驗為例，對于手持技術(shù)在課堂中的實踐應(yīng)用方法作出分析。

【關(guān)鍵詞】 手持技術(shù)? 高中化學(xué)? 實驗教學(xué)? 應(yīng)用

引言：化學(xué)學(xué)科當(dāng)中，實驗為重要組成部分，高中化學(xué)教材當(dāng)中每個單元都有必做實驗，實驗教學(xué)過程具有探究性特點(diǎn)，同時，還可能受到教學(xué)地點(diǎn)和教學(xué)硬件設(shè)施的限制，可能難以為學(xué)生展示實驗現(xiàn)象。對此，可利用手持技術(shù)，發(fā)揮其應(yīng)用優(yōu)勢，將抽象內(nèi)容直觀化，在化學(xué)實驗當(dāng)中引入現(xiàn)代化技術(shù)，讓學(xué)生對于實驗本質(zhì)有深入理解，逐漸形成化學(xué)思維。可見，手持技術(shù)的應(yīng)用能夠體現(xiàn)出信息技術(shù)和化學(xué)實驗的融合，為實驗教學(xué)難點(diǎn)的突破奠定良好基礎(chǔ)。

一、手持技術(shù)介紹

手持技術(shù)由傳感器、計算機(jī)、數(shù)據(jù)采集器和配套軟件等而組成，從化學(xué)實驗內(nèi)容出發(fā)，使用傳感器采集實驗數(shù)據(jù)，通過計算機(jī)進(jìn)行處理，最后顯示結(jié)果。應(yīng)用手持技術(shù)，參與化學(xué)實驗教學(xué)，有如下幾方面優(yōu)勢：第一，數(shù)據(jù)的處理具有智能化特點(diǎn)，可依托手持技術(shù)對于實驗數(shù)據(jù)全面記錄，通過軟件處理，以表格、圖片等形式展現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)，為實驗結(jié)束以后對比分析奠定良好基礎(chǔ);第二，實驗儀器具有便捷性特點(diǎn)，利用先進(jìn)技術(shù)將計算機(jī)軟件和數(shù)據(jù)采集器集成設(shè)置，在同一設(shè)備完成數(shù)據(jù)收集、處理等，手持技術(shù)相關(guān)器材便于攜帶，便于課內(nèi)和課外實驗教學(xué)的開展，為師生觀察化學(xué)現(xiàn)象奠定良好基礎(chǔ);第三，能夠整合信息技術(shù)，手持技術(shù)應(yīng)用過程，數(shù)據(jù)采集器有多個接口，可為多個傳感器的連接提供便利，能夠在計算機(jī)內(nèi)記錄實驗信息，便于學(xué)生從多個角度對復(fù)雜問題展開探究，整合學(xué)科知識。

二、手持技術(shù)在高中化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用

（一）內(nèi)容分析

實驗選擇魯科版化學(xué)教材《碳的多樣性》單元當(dāng)中的實驗內(nèi)容，利用手持技術(shù)，組織學(xué)生探究，對于Na₂CO₃、NaHCO₃二者性質(zhì)展開分析，實驗過程不斷形成創(chuàng)新意識，提高實驗?zāi)芰?。教學(xué)過程，設(shè)計定量實驗，由于學(xué)生能夠掌握物質(zhì)的基本分類方法，也對物質(zhì)之間反應(yīng)條件、現(xiàn)象等有所掌握，明確溶液酸堿性、pH之間存在定性關(guān)系。對此，本實驗過程利用密閉體系，以壓強(qiáng)傳感器對于壓強(qiáng)變化進(jìn)行呈現(xiàn)，引導(dǎo)學(xué)生對于氣體產(chǎn)生速度快慢進(jìn)行判斷。同時，使用pH傳感器、酸式滴定管等對于碳酸鈉溶液、鹽酸二者反應(yīng)本質(zhì)進(jìn)行探究。實驗過程，從宏觀和微觀等角度對于Na₂CO₃、HCl溶液和NaHCO₃、HCl溶液兩個反應(yīng)快慢進(jìn)行判斷，實驗過程能夠利用對比方法，對于化學(xué)現(xiàn)象深入分析，明確本質(zhì)，實驗以后形成推理能力和科學(xué)探究素養(yǎng)。

（二）器材準(zhǔn)備

本實驗教學(xué)，準(zhǔn)備筆記本、數(shù)據(jù)采集器、傳感器（包括壓強(qiáng)、pH等類型）、酸式滴定管、燒杯、試管架等。

（三）教學(xué)過程

1. 情境創(chuàng)設(shè)

由于學(xué)生初中階段已經(jīng)接觸了Na₂CO₃、NaHCO₃兩種物質(zhì)，并且知曉兩種物質(zhì)為鹽類，可從物質(zhì)類別角度提問，創(chuàng)設(shè)情境“為什么將Na₂CO₃叫作純堿？”借助手持技術(shù)，組織學(xué)生共同測量上述溶液pH，分別量取2ml濃度為0.1mol/L的Na₂CO₃、NaHCO₃溶液裝入2支試管內(nèi)，之后分別向試管內(nèi)滴加酚酞3滴，對于溶液的顏色變化進(jìn)行觀察;之后分別量取Na₂CO₃、NaHCO₃溶液10mL，用pH傳感器對溶液pH值進(jìn)行測定。實驗現(xiàn)象為兩溶液都變紅色，說明溶液呈堿性，并且使用手持設(shè)備展示溶液pH對比曲線，可以看出Na₂CO₃的pH高，記錄數(shù)據(jù)，通過對比分析，結(jié)合圖像、數(shù)據(jù)等，讓學(xué)生獲得直觀的實驗感受，為后續(xù)探究奠定基礎(chǔ)。

2. 引入主題

由于Na₂CO₃、NaHCO₃都屬于鹽類，因此，均可以和酸、堿、鹽等發(fā)生反應(yīng)，按照強(qiáng)酸制弱酸這一反應(yīng)原理，可以看出兩種物質(zhì)都可與鹽酸發(fā)生反應(yīng)，并生成CO₂。使用多媒體，展示泡沫滅火器實物，提問“此滅火器中的原料是什么？”學(xué)生觀察以后可以回答：“是碳酸氫鈉”。根據(jù)滅火原理可知，使用滅火器時能產(chǎn)生CO₂，讓學(xué)生以此為出發(fā)點(diǎn)，并結(jié)合反應(yīng)速度分析“為什么制作滅火器使用NaHCO₃？”引發(fā)學(xué)生聯(lián)想“二者和酸性物質(zhì)反應(yīng)的速度快慢”。為驗證NaHCO₃和酸性物質(zhì)反應(yīng)速度快，可組織學(xué)生討論，使用兩種溶液分別和過量鹽酸發(fā)生反應(yīng)，都會有氣體產(chǎn)生，且氣體產(chǎn)生速率會對壓強(qiáng)變化快慢造成影響，指導(dǎo)學(xué)生利用控制變量方法，完成實驗。在密閉的體系之內(nèi)，在3根試管當(dāng)中分別裝入蒸餾水2mL作為對照組，Na₂CO₃溶液2mL濃度0.1mol/L，NaHCO₃溶液2mL濃度為0.1mol/L，使用3根注射器量取HCl溶液5mL，濃度0.1mol/L，向試管當(dāng)中注入，用橡皮塞將試管塞緊，通過壓強(qiáng)傳感器將試管內(nèi)的壓強(qiáng)變化及時記錄，并通過數(shù)據(jù)采集器完成曲線繪制。通過手持技術(shù)，以物質(zhì)分類為切入點(diǎn)，使教學(xué)過程程序化，讓學(xué)生以猜想的方式，通過實驗尋找依據(jù)，完成推理，形成科學(xué)思維，掌握知識。

3. 拓展延伸

根據(jù)反應(yīng)原理，Na₂CO₃和HCl反應(yīng)消耗鹽酸量較多，提問“是否和反應(yīng)速度慢有關(guān)？”設(shè)計探究實驗，分別量取10ml濃度為0.1mol/L的Na₂CO₃、NaHCO₃溶液，將鹽酸（濃度0.1mol/L）滴加其中，以pH傳感器對于溶液pH變化進(jìn)行測量，對產(chǎn)生氣泡時鹽酸消耗體積量進(jìn)行記錄，同樣使用手持技術(shù)，將兩種溶液和鹽酸反應(yīng)的pH曲線展示出來，學(xué)生即可對于NaHCO₃和HCl反應(yīng)產(chǎn)生氣體速度更快有直觀感受，知道滅火器的制作原理，使用科學(xué)分析方法，提高學(xué)生實驗素養(yǎng)。

結(jié)束語：總之，對于手持技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢展開分析，結(jié)合教學(xué)實例可以看出，在該技術(shù)的支持下，可將實驗過程可視化，攻克教學(xué)難點(diǎn)，還能組織學(xué)生交流和探究，實驗課堂更加高效。所以，教師可根據(jù)實驗需求，對于該技術(shù)的應(yīng)用方法靈活選擇，展現(xiàn)技術(shù)應(yīng)用成效。

參考文獻(xiàn)

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