數(shù)字化手持技術(shù)實(shí)驗(yàn)在高中化學(xué)的實(shí)踐
時(shí)間:2022-10-22 10:13:00
導(dǎo)語(yǔ):數(shù)字化手持技術(shù)實(shí)驗(yàn)在高中化學(xué)的實(shí)踐一文來源于網(wǎng)友上傳,不代表本站觀點(diǎn),若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師,歡迎參考。
摘要:隨著互聯(lián)網(wǎng)+教育的不斷融合,信息化教學(xué)也得到了快速發(fā)展。作為一種新型的教學(xué)方式,數(shù)字化手持技術(shù)實(shí)驗(yàn)因其具有便捷性、準(zhǔn)確性及直觀性等特點(diǎn)而深受廣大化學(xué)教師的重視與青睞,它不僅激發(fā)了學(xué)生主動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)的熱情,而且促進(jìn)了學(xué)生思維方式的轉(zhuǎn)變,提高了學(xué)生解決問題的能力。基于此,本文探究了數(shù)字化手持技術(shù)實(shí)驗(yàn)在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用價(jià)值及其方法,旨在為精準(zhǔn)教學(xué)、提高課堂教學(xué)實(shí)效提供保證,同時(shí)促進(jìn)學(xué)生必備能力的形成和素養(yǎng)的發(fā)展,進(jìn)一步提升教師專業(yè)水平。
關(guān)鍵詞:高中化學(xué);實(shí)驗(yàn)教學(xué);數(shù)字化手持技術(shù);應(yīng)用途徑
2017年頒布的《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》明確指出,教師要立足化學(xué)實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)及學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)等情況,打破傳統(tǒng)教學(xué)模式,積極營(yíng)造寬松、和諧的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境,為學(xué)生提供微型實(shí)驗(yàn)、定量實(shí)驗(yàn)、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)等實(shí)踐活動(dòng)的機(jī)會(huì)與平臺(tái),優(yōu)化有助于學(xué)生化學(xué)素養(yǎng)提升的多樣化教學(xué)方式,健全教學(xué)三維目標(biāo),更加直觀地呈現(xiàn)反應(yīng)原理,有效調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,從而實(shí)現(xiàn)將復(fù)雜的問題簡(jiǎn)單化,將抽象的問題形象化等目的,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步樹立科學(xué)的實(shí)驗(yàn)態(tài)度,形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)方案及求真務(wù)實(shí)的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣,讓學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)在高中化學(xué)學(xué)習(xí)中的重要性,彰顯學(xué)生的主體地位,切實(shí)培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維能力及實(shí)踐操作能力。
一、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)用價(jià)值
在新課改的不斷推進(jìn)下,傳統(tǒng)高中化學(xué)教學(xué)模式已經(jīng)難以滿足學(xué)生發(fā)展需要。雖然大部分學(xué)校教學(xué)條件已逐步完善并建立了手持技術(shù)實(shí)驗(yàn)室,但在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)、科研過程、手持技術(shù)、信息采集、具體操作之間難以進(jìn)行有效配合,導(dǎo)致未能凸顯手持技術(shù)的優(yōu)勢(shì),尤其在實(shí)驗(yàn)演示方面,還存在著盲目性指導(dǎo)等現(xiàn)象。在一定程度上,手持技術(shù)實(shí)驗(yàn)的案例難以突出教學(xué)價(jià)值,信息技術(shù)應(yīng)用水平仍然不高。因此,教師要充分挖掘數(shù)字化手持技術(shù)實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用價(jià)值,并將其有機(jī)地融于化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。數(shù)字化手持技術(shù)在1990年左右開始引入我國(guó),并逐漸應(yīng)用于化學(xué)教學(xué)中。數(shù)字化手持技術(shù)實(shí)驗(yàn)是采用傳感器和數(shù)據(jù)采集器等現(xiàn)代化、高科技、信息化的實(shí)驗(yàn)工具,通過軟件系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)相連接進(jìn)行實(shí)驗(yàn),進(jìn)一步優(yōu)化實(shí)踐教學(xué)方式,豐富了教學(xué)資源,強(qiáng)化了知識(shí)立體性結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了高中化學(xué)教學(xué)由“宏觀”向“微觀”,由“曲線”向“符號(hào)”的過渡,并將這四個(gè)層面應(yīng)用到高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié),提升了課堂教學(xué)的互動(dòng)性和有效性,增強(qiáng)了教學(xué)反饋實(shí)效,有利于幫助學(xué)生鞏固知識(shí),促進(jìn)良好學(xué)習(xí)態(tài)度的形成,對(duì)提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)效果和教學(xué)效率具有一定的促進(jìn)作用。
二、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
高中化學(xué)教師在以往的教學(xué)中,習(xí)慣于采用直接性、強(qiáng)制性的方式,將化學(xué)原理等知識(shí)灌輸給學(xué)生,這不利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣和樂趣,也無(wú)助于教學(xué)效果的提升。因此,教師應(yīng)以引導(dǎo)性、形象化為理論依據(jù),科學(xué)使用手持技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué),確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性。
(一)在概念教學(xué)中的應(yīng)用
概念教學(xué)是任何學(xué)科開展教學(xué)需要面臨的基礎(chǔ)環(huán)節(jié),化學(xué)教學(xué)也是如此,學(xué)生只有明確并掌握化學(xué)基本概念,才能在后續(xù)學(xué)習(xí)過程中,熟知原理和規(guī)律。化學(xué)學(xué)科中的“電離、化學(xué)平衡、分子間作用力”等概念都可以通過數(shù)字化實(shí)驗(yàn),直觀地反映過程中的物理量變化,體現(xiàn)概念的本質(zhì),為幫助學(xué)生解決學(xué)習(xí)困難提供支持。比如:在“離子反應(yīng)”教學(xué)中,離子反應(yīng)的對(duì)象是離子,由于微粒很小,肉眼看不到,學(xué)生學(xué)習(xí)起來很費(fèi)力,雖然課本中通過演示實(shí)驗(yàn)幫助教學(xué),可是演示也只能看到宏觀現(xiàn)象,微觀粒子之間反應(yīng)本質(zhì)還是不夠清楚,學(xué)生難以接受[1]。教師可以改用手持技術(shù)實(shí)驗(yàn),利用PH計(jì)探頭和電導(dǎo)率探頭,深入到氫氧化鋇溶液中,后以相同的速率滴入等物質(zhì)的量濃度的硫酸溶液,此時(shí)溶液的電導(dǎo)率和PH變化規(guī)律呈現(xiàn)在監(jiān)測(cè)圖像中,當(dāng)學(xué)生觀察到PH值約等于7的圖像變化規(guī)律時(shí),氫離子和氫氧根離子恰好完全反應(yīng);當(dāng)電導(dǎo)率接近零時(shí),鋇離子和硫酸根也完全反應(yīng)。通過分析溶液電導(dǎo)率和PH的變化曲線,學(xué)生就會(huì)形成正確的離子反應(yīng)概念,更加容易理解溶液中某些離子濃度的減小是離子反應(yīng)的實(shí)質(zhì)。
(二)在新課導(dǎo)入中的應(yīng)用
為了有效地激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)潛能,充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)趣味性、新穎性和價(jià)值性等作用,教師可以從新課導(dǎo)入環(huán)節(jié)入手,引入數(shù)字化手持技術(shù)實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生感受到高科技儀器對(duì)學(xué)好化學(xué)的幫助,進(jìn)一步點(diǎn)燃學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,在鞏固舊知識(shí)的同時(shí)掌握新知,確保化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程高效展開。例如:在“化學(xué)反應(yīng)速率”學(xué)習(xí)中,學(xué)生對(duì)外界影響因素和反應(yīng)速率的表示方法已經(jīng)有了基本的認(rèn)知和了解。但是,對(duì)“反應(yīng)速率的測(cè)量”這一知識(shí)點(diǎn)卻難以掌握。為此,教師可通過數(shù)字化手持技術(shù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行新課導(dǎo)入。首先,教師在授課前通過小組實(shí)驗(yàn),利用抽濾瓶、數(shù)據(jù)采集器、手持遙控器、計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)接收器、壓強(qiáng)傳感器等數(shù)字化技術(shù),測(cè)量硫酸與鋅粒反應(yīng)瞬時(shí)速率的實(shí)時(shí)變化,觀察反應(yīng)時(shí)壓強(qiáng)曲線的變化;然后,將壓強(qiáng)變化曲線和走向趨勢(shì)進(jìn)行定量分析,通過分段標(biāo)記,將宏觀現(xiàn)象、主要微粒、趨勢(shì)特點(diǎn)和符號(hào)表征進(jìn)行分析和概括;最后,引導(dǎo)學(xué)生利用原有圖像,制作成新的化學(xué)變化圖像,從中發(fā)現(xiàn)反應(yīng)速率在15秒之后開始逐漸減小,并得出結(jié)論:硫酸在實(shí)驗(yàn)中逐漸消耗,降低了H+的濃度,因此減慢了反應(yīng)速率。
(三)在探究性實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用
探究學(xué)習(xí)方式是課標(biāo)提出的一個(gè)重要理念,教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,應(yīng)積極為學(xué)生提供合作與探究的學(xué)習(xí)空間,促進(jìn)彼此間的交流與探討,實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)方式的有效轉(zhuǎn)變。如:在影響鹽類水解的因素探究中,教師可應(yīng)用數(shù)字化手持技術(shù)實(shí)驗(yàn),借助色度傳感器與數(shù)據(jù)采集器等探測(cè)工具進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量生成物的濃度,通過采取到的具體數(shù)據(jù),對(duì)實(shí)驗(yàn)變化過程進(jìn)行分析,在確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有效性、真實(shí)性和價(jià)值性的同時(shí),培養(yǎng)探究思維、圖表分析能力和科學(xué)的探究能力。具體實(shí)驗(yàn)操作方法:首先,準(zhǔn)備色度傳感器、比色皿、數(shù)據(jù)采集器、恒溫水浴鍋、溫度計(jì)等,并配置0.5mol/L的FeCL3溶液,將其加入比色皿中,之后放入色度傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并記錄,同時(shí)設(shè)置20℃的初始溫度,并逐漸加熱至60℃,將不同溫度的FeCL3溶液放置到不同燒杯中,并滴入5滴鹽酸溶液。其次,通過數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行數(shù)據(jù)觀察,觀察發(fā)現(xiàn):溶液吸光度不受時(shí)間的影響,但隨著鹽酸加入量的不斷增多,吸光度逐漸降低。最后,得出結(jié)論:加入鹽酸后,溶液中Fe(OH)3濃度降低了,說明水解平衡發(fā)生了逆向移動(dòng),證明了鹽酸對(duì)于FeCL3溶液水解具有抑制作用。
(四)在校本課程中的應(yīng)用
校本課程是根據(jù)學(xué)生的學(xué)情,并且充分利用學(xué)校的資源,由學(xué)校教師開發(fā)的課程。以現(xiàn)行高中化學(xué)教材為基礎(chǔ),選取能發(fā)揮手持技術(shù)優(yōu)勢(shì)的課題作為校本課程的研究?jī)?nèi)容,旨在讓學(xué)生學(xué)會(huì)獲取知識(shí)和解決問題的途徑,從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng),建立證據(jù)意識(shí),加強(qiáng)合作學(xué)習(xí)。例如:弱酸電離常數(shù)測(cè)量。乙酸是常見的一元弱酸,其在水溶液中的電離平衡和電離常數(shù)表達(dá)式如下:CH3COOHCH3COO-+H+,由此可知,在某一溫度下,含乙酸和乙酸鈉的混合溶液中,測(cè)得[CH3COO-] =[CH3COOH]時(shí)的pH,即可獲得乙酸的電離平衡常數(shù)等于PH的原理。具體實(shí)驗(yàn)操作為:首先,室溫下,按圖1所示裝置,向醋酸溶液(濃度為0.1mol/l體積為20.00ml)中逐滴滴入濃度也為0.1mol/l的氫氧化鈉溶液,用pH傳感器和滴數(shù)傳感器同時(shí)測(cè)量燒杯中溶液的pH和滴入的氫氧化鈉溶液的體積,當(dāng)pH發(fā)生突躍后,繼續(xù)滴加2~3ml氫氧化鈉溶液。實(shí)驗(yàn)測(cè)得pH隨加入的溶液體積的變化如圖2所示。其次,分析pH曲線,當(dāng)?shù)味ㄟ_(dá)到半終點(diǎn)時(shí)[CH3COO-] =[CH3COOH],測(cè)得醋酸電離常數(shù)pKa=4.74,Ka=2.82×10-5。pH滴定法涉及的原理比較簡(jiǎn)單,學(xué)生容易接受,利用手持技術(shù)自動(dòng)記錄消耗的堿液體積和對(duì)應(yīng)的pH,不需要復(fù)雜的計(jì)算就能得出準(zhǔn)確客觀的結(jié)果。
結(jié)束語(yǔ)
數(shù)字化手持技術(shù)操作簡(jiǎn)便、快捷且準(zhǔn)確性高,教師要不斷更新傳統(tǒng)教學(xué)工具和教學(xué)手段,積極探索“自主、合作、探究”式學(xué)習(xí)方式在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的運(yùn)用渠道,充分發(fā)揮數(shù)字化手持技術(shù)的教學(xué)輔助功能,根據(jù)教材內(nèi)容有機(jī)運(yùn)用于概念教學(xué)、新課導(dǎo)入、探究性實(shí)驗(yàn)、校本課程中,讓學(xué)生更加直觀地了解化學(xué)反應(yīng)的原理,在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣的基礎(chǔ)上,挖掘?qū)W生的探究熱情與欲望,提高學(xué)生將所學(xué)理論知識(shí)運(yùn)用于化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的能力,不斷提高學(xué)生觀察能力、探究能力及解決問題的能力,促進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)有效性的提升。
參考文獻(xiàn)
[1]龐紅梅.利用手持技術(shù),實(shí)現(xiàn)“宏微符”結(jié)合:《離子反應(yīng)》一課教學(xué)實(shí)踐與思考[J].教育研究與評(píng)論:課堂觀察,2019(02):88-91.
[2]胡先錦.基于“問題解決”的高中化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)與思考:我們需要什么樣的化學(xué)課堂[J].化學(xué)教學(xué),2019,(03):36-41.
[3]王立新,錢揚(yáng)義,蘇華虹,陳博殷,梁宏宇.手持技術(shù)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)與化學(xué)教學(xué)的深度融合:從“研究案例”到“認(rèn)[D].華南師范大學(xué)心理學(xué)院,2018.
作者:黃彩軍 單位:福建省廈門市新店中學(xué)