試論手持設(shè)備在高中化學(xué)實驗教學(xué)中的作用

廖運飛

【摘 要】本文闡述化學(xué)手持設(shè)備在化學(xué)實驗中的作用，高中化學(xué)教師在化學(xué)實驗教學(xué)中運用手持設(shè)備，可以在實驗中落實學(xué)生的學(xué)習(xí)主體性、促進學(xué)生進行學(xué)習(xí)交流、使化學(xué)實驗更具實踐性。

【關(guān)鍵詞】化學(xué)教學(xué) 化學(xué)實驗 手持設(shè)備

【中圖分類號】G 【文獻標(biāo)識碼】A

【文章編號】0450-9889（2017）05B-0143-02

在高中化學(xué)實驗中應(yīng)用的手持設(shè)備，是現(xiàn)代化實驗教學(xué)中的一部分。現(xiàn)代化的高中化學(xué)實驗室在實驗設(shè)備中安裝了傳感器，通過數(shù)據(jù)傳輸導(dǎo)線把傳感器、計算機、手持設(shè)備連接起來。傳感器可自主地搜集實驗數(shù)據(jù)，然后通過數(shù)據(jù)傳輸導(dǎo)線把數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C中，由計算機智能地處理數(shù)據(jù)，然后應(yīng)用數(shù)字、表格、統(tǒng)計圖的方法把處理的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出來，并將呈現(xiàn)出來的結(jié)果傳輸?shù)绞殖衷O(shè)備中。當(dāng)前探討的在高中化學(xué)實驗教學(xué)中手持設(shè)備的應(yīng)用，是探討現(xiàn)代化實驗設(shè)備中手持設(shè)備呈現(xiàn)出的數(shù)據(jù)結(jié)果的應(yīng)用。

一、利用手持設(shè)備強化學(xué)生的學(xué)習(xí)主體性

在傳統(tǒng)的化學(xué)教學(xué)中，因為化學(xué)實驗設(shè)備不能精確地反應(yīng)出化學(xué)實驗的結(jié)果，于是帶來一些教學(xué)問題。第一，如果化學(xué)實驗不能精確地反映出化學(xué)反應(yīng)結(jié)果，那么學(xué)生就找不到化學(xué)實驗探討的方向，從而使化學(xué)實驗失去開展的意義。第二，如果教師要想精確地得出這些較為復(fù)雜的化學(xué)實驗結(jié)果，那么就必須讓學(xué)生反復(fù)做同樣的實驗。當(dāng)學(xué)生反復(fù)地做同樣的實驗時，學(xué)生就會感覺到學(xué)習(xí)的精力被耗費在化學(xué)操作過程中，因而沒有更多的精力去完成化學(xué)實驗分析，帶來化學(xué)實驗本末倒置的問題。第三，如果教師因為化學(xué)實驗結(jié)果不精確而放棄化學(xué)實驗教學(xué)，而用理論教學(xué)替代化學(xué)實驗教學(xué)，那么學(xué)生就會難以理解化學(xué)理論知識的意義，并在運用這些化學(xué)知識的時候，會犯各種化學(xué)知識錯誤，由此帶來了學(xué)生學(xué)習(xí)主體性失落的問題。化學(xué)教師仔細地考慮了以上的教學(xué)問題以后，一般大都會運用手持設(shè)備來開展實驗教學(xué)活動，以解決以上的教學(xué)問題。

以雙氧水分解中二氧化錳的催化劑作用的教學(xué)為例。在缺少手持設(shè)備的支持下，教師只能讓學(xué)生看到二氧化錳能夠加快化學(xué)反應(yīng)，而二氧化錳的多少會不會對化學(xué)反應(yīng)時間有影響不得而知，因為學(xué)生很難通過肉眼來觀察化學(xué)反應(yīng)的時間。如果學(xué)生不能精確地了解這一化學(xué)實驗的結(jié)果，那么就不能了解在雙氧水分解實驗中二氧化錳最佳的運用分量。當(dāng)學(xué)生覺得自己參與化學(xué)實驗，卻不能得到準(zhǔn)確的化學(xué)實驗數(shù)據(jù)結(jié)果，或者即使獲得了數(shù)據(jù)結(jié)果，但其結(jié)果也不精確，不具備數(shù)據(jù)分析意義的時候，學(xué)生就會失去參與化學(xué)實驗的興趣，化學(xué)實驗就會變得形式化。

如果應(yīng)用手持設(shè)備，那么教師就可以引導(dǎo)學(xué)生仔細地觀察到化學(xué)反應(yīng)過程。化學(xué)教師在手持設(shè)備支持的環(huán)境下，可以引導(dǎo)學(xué)生觀看壓力傳感器測到的氧氣分解的壓力。學(xué)生通過觀察這個數(shù)值的變化，就可以觀測到把不同量的二氧化錳投入到雙氧水中使雙氧水分解的速度存在不同，有明顯的區(qū)別。通過觀察這樣的實驗，學(xué)生會對催化劑的運用理解得更加深刻。

在遇到比較復(fù)雜的化學(xué)實驗時，應(yīng)用傳統(tǒng)的實驗方法，難以取得滿意的效果，會使得化學(xué)實驗變成形式化。在這樣的化學(xué)實驗環(huán)境中，學(xué)生會失去學(xué)習(xí)的主體性。當(dāng)教師應(yīng)用了手持設(shè)備開展教學(xué)活動以后，手持設(shè)備能提供給學(xué)生需要的化學(xué)實驗數(shù)據(jù)，獲得更直觀的實驗體驗。針對復(fù)雜的化學(xué)實驗，教師運用手持設(shè)備開展教學(xué)活動，能更好地體現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)主體性。

二、利用手持設(shè)備強化學(xué)生的學(xué)習(xí)交流性

高中化學(xué)教師在開展化學(xué)實驗教學(xué)時，有時會要求學(xué)生做較為復(fù)雜的化學(xué)實驗。這些化學(xué)實驗操作流程比較復(fù)雜、操作精度要求高、需要分析的數(shù)據(jù)多，有時學(xué)生很難通過一次實驗來抓住化學(xué)實驗的要點。在傳統(tǒng)的化學(xué)實驗教學(xué)中，化學(xué)教師難以引導(dǎo)學(xué)生進行這類較為復(fù)雜的化學(xué)實驗，其原因就是因為傳統(tǒng)的化學(xué)實驗環(huán)境不能準(zhǔn)確地記錄實驗數(shù)據(jù)。高中化學(xué)實驗室引進手持設(shè)備以后，教師就能開展這種較為復(fù)雜的化學(xué)實驗，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)的知識。

以可溶性鋁鹽性質(zhì)實驗為例，在傳統(tǒng)的實驗教學(xué)中，一般很難一次實驗就能成功，因此會讓學(xué)生產(chǎn)生懷疑化學(xué)理論和化學(xué)實驗結(jié)果不一致的現(xiàn)象。為了解決這個問題，教師可以引導(dǎo)學(xué)生以小組為單位，分組運用手持設(shè)備進行實驗。將鋁分別與氫離子濃度相同的氫氧化鈉溶液和鹽酸進行化學(xué)反應(yīng)實驗，看哪一組反應(yīng)速度較快。學(xué)生在開展實驗以前已經(jīng)閱讀了化學(xué)課本，知道Cl-能破壞鋁表面的氧化物物質(zhì)保護膜。學(xué)生結(jié)合這一理論知識，認為鋁與鹽酸的反應(yīng)比較快。然而當(dāng)學(xué)生進行實驗以后發(fā)現(xiàn)，鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)更快。因此，有一個學(xué)習(xí)小組成員就以為自己的操作步驟發(fā)生了錯誤。為了進一步驗證實驗結(jié)果，這個學(xué)習(xí)小組成員詢問了其他小組，發(fā)現(xiàn)所有的學(xué)習(xí)小組都獲得了這樣的實驗結(jié)果。這一個學(xué)習(xí)小組成員認為，所有的學(xué)習(xí)小組不可能同時出現(xiàn)操作失誤的問題，那么出現(xiàn)理論與實驗結(jié)果不一致的原因是什么呢？這一學(xué)習(xí)小組成員因此運用移動設(shè)備查找網(wǎng)上有關(guān)資料，終于在化學(xué)學(xué)習(xí)網(wǎng)上找到問題的答案。化學(xué)學(xué)習(xí)網(wǎng)上的資料表明，在相同濃度下，影響鋁與酸、堿反應(yīng)的因素有兩個。一個是還原電勢的因素、一個是 OH+、OH- 對Al3+吸引能力的因素。鋁在酸性條件下的還原電極電勢為 =-1.622V，而在堿性條件下還原電極電勢為 =-2.33V。結(jié)合這兩個因素，找到了問題的原因。在這一次的教學(xué)中，如果學(xué)習(xí)小組沒有應(yīng)用手持設(shè)備，就不能夠準(zhǔn)確地了解化學(xué)實驗過程，因此只能選擇反復(fù)做實驗來驗證實驗結(jié)果，耗費大量的學(xué)習(xí)時間。學(xué)習(xí)小組運用了手持設(shè)備，便能夠準(zhǔn)確地控制了實驗的過程，準(zhǔn)確地檢驗了化學(xué)理論。

高中化學(xué)教師在化學(xué)實驗教學(xué)中引入了手持設(shè)備以后，可以讓學(xué)生更好地觀察化學(xué)實驗，收集實驗數(shù)據(jù)，也能讓教師根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)的需要進行化學(xué)實驗數(shù)學(xué)。學(xué)生運用了手持設(shè)備以后，能夠更加高效地進行化學(xué)實驗，開展化學(xué)實驗交流活動。

三、利用手持設(shè)備強化學(xué)生的學(xué)習(xí)實踐性

高中學(xué)生在進行化學(xué)實驗的時候，如果不能詳細地了解化學(xué)實驗數(shù)據(jù)，那么有時便不能深入地理解化學(xué)實驗的機理，不知道操控化學(xué)實驗過程的要點在哪里。如果學(xué)生在實驗的時候能夠獲得準(zhǔn)確的化學(xué)實驗數(shù)據(jù)，那么學(xué)生就能根據(jù)化學(xué)實驗結(jié)果分析化學(xué)實驗原理，更好地掌握化學(xué)理論知識。

以教師引導(dǎo)學(xué)生運用手持設(shè)備進行碳鋼與電解質(zhì)溶液接觸產(chǎn)生自腐蝕實驗為例，在傳統(tǒng)的化學(xué)實驗中，學(xué)生只能通過實驗了解電解質(zhì)溶液會對碳鋼產(chǎn)生腐蝕作用，但卻不知道具體的數(shù)量關(guān)系，也看不到具體的反應(yīng)過程。這樣的化學(xué)實驗只存在理論性的意義，沒有化學(xué)實踐上的意義。運用手持設(shè)備進行實驗，學(xué)生通過觀察手持設(shè)備給出的實驗數(shù)據(jù)，就能發(fā)現(xiàn)碳鋼與電解質(zhì)溶液產(chǎn)生的自腐蝕現(xiàn)象有一個腐蝕和鈍化的過程。即當(dāng)碳鋼初與電解質(zhì)接觸時，隨著電壓升高，電流的數(shù)值會由不穩(wěn)定開始變高；而當(dāng)電流升高到一定的程度后又會反轉(zhuǎn)變得越來越低。通過觀察學(xué)生就會思考，決定電流升高或降低的原因是什么？這原因能否使電流升高或降低的幅度？學(xué)生抱著這一學(xué)習(xí)好奇心利用手持設(shè)備進行探究，發(fā)現(xiàn)電壓只能改變電流升高或降低的周期和頻率，卻不能改變峰值。可見，手持設(shè)備能使高中化學(xué)實驗更具有實踐性。化學(xué)教師可引導(dǎo)學(xué)生積極使用現(xiàn)代化的化學(xué)實驗設(shè)備進行實驗，使學(xué)生能夠運用實驗的方法理解深奧的化學(xué)理論知識。

高中化學(xué)教師在化學(xué)教學(xué)的過程中引導(dǎo)學(xué)生開展化學(xué)實驗的目的，就是通過化學(xué)實驗觀察的化學(xué)反應(yīng)過程，獲得準(zhǔn)確的實驗數(shù)據(jù)，并通過觀察化學(xué)反應(yīng)中各因素之間的關(guān)系來了解化學(xué)實驗發(fā)生的機理，從而更好地對數(shù)據(jù)進行分析，理解和掌握理論知識。高中化學(xué)教師在化學(xué)實驗教學(xué)中應(yīng)用手持設(shè)備，可以提高化學(xué)實驗的效率，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。