手持技術：中學化學實驗中的實踐新應用

魏 鳳（福建省福清第一中學）

對于化學實驗教學而言，信息技術手段更是可以通過實景放大或虛擬演示的方法，能夠幫助學生建構起關于化學實驗發生過程的理解。縱觀信息技術手段在高中化學實驗教學中的運用，其作用主要體現在幫助學生理解化學實驗發生的過程上。

一、手持技術有效支撐高中化學實驗的優化

所謂手持技術，顧名思義，就是在掌上就可以操作的技術。它是由數據采集器、傳感器和配套的軟件組成的定量采集和處理數據系統。這一系統能與計算機連接，然后完成各種后期處理。

從目前實施的情況來看，手持技術可以廣泛應用于理科實驗中。具體到高中化學實驗教學中，手持技術的作用也是非常明顯。其中主要的原因就在于，手持技術可以讓學生在化學實驗的現場，能夠更加充分更加準確地感知實驗發生的過程，形成更多的直覺性認識，獲得關于化學實驗的豐富表象。有了這些表象作為支撐，那么學生對化學實驗發生過程中的每一個環節，乃至于每一個細節，都能夠做到心中有數。這樣學生對化學實驗基礎上建構出來的化學知識，就會有高度的認同。這種認同意味著對化學實驗發生前后的邏輯關系能夠順利建立，因此也就能夠更好地對化學實驗所對應的知識進行內化、理解與運用。

手持技術對高中化學實驗的支撐優化作用，可以從如下兩個方面來理解：

其一，手持技術的硬件核心是數據采集器和傳感器，軟件核心是數據處理軟件。由于數據采集器以及傳感器體積較小，因此可以手持操作，這樣的便攜性能可以讓師生在化學實驗的過程中有更加便捷的運用。化學實驗的一個重要任務，就是觀察實驗現象、采集實驗數據。如果實驗數據的采集完全依賴于學生的視覺通道或者簡單的測量工具，則有可能會形成較大的誤差。相比較而言，手持技術就可以規避這一缺點。其通過數據采集器和傳感器，可以將實驗中的數據準確地采集，并且反映到數據處理軟件當中，可以讓學生基于化學實驗的分析，有一個堅實的數據基礎。

其二，手持技術的引入，可以讓化學實驗的空間得到拓展。高中化學實驗當中，有一些實驗需要在較大的空間內進行，而傳統的實驗教學手段并不能支撐更大的空間；有一些實驗的過程比較復雜，從實驗現象到實驗結果之間有著多個環節，傳統的教學手段難以表征這些環節的關系。相比較而言，手持技術的便攜性，既可以滿足化學空間的需要，更可以在化學實驗現象與結果之間形成相對簡單的邏輯對應關系，從而化解那些不是非常必要的數據處理工作的難度。

二、手持技術在中學化學實驗中的應用例析

通過上述兩點分析可以發現，手持技術對高中化學實驗教學的價值是巨大的。作為當下的化學教師，應當努力學習并掌握手持技術的運用，從而開辟出一片更為廣闊的實驗教學空間。

在運用手持技術來優化實驗教學的過程中，教師首先要有一個準確的認識，這就是手持技術本質上是一種教學手段，其目的是促進學生通過化學實驗的感知與數據運算來建構起化學知識及其相關的體系。一般認為，基于手持技術去研究學生的認知過程，可以通過TQVC概念認知模型來理解。這一模型包括轉化（Transformation），量化感知（Quantitative Perception），視覺感知（Visual Perception），比較（Compare）概念認知模型。應當說概念教學是化學知識教學的基礎，建立概念也是化學實驗的重要目的。在手持技術運用的過程當中，借助于這一模型來促進學生理解化學實驗、建構化學知識，這是教學手段與教學理論相互促進、相輔相成的體現。

例如，蘇教版高中化學中，有“加碘鹽中碘元素的檢驗”這一實驗。在實驗準備的過程中，要讓學生認識到碘在加碘鹽中是以IO3-的形式存在的；也要讓學生知道在酸性條件下，IO3-與I-會發生這樣的反應：IO3

-+5I-+6H+=3I2+3H2O。認識到這一點之后，在實驗中可以選擇自來水、碘化鉀淀粉試紙、白糖、白醋、白酒來完成實驗。

傳統的實驗是通過碘化鉀淀粉試紙來判斷有無碘元素，而利用手持技術來完成這一實驗的過程中，可以在實驗發生的時候將數據采集器置入容器當中，更加準確地判斷出碘元素的含量。這是一個從定量走向定性的過程，從粗糙走向精細的過程。利用離子傳感器、色度傳感器以及pH值傳感器等等，可以采集到加碘鹽中碘元素的具體數據。當這些數據輸入數據處理軟件中時，那么計算機就可以借助于其強大的運算與數據處理功能，來顯示實驗過程的動態，從而讓學生既觀察到一個明顯的實驗變化過程，同時又能夠接受最終的結論。

用上述TQVC概念認知模型來理解“加碘鹽中碘元素的檢驗”這一實驗，可以發現通過手勢技術的運用，學生能夠充分感受到其中的轉化過程。當實驗現象與過程轉化為數據處理軟件中的數據或者圖像時，學生的思維對象也就發生了相應的轉化；而當數據處理軟件帶來了具體的數據時，學生也就形成了量化感知。這一量化感知是建立在視覺感知的基礎之上的。有了這些感知，學生自然也就會進行比較，最終建立起了關于“加碘鹽中碘元素的檢驗”的認知模型，從而也就深化了對這一知識的理解。

事實表明，手持技術在類似于此的化學實驗中，都能夠起到重要的作用。看似簡單的實驗，在手持技術的加持之下，不僅可以發現更多的奧秘，一些復雜的化學實驗，也變得更加通俗易懂。

三、手持技術在中學化學實驗中的應用再述

盡管手持技術是一個相對較新的教學手段，但是，卻使得實驗教學有一個更為廣闊的空間。盡管從操作過程角度來看，要想一下子接受手持技術，可能還會面臨著一些傳統習慣的挑戰。但是不可否認的是，基于數字化手持技術的實驗改進，對于教師教學和學生學習有明顯的促進作用。

在深化教育課程改革和強調著力培育核心素養學科素養的形勢背景之下，作為高中化學教師，要充分認識到手持技術在化學實驗教學中的重要價值，盡快接受這一新生事物。在運用手持技術的時候，要結合對學生認知特點的把握來進行，當手持技術這一手段的運用能夠促進學生的認知發展時，手持技術在高中化學實驗教學中的價值也就充分體現出來了。這個價值既是面向教師的，也是面向學生的。通過手持技術的運用，學生不僅能夠感覺到科學技術的魅力，深化對化學知識的理解，而且也從而提升自身的化學素養以及科技素養。