應用手持技術促進初中化學深度教學

■福建省晉江市羅山中學 楊厚鏗

手持技術即數字化手持技術實驗教學技術，又稱為掌上實驗室，是由計算機和微電子技術相結合的新型數字化實驗教學手段。初中是化學學科的啟蒙教育階段，在實際的教學工作中，如何提升學生的學習興趣和效率，培養學生的科學探究精神和能力，打好學科基礎，這是教師要重點關注的問題。手持技術的廣泛普及，為以上問題的解決提供了較好的技術支持。手持技術主要包括數據采集器、傳感器、計算機及相關配套軟件，具有便攜、直觀、實時、定量等特點。在化學實驗中運用該技術，對調整創新學習方式、增強學生實驗探究能力、優化實驗教學過程、提高知識認知水平等方面均有積極作用。所以現階段教師還需明確該技術的優勢特點，結合化學實驗認知功能、教學內容、學生需求等條件，制定對應的策略，以提高手持技術的應用效果。

一、運用手持技術轉變學習方式，實現深度教學

（一）將手持技術融入傳統實驗促進知識深度理解

化學教師要嘗試將數字化實驗與傳統化學實驗進行有機融合，讓各種實驗現象能以更為直觀的方式展示在初中生面前，并且能快速得出精準的化學實驗數據，避免傳統化學模式中由于操作失誤而導致實驗數據失真。實際開展化學教學活動時，教師可以先組織初中生開展傳統化學實驗，待實驗結束之后，再運用數字化實驗方式對化學實驗進行復現。這樣一方面能幫助初中生積累化學實驗實踐經驗，另一方面引導初中生快速總結化學實驗規律，幫助其在頭腦中形成完整的化學知識框架。如在學習“常見的化學反應——燃燒”一課的時候，需要開展有關燃燒的實驗。教師點燃酒精燈并讓初中生使用木棍接近火焰，觀察木棍碳化情況。在本實驗中，一些動手能力強的學生能精準把控火焰與木棍接觸的距離與時間，進而得出“火焰外焰溫度＞內焰溫度＞焰心溫度”的結論，但是一些動手能力弱的學生無法得出該結論。而在數字化實驗框架下，教師使用愛迪生溫度感應裝置、鐵架臺以及標尺，能幫助初中生準確測量外焰、內焰以及焰心溫度，確保實驗能夠順利完成?；瘜W作為一門自然科學，其中涉及了大量實驗內容。一些初中生盡管對化學實驗過程具有濃厚興趣，但是對枯燥的數據收集、整理、分析等任務缺乏興趣。針對這一問題，化學教師需要積極運用數字化實驗技術，利用計算機軟件實時生成化學實驗數據收集分析曲線圖，利用數據曲線圖自動生成技術吸引初中生注意力。一方面能將化學實驗數據以更為直觀的方式展現在初中生面前，讓初中生能更為高效地了解實驗結果。另一方面這種全新的數據處理方式能有效激發初中生對化學知識的學習積極性，變被動接受化學知識為主動進行思考探究，一舉多得。如在學習“溶液的酸堿性”一課的時候，教師利用數字化實驗的方式，將酸與堿加水稀釋之后溶液pH值變化曲線實時展示在屏幕上，讓初中生能直觀了解酸堿中和反應過程中溶液pH 值變化情況。并在此基礎上讓初中生自行操作數字化儀器，圍繞“酸堿被水稀釋后pH值能否超過7”這一問題進行討論與實驗，加深初中生對溶液酸堿性知識的理解。

（二）培養學生的合作能力，讓探究從預測轉向實證

中學生在知識結構水平、智力、學習能力、化學興趣以及情感態度等方面都表現出了明顯的差異性，為此，在實際教學中，教師改變了以往一刀切的標準教學方式，對不同層級的學生實行有針對性的分層教學，以此兼顧不同層級學生的發展需要。首先，教師可借助信息系統，對學生平時表現、成績及作業完成度進行綜合評估，然后將學生劃分為不同層級，并依據學生的層級和水平，將其分成若干合作學習小組。隨后，在手持技術支持下，為學生布置合作驅動學習任務，引導組成員積極交流和探討問題，教師對學生進行適時的啟發和指導。以二氧化碳一課為例，筆者基于學生的不同學習能力及特點進行分組，然后以小組為單位，引導學生進行了自主探討活動。讓他們自行搜集有關該課的知識點、實驗及素材，在該過程中，分配好每個組成員任務，他們各盡其職，每個人都在搜索中得到鍛煉。隨后，筆者引導學生自主探究新知，并適時地給予了引導和啟發。最后，由組代表進行匯報總結，其他小組進行補充糾正。在該過程中，增強學生的協作能力及自主探究性。此外，筆者結合多媒體PPT，還引導學生了解了二氧化碳滅火器的工作原理，為他們展示了相關演示，并教會他們如何滅火。這既豐富了教學內容，又具有一定的學習實效性。隨著社會信息化程度加深，傳統教學已遠滯后于時代的發展，難以滿足學生學習發展的更高需求。因此，在現代教育技術背景下，教師要從根本上更新教學理念，積極通過多種途徑從網絡中獲取大量知識，通過手持技術將知識直觀地呈現出來，豐富教學內容和形態的同時，擴大了學生的知識面，滿足了他們的求知欲望，又促進了學生的主動學習，極大地彌補許多傳統教學法在教學中難以攻克的難題。

（三）提升實驗質量，把握初中化學手持技術設計目標

在開展化學實驗時，實驗的質量是一個重大的問題，是教師在開展相關教學中必須重視的問題。在初中化學實驗的開展過程中，教師要將提高試驗質量作為一個重要的問題來研究，在實驗開始之前反復為學生普及相關的實驗注意事項。但是學生在開展實驗的過程中，總會出現多種多樣的操作問題，比如，滴入一定的實驗試劑過量，導致反應發生過程中產生更加劇烈的反應，這對實驗的精準性與有效性必然會造成相應的影響和干擾。比如，在學習應用廣泛的酸堿鹽時，其中就涉及了大量的強酸和強堿，這就導致學生在實驗過程中無法對實驗劑量進行有效地把控，從而會導致實驗質量的降低，為解決這一問題，可以借助手持技術的方式來代替實際操作。教師可以按照教材內容將實驗的步驟和注意事項設計進入手持技術之前的視頻、動畫播放中，吸引學生的興趣，然后通過后續的信息技術來開展相關的手持技術。通過手持技術可以拓寬學生的眼界，豐富學生的知識，提高學生對實驗的理解程度和認知。通過多種多樣的手持技術過程，促進學生近距離對實驗現象進行清晰的觀察，讓學生可以對相關的實驗過程進行具體分析，產生非常真實的實驗操作體會，讓學生在真實的實驗過程中有著更加標準的操作。通過手持技術，可以為學生提供更好的學習實驗素材，加深學生對實驗的認知程度，促進學生對化學知識的學習和掌握。

（四）引出問題探究，落實初中化學手持技術設計運用

隨著教學觀念的改變，教師也要積極反思如何開展新的教學模式，促進學生個性發展和全面素養的提高。充分采用手持技術的方式，注重對虛擬中的某個環節或者某幾個環節的實踐都可以深化學生對探究對象的了解和探究方法的學習，教師可以通過提出問題來引導學生正確進行具體實驗操作，幫助學生更加高效地開展實驗。在具體環節的設計過程中，教師還需要充分考慮學生的能力。以“性質活潑的氧”教學為例，教師可以在學生開始學習前為學生播放動畫演示實驗，學生在進入相應的教學情境的過程中，教師提出問題：在制氧開始實驗前，需要做哪些準備工作？實驗中又做了什么？實驗得出什么結論？通過這樣的問題，學生逐步回憶視頻動畫，對整個實驗過程的步驟開始梳理和總結：先完成實驗儀器的組裝、對實驗用品進行取裝，對實驗要點進行探究與明確等。然后再完成具體的親手虛擬操作，以此來突顯手持技術的效果。將手持技術和真實實驗結合的方式在初中化學課堂中開展，可以克服諸多傳統實驗的教學缺點，對促進整個初中化學的教學有著很重大的意義。在使用的過程中，需要注意的是無論手持技術有多么逼真，其也不能完全代替真實實驗。教師需要明白，最終的教學目標是要學生掌握現實情況中的實驗能力和嚴謹態度，培養學生的真實實驗能力，開展手持技術教學只是一種教學輔助手段，可以豐富教學，促進課堂效率的提高。

（五）了解實驗融合需求，合理應用手持技術

在對化學實驗開展虛擬教學時必須要求教師對整個初中化學整體教材內容進行高度的理解和歸納。如教師可以根據如今教育新形勢的特點對學生進行教學。如今的初中化學不應該僅僅止步于課堂，還需要學生通過一定的實踐掌握化學技能和操作技能?；瘜W實驗作為初中化學的重要部分，在新課程標準改革下的化學教學中需要注入新的活力。采用科學的手持技術教學可以充分提高實驗教學的效率，讓實驗的方式多種多樣。初中化學的手持技術一般有探究式實驗和體驗式、演示式。體驗式主要針對學生，學生在學習完成教師講解的內容后，自主開展實驗，這種實驗一般有著比較好的交互性，可以促進學生更好地體驗實驗過程，加深學生對實驗的認識。而探究式的手持技術是教師創設一定的教學情景，讓學生在情景中可以自主開展實驗，選擇實驗方法和過程。教師應根據具體的化學實驗類型，對其實驗融合需求進行了解評估，合理運用該技術，才能發揮更好的教學作用。1.一般融合需求。針對此類融合需求，教師可適當在化學實驗中運用手持技術。比如，在中和反應概念化學知識教學過程中，教師可選擇不同類型的傳感器展開實驗。借助pH傳感器對pH曲線變化進行構建解釋，幫助學生通過酸堿性角度分析，對中和反應加以理解。借助電導率傳感器對電導率曲線變化進行構建解釋，幫助學生通過溶液導電性角度對中和反應加以理解?；蛘咴谥泻蜔釡y定實驗教學過程中，教師可指導學生使用手持技術，利用溫度傳感器等設備軟件對相關數據信息進行測定，通過定量分析的方式了解溫度的變化，并根據所測定的定量數據建立對應的分析模型，在探究討論過程中掌握各變量之間的關系，以準確得出中和熱數值。2.高階融合需求。基于認知心理學角度，教師需要先對學生的認知能力、認知發展需求、手持技術應用后可達到的認知水平進行評估，根據三者之間的差值合理做出判斷，制定合適的化學實驗教學對策。如認知發展需求與學生的認知能力相差極小，而手持技術應用后可達到的認知水平遠高于認知發展需求，這種情況下應更注重基礎實驗和知識講解，開展數字化實驗只會加大學生的壓力?；蛘J知發展需求與學生的認知能力相差較大，手持技術應用后可達到認知發展的需求，則開展數字化實驗有利于學生的學習與發展。

二、手持技術在教學應用中的前景與展望

在新的時期，我國對化學教學工作提出了新的要求，教師不但要做好學生化學理論知識的教育工作，還必須重視對學生化學核心素質的訓練。這就要通過將手持技術應用于化學教學工作中，實現教育的信息化、現代化，讓教師用便捷有效的方式來進行教學。以充分滿足教育改革的需要，促使教學效率的提升。在傳統的化學教學中，教師往往利用比較單一的板書以及延時性教學的方式來進行授課，這不但浪費了大量的時間與精力，還不能激發起學生的學習興趣，課堂氛圍不佳，教學效率低下。將手持技術應用于化學教學中，能幫助學生創建更加豐富多彩的課堂，利用多媒體能把繁雜而抽象的化學知識點以圖片或者視頻的形式形象而又生動地呈現給學生，這種聲畫統一、動靜結合的方式，可以有效調動學生的化學學習興趣，進而增強學生在化學教學活動中的主體作用，使其更好地進行思維的發揮，有效提升教學效率。在傳統的化學教學中，教師往往是以教材為主要教學內容，不注重對學生進行知識的拓展與延伸，這樣將會很大程度地束縛學生的思維。在信息化技術高速發展的今天，教師就可以通過互聯網來輕松獲取大量的教學資源，根據自己的教學需求對其進行選擇性地收集與使用，而有效充實課堂的內涵，開闊學生的眼界，發散學生的思路，從而提高了課堂有效性。在學習化學的過程中，有很多知識是比較抽象而枯燥的，如果僅靠理論上的講解，很難激發起學生的學習興趣。但是對學生的學習來說，興趣是很重要的一個方面，能很大程度上影響學生的學習主動性與學習效果。將手持技術應用于初中化學教學中，教師可以借助多媒體創造相應的教學情境來進行教學內容的導入，以此來激發學生的好奇心，從而能獲得比較理想的教學效果。教師很難照顧到所有學生，讓學生都能在課堂上將知識掌握牢固。因此，教師可以將化學知識點制作成微課視頻，然后將微課上傳到網絡平臺上，或者發布到班級微信群中。這樣學生就能在課下隨時查看與學習，不但可以幫助學生及時查漏補缺，還可以有效提高學生的自學能力。

三、結語

綜上所述，手持技術能通過多種不同形式應用到化學教學工作中，如直觀呈現各種抽象知識，播放實驗視頻，拓展課外教學資源等。還可以突破學習的時空限制，讓學生自主利用電子設備學習相關知識。教師應充分發揮手持技術在化學教學中的各種優勢，讓課程教學質量持續優化。望本文所提出的在初中化學教學中運用手持技術的有效策略能為廣大教育同仁提供有效參考。