初中化學(xué)課堂數(shù)字化手持技術(shù)的應(yīng)用

鄒麗丹

摘要：新時(shí)代的初中化學(xué)教學(xué)工作，需要廣大一線教師們高效地開展實(shí)驗(yàn)探索，切實(shí)把實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作作為引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)、在實(shí)踐中應(yīng)用化學(xué)、掌握實(shí)驗(yàn)基本技能的重要途徑，充分發(fā)揮化學(xué)實(shí)驗(yàn)的育人功能。以人教版化學(xué)教材（五四制）教材九年級(jí)第三單元課題2“酸與堿的中和反應(yīng)”為例，通過新舊探究方法的對(duì)比，展示數(shù)字化手持技術(shù)通過不同變量的分析，凸顯化學(xué)實(shí)驗(yàn)的多重作用。

關(guān)鍵詞：初中化學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；數(shù)字化；手持技術(shù)

化學(xué)實(shí)驗(yàn)中原有的定性實(shí)驗(yàn)，不再能滿足學(xué)生的探知需求，為了增質(zhì)提效，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)應(yīng)運(yùn)而生。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)是探究物質(zhì)及物質(zhì)間反應(yīng)情況或程度的一種工具，將反應(yīng)過程中的抽象或微觀的現(xiàn)象以直觀的數(shù)據(jù)或曲線等形式呈現(xiàn)，作為化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的工具，可以創(chuàng)造出高效的學(xué)習(xí)環(huán)境，便于學(xué)生第一時(shí)間理解和分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，掌握實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)原理，這對(duì)于化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有著至關(guān)重要的作用。

一、數(shù)字化手持技術(shù)的應(yīng)用背景

如今，科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，科技能力不斷加強(qiáng)，我們的教學(xué)工作面臨著新的挑戰(zhàn)，尤其是在每章節(jié)的重難點(diǎn)突破方式上，需要滿足更高的學(xué)業(yè)質(zhì)量要求?；瘜W(xué)學(xué)科的特點(diǎn)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、實(shí)驗(yàn)結(jié)論的分析，學(xué)生可以走進(jìn)物質(zhì)世界、揭示物質(zhì)奧秘。但不是所有的實(shí)驗(yàn)都有明顯的現(xiàn)象，也不是所有的實(shí)驗(yàn)都能通過物理性觀察得出結(jié)論。為了避免出現(xiàn)學(xué)生機(jī)械性記憶的情況，讓學(xué)生明白實(shí)驗(yàn)原理，真正學(xué)習(xí)到實(shí)驗(yàn)基本技能，化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)必須開發(fā)新思路，利用技術(shù)手段將化學(xué)實(shí)驗(yàn)由繁入簡(jiǎn)、由隱入顯，肩負(fù)起提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的使命。

“手持技術(shù)”也被稱為掌上實(shí)驗(yàn)室，是由微電子技術(shù)和電腦兩者結(jié)合的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)技術(shù)，手持技術(shù)儀器一般包括：電腦、傳感器、數(shù)據(jù)采集器還有相應(yīng)的軟件。手持技術(shù)能一同完成數(shù)據(jù)的采集和分析，以曲線的形式呈現(xiàn)在電腦上，具有直觀性、實(shí)時(shí)性、定量性等特點(diǎn)。將手持技術(shù)應(yīng)用到初中的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和探究性學(xué)習(xí)中，能有效地轉(zhuǎn)變學(xué)生已往的抽象實(shí)驗(yàn)、預(yù)設(shè)性實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)方式，能簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)的分析過程，利用直觀且客觀的數(shù)據(jù)及曲線等信息，更便于得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，形成化學(xué)觀念，有針對(duì)性地解決實(shí)際問題上，數(shù)字化手持技術(shù)的實(shí)驗(yàn)探究，體現(xiàn)出了當(dāng)下基礎(chǔ)教育改革的理念和思想。

二、數(shù)字化手持技術(shù)的應(yīng)用策略

以統(tǒng)編版化學(xué)教材（五四制）九年級(jí)第三單元課題2“酸與堿的中和反應(yīng)”的教學(xué)過程為例，在盛裝5$mLNaOH溶液的小燒杯中滴入無色酚酞溶液，燒杯中的溶液由無色變?yōu)榧t色，說明溶液是堿性的，再向此紅色溶液中逐滴加入稀鹽酸，邊加邊攪拌，至溶液由紅色變?yōu)闊o色為止，說明溶液此時(shí)已不顯堿性。學(xué)生通過觀察到溶液顏色的改變，推理判斷溶液中的NaOH已經(jīng)被消耗，從而證明NaOH與稀鹽酸發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。通過反應(yīng)物被耗盡，得到兩種物質(zhì)間反應(yīng)的發(fā)生，學(xué)生通過定性和推理的方式得出結(jié)論，并沒有直觀獲取物質(zhì)減少的過程和被消耗的相關(guān)數(shù)據(jù)。此實(shí)驗(yàn)的弊端是在NaOH被部分消耗的時(shí)候，無法證明反應(yīng)物在減少，即教材上的實(shí)驗(yàn)只能定性得到結(jié)果，實(shí)現(xiàn)不了一部分反應(yīng)物參加反應(yīng)的定量情況。

但如果利用數(shù)字化手持技術(shù)輔助教材實(shí)驗(yàn)，由原始的定性變成定性和定量相結(jié)合，由原始的宏觀現(xiàn)象變成通過微觀反應(yīng)來解釋宏觀現(xiàn)象，由抽象的實(shí)驗(yàn)變成直觀的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)，采用宏微結(jié)合的思想，讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過程的理解更加充分。本實(shí)驗(yàn)可以采用數(shù)字化手持技術(shù)，從體驗(yàn)pH變化、溫度變化和電導(dǎo)率變化的過程，多角度呈現(xiàn)NaOH與稀鹽酸發(fā)生中和反應(yīng)的現(xiàn)象。通過數(shù)字化手持技術(shù)獲得的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，有助于分析酸堿中和反應(yīng)的實(shí)質(zhì)，進(jìn)而形成認(rèn)識(shí)復(fù)分解反應(yīng)的微觀視角。中和反應(yīng)中pH、溫度、電導(dǎo)率等變化的數(shù)值曲線實(shí)證，體現(xiàn)出化學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和分析的一般過程，初步形成研究無明顯現(xiàn)象反應(yīng)的思維模型。

結(jié)合三個(gè)實(shí)驗(yàn)，從不同的角度和量的變化，展示給學(xué)生最直觀的數(shù)據(jù)現(xiàn)象，得出酸堿中和反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是H+和OH-結(jié)合生成水分子，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出研究無明顯現(xiàn)象反應(yīng)的一般方法：反應(yīng)物被消耗或耗盡。應(yīng)用了數(shù)字化手持技術(shù)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，把不同的物理量以變化曲線的形式展示出來，讓學(xué)生從多角度看到了NaOH與鹽酸反應(yīng)的現(xiàn)象，學(xué)生更直觀地看到反應(yīng)中物質(zhì)相關(guān)數(shù)據(jù)的變化過程，從而更深刻地理解了中和反應(yīng)[2]。在定性的基礎(chǔ)上，在結(jié)合定量的分析得出反應(yīng)能夠發(fā)生的結(jié)論。

三、結(jié)論與反思

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》中明確提出，輔助學(xué)生能用嚴(yán)謹(jǐn)性強(qiáng)、科學(xué)性強(qiáng)的語言和必要有效的信息技術(shù)手段合理描述并整理出探究的過程和結(jié)果，并能從多視角對(duì)常見的化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行全面地探討和分析?？梢?，數(shù)字化的手持技術(shù)作為提升課堂教學(xué)質(zhì)量的有力手段，可以為化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)提質(zhì)增效。

用數(shù)字化手持技術(shù)實(shí)驗(yàn)來理解物質(zhì)間的變化，能夠幫助學(xué)生建立研究無明顯現(xiàn)象反應(yīng)的思維模型，將復(fù)雜實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單化，讓學(xué)生基于數(shù)據(jù)曲線進(jìn)行證據(jù)推理、實(shí)驗(yàn)結(jié)論處理和分析?？梢哉f，數(shù)字化手持技術(shù)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂中發(fā)揮的作用就是賦予了學(xué)生一雙可以透視物質(zhì)間反應(yīng)的“眼睛”，讓化學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂變得簡(jiǎn)單而有效[3]。

參考文獻(xiàn)：

[1]洪茲田，張賢金.基于核心素養(yǎng)的中考化學(xué)手持技術(shù)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)題探析[J].中小學(xué)實(shí)驗(yàn)與裝備，2020，30（4）.

[2]魏明貴.項(xiàng)目式教學(xué)中運(yùn)用手持技術(shù)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐[J]. 實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2023，40（8）.

[3]陳云華.依托學(xué)科核心素養(yǎng)構(gòu)建高效化學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂[J]. 讀寫算，2021（13）.

課題項(xiàng)目：黑龍江省教育科學(xué)研究“十四五”規(guī)劃2022年度一般課題“‘雙減背景下，初中化學(xué)課堂教學(xué)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)踐研究”（kt2022030216361381784）

見習(xí)編輯/張婷婷