張金倡

化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，在新課程改革背景下，化學(xué)實驗的重要性更加突出，要求我們在化學(xué)實驗教學(xué)中滲透學(xué)科思想，除了培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、觀察能力、語言描述能力，還要培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科質(zhì)疑能力、創(chuàng)新能力和探索精神。但是對于課本中的化學(xué)實驗，尤其是微觀問題，如離子反應(yīng)、電離平衡、原電池原理等，在教學(xué)中往往由于時間問題（比如酸堿中和滴定曲線的測定，測定次數(shù)多、時間長，教師在教學(xué)中常常將實驗操作改為動畫演示以縮短實驗演示時間）或課堂實驗條件的限制（現(xiàn)象不明顯等），對于一些理論性知識的講授常常先介紹結(jié)論，再通過實驗驗證結(jié)論，這樣的教學(xué)過程顯得太灌輸式，沒有知識的形成過程，沒有體驗式的學(xué)習(xí)，印象常常不深刻，學(xué)生學(xué)習(xí)效果差，也不利于培養(yǎng)學(xué)生獨立思考和發(fā)現(xiàn)問題的能力。

手持技術(shù)實驗是近幾年逐漸普及的理科實驗裝置，又稱為“掌上實驗室”。它主要由數(shù)據(jù)采集器和傳感器組成，通過傳感器去識別化學(xué)的物理量，再將物理量轉(zhuǎn)換為電信號，再經(jīng)過數(shù)據(jù)采集器及軟件將電信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字，并以數(shù)、圖結(jié)合的方式呈現(xiàn)在計算機的屏幕上。它便捷、實時、準(zhǔn)確、直觀、綜合性強等優(yōu)點，能改進高中化學(xué)實驗水平，解決傳統(tǒng)實驗的困難。本文結(jié)合教學(xué)實踐，淺談手持技術(shù)在高中化學(xué)實驗中的應(yīng)用。

一、手持技術(shù)實驗將微觀問題可視化

手持技術(shù)實驗的應(yīng)用有利于學(xué)生更高效地學(xué)習(xí)有關(guān)壓強、電流、電壓、離子反應(yīng)等較抽

象的理論知識。離子反應(yīng)一向是學(xué)生的理解難點，要讓學(xué)生理解反應(yīng)的本質(zhì)是離子濃度的減少是學(xué)習(xí)的關(guān)鍵，所以有些離子反應(yīng)雖然無明顯現(xiàn)象，但仍然進行。而學(xué)生往往只停留在初中階段復(fù)分解反應(yīng)的條件上（物質(zhì)間生成沉淀或氣體或水）。利用手持技術(shù)可以讓“無形”的現(xiàn)象變“有形”。例如將冰醋酸滴入鹽酸中并無明顯現(xiàn)象，但利用pH傳感器測定滴加過程中混合液的pH值，學(xué)生可以直觀地發(fā)現(xiàn)鹽酸的pH值不斷增大，進而判斷兩者發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成了難電離的弱電解質(zhì)醋酸。

原電池原理也是學(xué)生實驗理解的一大難點。傳統(tǒng)教學(xué)中，先通過鋅銅原電池中鋅片溶解、銅片上產(chǎn)生氣泡的實驗現(xiàn)象再去分析原電池的工作原理，講授中學(xué)生最大的理解障礙是電流如何形成。如果換成手持技術(shù)實驗，利用電流傳感器就可直接捕捉到電流的數(shù)據(jù)變化。

與傳統(tǒng)實驗相比，手持技術(shù)的數(shù)據(jù)與圖像的結(jié)合更直觀、清晰地幫助學(xué)生建立抽象概念的形成過程。強、弱電解質(zhì)的電離情況、弱電解質(zhì)電離平衡的平衡建立、酸堿中和滴定曲線的測定（圖1）、溫度對氯化鐵水解平衡的影響（圖2）都可以很好地借助手持技術(shù)來提高實驗效果。傳統(tǒng)酸堿中和滴定中主要采用酸堿指示劑來確定滴定終點，但往往因為指示劑的量把握不當(dāng)或操作中滴定太快或過早等問題而造成較大的實驗誤差，而手持技術(shù)無需酸堿指示劑就可直接測出滴定曲線。

二、手持技術(shù)實驗更高效便捷，體現(xiàn)綠色化學(xué)思想

例如測定補鈣劑中鈣的含量，傳統(tǒng)實驗中鈣離子的檢查方法是先將鈣離子與沉淀劑如碳

酸根反應(yīng)生成碳酸鈣，經(jīng)過過濾、洗滌、烘干、稱量，再根據(jù)相關(guān)計算得出補鈣劑中鈣的含量，傳統(tǒng)實驗費時、繁瑣，而利用手持技術(shù)實驗中的色度計便可快速測定并直接從電腦數(shù)據(jù)中得到補鈣劑中鈣的含量。再如不同的物質(zhì)在水中的溶解伴隨著不同的能量變化，在傳統(tǒng)實驗中，分別將氫氧化鈉、氯化鈉、氯化銨溶于水，再用手感知或用水銀溫度計測定溫度變化，實驗中需要用到比較多的實驗藥品，實驗時間也較久，而手持技術(shù)實驗只需少量藥品就可達到理想的效果。

三、手持技術(shù)使實驗更加綜合化，培養(yǎng)學(xué)生多角度觀察，提高定量研究能力

在完成課本實驗的同時，手持技術(shù)強大的多功能傳感器和數(shù)據(jù)分析軟件可以滿足多個變量之間的探究，為師生擴寬實驗范圍。這是傳統(tǒng)化學(xué)實驗無法比擬的，例如pH法研究溫度對氯化鐵水解平衡的影響中，可以得到兩條曲線關(guān)系：時間-溫度曲線、時間-pH曲線（圖2）。

使學(xué)生在實驗過程中不僅關(guān)注實驗現(xiàn)象，也關(guān)注數(shù)據(jù)分析，從而得到更深層的結(jié)論。在分析數(shù)據(jù)中，學(xué)生慢慢地對定量研究有更深層的理解，而傳統(tǒng)實驗一般只關(guān)注定性研究（實驗現(xiàn)象）。學(xué)生在分析數(shù)據(jù)中，對圖像橫縱坐標(biāo)的意義、曲線的變化趨勢將有更深入的理解，看懂抽象的圖、提取對應(yīng)的數(shù)據(jù)和變化趨勢，在定性與定量之間轉(zhuǎn)變，大大提升學(xué)生的解題能力和分析問題能力。

四、手持技術(shù)使探究性實驗變得更加靈活，有助于學(xué)生創(chuàng)新性思維的培養(yǎng)

傳統(tǒng)實驗的內(nèi)容由課本給定，而手持技術(shù)裝置的特點決定了它可以給學(xué)生提供自由探究的機會。學(xué)生基于手持技術(shù)的數(shù)字化、現(xiàn)代化特點，往往能激起學(xué)生無限的學(xué)習(xí)熱情與興趣。學(xué)生可將平時大膽的設(shè)想通過手持技術(shù)實驗付諸實踐，例如冬天班級因為門窗緊閉，大部分學(xué)生頭腦昏昏沉沉，學(xué)生會突發(fā)奇想通過測定教室內(nèi)課前、課后二氧化碳濃度，分析是不是二氧化碳濃度太高會影響人的狀態(tài)。該探究實驗可行性強、操作簡單快捷，對學(xué)生日常環(huán)境的觀察有了深入的觸動，知道下課要注意通風(fēng)，呼吸新鮮的空氣。學(xué)生在簡單的探究中可以將自己的疑問付諸實踐、用所學(xué)知識指導(dǎo)研究學(xué)習(xí)，將理論與實際相結(jié)合，讓學(xué)生在探究中成長。類似的探究實驗還有，牛奶的變質(zhì)時間是常溫6小時，學(xué)生可以通過測牛奶的酸化判斷牛奶是否變質(zhì);我們身邊雨是不是酸雨、水樣的測定等。通過測定這些與我們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)的實驗，不僅能培養(yǎng)學(xué)生的動手實驗?zāi)芰?、合作探究能力，還能培養(yǎng)學(xué)生關(guān)心我們的生活環(huán)境，提高環(huán)保意識和社會責(zé)任心。

手持技術(shù)在實際使用中也會有一定的問題，比如儀器費用較高，軟件使用需要培訓(xùn)等等，但它的應(yīng)用潛力是無限的，需要我們不斷地去研究和開發(fā)。

參考文獻：

[1]基于手持技術(shù)的“離子反應(yīng)”課堂教學(xué)研究.

[2]高中化學(xué)手持技術(shù)——呂永明.