文/中山市小欖中學 章塄丹 朱江

一、問題的提出

化學是一門以實驗為基礎的自然學科，實驗可以最大程度調(diào)動學生的感官獲取，理解相關的化學核心知識，逐步形成必備的技能，關鍵能力，進而培育化學學科核心素養(yǎng)?；瘜W實驗是中學化學新一輪課程改革的關鍵一環(huán)，是基礎教育課程改革的重中之重。然而，在現(xiàn)實的化學實驗教學中，還存在一些問題。筆者發(fā)現(xiàn)，虛擬實驗軟件也可以作為手持技術的有效補充實驗手段，技術手段的協(xié)同可以取得更好，更明顯的教學效果。協(xié)同手持技術與虛擬實驗軟件進行實驗教學，既能模擬真實的化學反應探討微觀與宏觀的反應現(xiàn)象之間的關系，獲得化學反應的本質(zhì)；又能夠讓學生在真實的實驗操作使學生獲得必備的關鍵能力與品質(zhì)，發(fā)展核心素養(yǎng)。而如何協(xié)同虛擬實驗軟件來輔助手持技術的實驗教學，將成為本文重點研究的內(nèi)容。

二、研究框架

1.概念界定。手持技術集合多種傳感器技術，借助計算機實現(xiàn)了收集到信號進行處理和輸出，呈現(xiàn)宏觀圖像的一項計算機技術，是宏觀化學反應現(xiàn)象有力驗證。手持技術作為化學實驗教學輔助工具之一，對實驗的改革和發(fā)展起著重要的作用，它具有很多優(yōu)點：如（1）準確；（2）微型化；（3）實時；（4）直觀；通過配套數(shù)據(jù)處理軟件，還能對數(shù)據(jù)進行實時的分析、處理，呈現(xiàn)直觀的曲線結(jié)果。

2.研究目標。（1）輔助教師的實驗教學和學生的探究性學習，發(fā)展學生的實驗探究學科素養(yǎng)，喚醒學生內(nèi)心深處的探索欲，尊重學生的主體地位，在做中學。（2）實現(xiàn)“宏觀-微觀-符號-曲線”四重表征方法，使得學生對化學反應實質(zhì)更容易理解，發(fā)展學生“宏觀辨識與微觀探析”的學科核心素養(yǎng)。（3）協(xié)同性技術的實驗教學方式，實現(xiàn)教學內(nèi)容的有趣性，為化學實驗教學探索提供一點經(jīng)驗。

3.研究內(nèi)容?；趯嶒灲虒W可操作性原則，同時在學生已有相關化學反應平衡知識的基礎，選取了人教版選擇性必修1《化學反應原理》第三章-水溶液中的離子反應與平衡這一部分進行高中化學實驗實踐研究?！叭蹼娊赓|(zhì)的電離平衡”“酸堿中和滴定”“鹽類的水解平衡”“難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡”的內(nèi)容教學可借助手持技術對于溶液電導率表征，輔以虛擬實驗進行微觀粒子行為的可視化表征，可設計成探究性的實驗。在進行教學設計時，需結(jié)合宏觀反應現(xiàn)象與微觀本質(zhì)，讓學生通過真實實驗反應現(xiàn)象，尋找反應特征，進而分析得到反應實質(zhì)。協(xié)同性技術開展有利于建立探究性學習模式，培養(yǎng)發(fā)展學生化學學科核心素養(yǎng)。

三、研究思路方法

1.研究的基本思路。本文主要運用了文獻研究法來界定手持技術和虛擬實驗的概念，以及在此類實驗教學中學生所需要達到的化學學科核心素養(yǎng)，關鍵能力與思維品質(zhì)。然后以《新課標》和《全國統(tǒng)一考試大綱》為設計前提，再參照自然科學探究的一般流程，結(jié)合高中化學實驗教學現(xiàn)狀提出基于手持技術和虛擬實驗協(xié)同的高中化學實驗教學活動初步設計-以《水溶液中的離子平衡》為例，其包括教學理論分析、學習目標分析、教學設計，實施條件等方面。

2.具體的研究方法。（1）文獻研究法。文獻研究法主要是充分閱讀文獻并對國內(nèi)外文獻進行研究，分析手持技術和虛擬實驗在化學實驗教學研究的內(nèi)容、方法。（2）調(diào)查研究法。問卷調(diào)查和訪談。在教學案例實施前，對學生進行問卷調(diào)查，意在修改教學實施路線。然后在每次教學后，進行相應的學生訪談，以求下一輪教學更有針對性。（3）課堂觀察法。具有明確目標的研究者，直接或間接從真實課堂中獲得第一手數(shù)據(jù)，并依據(jù)數(shù)據(jù)所反饋的結(jié)果作為后續(xù)研究的教育科學研究方法。

四、結(jié)論與展望

從教學實踐中可以得出，學生在學習選擇性必修1 章節(jié)中水溶液的離子平衡難以理解微觀抽象的離子反應。而借助協(xié)同性技術的實驗教學，將能很好地化抽象為具體，化微觀為宏觀。手持技術能實時呈現(xiàn)化學反應具象，輔以虛擬實驗軟件模擬真實的微觀化學反應下的離子行為，來加深學生對微粒行為的理解，并幫助學生提升高階思維能力。有以下的幾個創(chuàng)新點：（1）數(shù)字化的化學實驗課堂更加有趣，使學生能看到離子反應的變化過程，微觀模擬離子反應能迅速幫助學生理解抽象概念。（2）手持技術呈現(xiàn)實時，直觀的實驗數(shù)據(jù)變化；虛擬實驗軟件的使用，能幫助學生更好地理解水溶液中微粒間抽象反應歷程。（3）協(xié)同手持技術和虛擬實驗軟件能實現(xiàn)高效的實驗教學效果。基于宏微結(jié)合的基礎，開發(fā)了可行性的教學技術路線，為一線高中化學實驗教學提供借鑒。