手持技术在高中化学实验教学中的实践应用

余秋红

【摘 要】 实验是化学学科重要知识内容之一，教学过程方法的选择对于学生化学素养的培养有重要影响。本文对于手持技术内容及其用优势作出分析，以“碳酸钠和碳酸氢钠的化学性质”实验为例，对于手持技术在课堂中的实践应用方法作出分析。

【关键词】 手持技术  高中化学  实验教学  应用

引言：化学学科当中，实验为重要组成部分，高中化学教材当中每个单元都有必做实验，实验教学过程具有探究性特点，同时，还可能受到教學地点和教学硬件设施的限制，可能难以为学生展示实验现象。对此，可利用手持技术，发挥其应用优势，将抽象内容直观化，在化学实验当中引入现代化技术，让学生对于实验本质有深入理解，逐渐形成化学思维。可见，手持技术的应用能够体现出信息技术和化学实验的融合，为实验教学难点的突破奠定良好基础。

一、手持技术介绍

手持技术由传感器、计算机、数据采集器和配套软件等而组成，从化学实验内容出发，使用传感器采集实验数据，通过计算机进行处理，最后显示结果。应用手持技术，参与化学实验教学，有如下几方面优势：第一，数据的处理具有智能化特点，可依托手持技术对于实验数据全面记录，通过软件处理，以表格、图片等形式展现实验数据，为实验结束以后对比分析奠定良好基础;第二，实验仪器具有便捷性特点，利用先进技术将计算机软件和数据采集器集成设置，在同一设备完成数据收集、处理等，手持技术相关器材便于携带，便于课内和课外实验教学的开展，为师生观察化学现象奠定良好基础;第三，能够整合信息技术，手持技术应用过程，数据采集器有多个接口，可为多个传感器的连接提供便利，能够在计算机内记录实验信息，便于学生从多个角度对复杂问题展开探究，整合学科知识。

二、手持技术在高中化学实验教学中的应用

（一）内容分析

实验选择鲁科版化学教材《碳的多样性》单元当中的实验内容，利用手持技术，组织学生探究，对于Na₂CO₃、NaHCO₃二者性质展开分析，实验过程不断形成创新意识，提高实验能力。教学过程，设计定量实验，由于学生能够掌握物质的基本分类方法，也对物质之间反应条件、现象等有所掌握，明确溶液酸碱性、pH之间存在定性关系。对此，本实验过程利用密闭体系，以压强传感器对于压强变化进行呈现，引导学生对于气体产生速度快慢进行判断。同时，使用pH传感器、酸式滴定管等对于碳酸钠溶液、盐酸二者反应本质进行探究。实验过程，从宏观和微观等角度对于Na₂CO₃、HCl溶液和NaHCO₃、HCl溶液两个反应快慢进行判断，实验过程能够利用对比方法，对于化学现象深入分析，明确本质，实验以后形成推理能力和科学探究素养。

（二）器材准备

本实验教学，准备笔记本、数据采集器、传感器（包括压强、pH等类型）、酸式滴定管、烧杯、试管架等。

（三）教学过程

1. 情境创设

由于学生初中阶段已经接触了Na₂CO₃、NaHCO₃两种物质，并且知晓两种物质为盐类，可从物质类别角度提问，创设情境“为什么将Na₂CO₃叫作纯碱？”借助手持技术，组织学生共同测量上述溶液pH，分别量取2ml浓度为0.1mol/L的Na₂CO₃、NaHCO₃溶液装入2支试管内，之后分别向试管内滴加酚酞3滴，对于溶液的颜色变化进行观察;之后分别量取Na₂CO₃、NaHCO₃溶液10mL，用pH传感器对溶液pH值进行测定。实验现象为两溶液都变红色，说明溶液呈碱性，并且使用手持设备展示溶液pH对比曲线，可以看出Na₂CO₃的pH高，记录数据，通过对比分析，结合图像、数据等，让学生获得直观的实验感受，为后续探究奠定基础。

2. 引入主题

由于Na₂CO₃、NaHCO₃都属于盐类，因此，均可以和酸、碱、盐等发生反应，按照强酸制弱酸这一反应原理，可以看出两种物质都可与盐酸发生反应，并生成CO₂。使用多媒体，展示泡沫灭火器实物，提问“此灭火器中的原料是什么？”学生观察以后可以回答：“是碳酸氢钠”。根据灭火原理可知，使用灭火器时能产生CO₂，让学生以此为出发点，并结合反应速度分析“为什么制作灭火器使用NaHCO₃？”引发学生联想“二者和酸性物质反应的速度快慢”。为验证NaHCO₃和酸性物质反应速度快，可组织学生讨论，使用两种溶液分别和过量盐酸发生反应，都会有气体产生，且气体产生速率会对压强变化快慢造成影响，指导学生利用控制变量方法，完成实验。在密闭的体系之内，在3根试管当中分别装入蒸馏水2mL作为对照组，Na₂CO₃溶液2mL浓度0.1mol/L，NaHCO₃溶液2mL浓度为0.1mol/L，使用3根注射器量取HCl溶液5mL，浓度0.1mol/L，向试管当中注入，用橡皮塞将试管塞紧，通过压强传感器将试管内的压强变化及时记录，并通过数据采集器完成曲线绘制。通过手持技术，以物质分类为切入点，使教学过程程序化，让学生以猜想的方式，通过实验寻找依据，完成推理，形成科学思维，掌握知识。

3. 拓展延伸

根据反应原理，Na₂CO₃和HCl反应消耗盐酸量较多，提问“是否和反应速度慢有关？”设计探究实验，分别量取10ml浓度为0.1mol/L的Na₂CO₃、NaHCO₃溶液，将盐酸（浓度0.1mol/L）滴加其中，以pH传感器对于溶液pH变化进行测量，对产生气泡时盐酸消耗体积量进行记录，同样使用手持技术，将两种溶液和盐酸反应的pH曲线展示出来，学生即可对于NaHCO₃和HCl反应产生气体速度更快有直观感受，知道灭火器的制作原理，使用科学分析方法，提高学生实验素养。

结束语：总之，对于手持技术的应用优势展开分析，结合教学实例可以看出，在该技术的支持下，可将实验过程可视化，攻克教学难点，还能组织学生交流和探究，实验课堂更加高效。所以，教师可根据实验需求，对于该技术的应用方法灵活选择，展现技术应用成效。

参考文献

[1] 刘忠慧.基于手持技术的高中化学实验教学研究[D].牡丹江师范学院，2020.

[2] 秦珍珍.基于手持技术的高中化学学生必做实验设计和教学研究[D].河南师范大学，2019.