手持技术：中学化学实验中的实践新应用

魏 凤（福建省福清第一中学）

对于化学实验教学而言，信息技术手段更是可以通过实景放大或虚拟演示的方法，能够帮助学生建构起关于化学实验发生过程的理解。纵观信息技术手段在高中化学实验教学中的运用，其作用主要体现在帮助学生理解化学实验发生的过程上。

一、手持技术有效支撑高中化学实验的优化

所谓手持技术，顾名思义，就是在掌上就可以操作的技术。它是由数据采集器、传感器和配套的软件组成的定量采集和处理数据系统。这一系统能与计算机连接，然后完成各种后期处理。

从目前实施的情况来看，手持技术可以广泛应用于理科实验中。具体到高中化学实验教学中，手持技术的作用也是非常明显。其中主要的原因就在于，手持技术可以让学生在化学实验的现场，能够更加充分更加准确地感知实验发生的过程，形成更多的直觉性认识，获得关于化学实验的丰富表象。有了这些表象作为支撑，那么学生对化学实验发生过程中的每一个环节，乃至于每一个细节，都能够做到心中有数。这样学生对化学实验基础上建构出来的化学知识，就会有高度的认同。这种认同意味着对化学实验发生前后的逻辑关系能够顺利建立，因此也就能够更好地对化学实验所对应的知识进行内化、理解与运用。

手持技术对高中化学实验的支撑优化作用，可以从如下两个方面来理解：

其一，手持技术的硬件核心是数据采集器和传感器，软件核心是数据处理软件。由于数据采集器以及传感器体积较小，因此可以手持操作，这样的便携性能可以让师生在化学实验的过程中有更加便捷的运用。化学实验的一个重要任务，就是观察实验现象、采集实验数据。如果实验数据的采集完全依赖于学生的视觉通道或者简单的测量工具，则有可能会形成较大的误差。相比较而言，手持技术就可以规避这一缺点。其通过数据采集器和传感器，可以将实验中的数据准确地采集，并且反映到数据处理软件当中，可以让学生基于化学实验的分析，有一个坚实的数据基础。

其二，手持技术的引入，可以让化学实验的空间得到拓展。高中化学实验当中，有一些实验需要在较大的空间内进行，而传统的实验教学手段并不能支撑更大的空间；有一些实验的过程比较复杂，从实验现象到实验结果之间有着多个环节，传统的教学手段难以表征这些环节的关系。相比较而言，手持技术的便携性，既可以满足化学空间的需要，更可以在化学实验现象与结果之间形成相对简单的逻辑对应关系，从而化解那些不是非常必要的数据处理工作的难度。

二、手持技术在中学化学实验中的应用例析

通过上述两点分析可以发现，手持技术对高中化学实验教学的价值是巨大的。作为当下的化学教师，应当努力学习并掌握手持技术的运用，从而开辟出一片更为广阔的实验教学空间。

在运用手持技术来优化实验教学的过程中，教师首先要有一个准确的认识，这就是手持技术本质上是一种教学手段，其目的是促进学生通过化学实验的感知与数据运算来建构起化学知识及其相关的体系。一般认为，基于手持技术去研究学生的认知过程，可以通过TQVC概念认知模型来理解。这一模型包括转化（Transformation），量化感知（Quantitative Perception），视觉感知（Visual Perception），比较（Compare）概念认知模型。应当说概念教学是化学知识教学的基础，建立概念也是化学实验的重要目的。在手持技术运用的过程当中，借助于这一模型来促进学生理解化学实验、建构化学知识，这是教学手段与教学理论相互促进、相辅相成的体现。

例如，苏教版高中化学中，有“加碘盐中碘元素的检验”这一实验。在实验准备的过程中，要让学生认识到碘在加碘盐中是以IO3-的形式存在的；也要让学生知道在酸性条件下，IO3-与I-会发生这样的反应：IO3

-+5I-+6H+=3I2+3H2O。认识到这一点之后，在实验中可以选择自来水、碘化钾淀粉试纸、白糖、白醋、白酒来完成实验。

传统的实验是通过碘化钾淀粉试纸来判断有无碘元素，而利用手持技术来完成这一实验的过程中，可以在实验发生的时候将数据采集器置入容器当中，更加准确地判断出碘元素的含量。这是一个从定量走向定性的过程，从粗糙走向精细的过程。利用离子传感器、色度传感器以及pH值传感器等等，可以采集到加碘盐中碘元素的具体数据。当这些数据输入数据处理软件中时，那么计算机就可以借助于其强大的运算与数据处理功能，来显示实验过程的动态，从而让学生既观察到一个明显的实验变化过程，同时又能够接受最终的结论。

用上述TQVC概念认知模型来理解“加碘盐中碘元素的检验”这一实验，可以发现通过手势技术的运用，学生能够充分感受到其中的转化过程。当实验现象与过程转化为数据处理软件中的数据或者图像时，学生的思维对象也就发生了相应的转化；而当数据处理软件带来了具体的数据时，学生也就形成了量化感知。这一量化感知是建立在视觉感知的基础之上的。有了这些感知，学生自然也就会进行比较，最终建立起了关于“加碘盐中碘元素的检验”的认知模型，从而也就深化了对这一知识的理解。

事实表明，手持技术在类似于此的化学实验中，都能够起到重要的作用。看似简单的实验，在手持技术的加持之下，不仅可以发现更多的奥秘，一些复杂的化学实验，也变得更加通俗易懂。

三、手持技术在中学化学实验中的应用再述

尽管手持技术是一个相对较新的教学手段，但是，却使得实验教学有一个更为广阔的空间。尽管从操作过程角度来看，要想一下子接受手持技术，可能还会面临着一些传统习惯的挑战。但是不可否认的是，基于数字化手持技术的实验改进，对于教师教学和学生学习有明显的促进作用。

在深化教育课程改革和强调着力培育核心素养学科素养的形势背景之下，作为高中化学教师，要充分认识到手持技术在化学实验教学中的重要价值，尽快接受这一新生事物。在运用手持技术的时候，要结合对学生认知特点的把握来进行，当手持技术这一手段的运用能够促进学生的认知发展时，手持技术在高中化学实验教学中的价值也就充分体现出来了。这个价值既是面向教师的，也是面向学生的。通过手持技术的运用，学生不仅能够感觉到科学技术的魅力，深化对化学知识的理解，而且也从而提升自身的化学素养以及科技素养。