初中化学课堂数字化手持技术的应用

2024-04-05邹丽丹

黑龙江教育·小学 2024年2期

邹丽丹

摘要：新时代的初中化学教学工作，需要广大一线教师们高效地开展实验探索，切实把实验教学工作作为引导学生学习化学、在实践中应用化学、掌握实验基本技能的重要途径，充分发挥化学实验的育人功能。以人教版化学教材（五四制）教材九年级第三单元课题2“酸与碱的中和反应”为例，通过新舊探究方法的对比，展示数字化手持技术通过不同变量的分析，凸显化学实验的多重作用。

关键词：初中化学；实验教学；数字化；手持技术

化学实验中原有的定性实验，不再能满足学生的探知需求，为了增质提效，数字化实验应运而生。数字化实验是探究物质及物质间反应情况或程度的一种工具，将反应过程中的抽象或微观的现象以直观的数据或曲线等形式呈现，作为化学实验教学的工具，可以创造出高效的学习环境，便于学生第一时间理解和分析实验现象，掌握实验过程和实验原理，这对于化学实验教学有着至关重要的作用。

一、数字化手持技术的应用背景

如今，科学技术飞速发展，科技能力不断加强，我们的教学工作面临着新的挑战，尤其是在每章节的重难点突破方式上，需要满足更高的学业质量要求。化学学科的特点是以实验为基础，通过对实验现象的观察、实验结论的分析，学生可以走进物质世界、揭示物质奥秘。但不是所有的实验都有明显的现象，也不是所有的实验都能通过物理性观察得出结论。为了避免出现学生机械性记忆的情况，让学生明白实验原理，真正学习到实验基本技能，化学实验教学必须开发新思路，利用技术手段将化学实验由繁入简、由隐入显，肩负起提升学生科学素养的使命。

“手持技术”也被称为掌上实验室，是由微电子技术和电脑两者结合的数字化实验技术，手持技术仪器一般包括：电脑、传感器、数据采集器还有相应的软件。手持技术能一同完成数据的采集和分析，以曲线的形式呈现在电脑上，具有直观性、实时性、定量性等特点。将手持技术应用到初中的化学实验教学和探究性学习中，能有效地转变学生已往的抽象实验、预设性实验的学习方式，能简化实验的分析过程，利用直观且客观的数据及曲线等信息，更便于得到实验结果。在培养学生的科学探究能力，形成化学观念，有针对性地解决实际问题上，数字化手持技术的实验探究，体现出了当下基础教育改革的理念和思想。

二、数字化手持技术的应用策略

以统编版化学教材（五四制）九年级第三单元课题2“酸与碱的中和反应”的教学过程为例，在盛装5$mLNaOH溶液的小烧杯中滴入无色酚酞溶液，烧杯中的溶液由无色变为红色，说明溶液是碱性的，再向此红色溶液中逐滴加入稀盐酸，边加边搅拌，至溶液由红色变为无色为止，说明溶液此时已不显碱性。学生通过观察到溶液颜色的改变，推理判断溶液中的NaOH已经被消耗，从而证明NaOH与稀盐酸发生了化学反应。通过反应物被耗尽，得到两种物质间反应的发生，学生通过定性和推理的方式得出结论，并没有直观获取物质减少的过程和被消耗的相关数据。此实验的弊端是在NaOH被部分消耗的时候，无法证明反应物在减少，即教材上的实验只能定性得到结果，实现不了一部分反应物参加反应的定量情况。

但如果利用数字化手持技术辅助教材实验，由原始的定性变成定性和定量相结合，由原始的宏观现象变成通过微观反应来解释宏观现象，由抽象的实验变成直观的数据呈现，采用宏微结合的思想，让学生对实验过程的理解更加充分。本实验可以采用数字化手持技术，从体验pH变化、温度变化和电导率变化的过程，多角度呈现NaOH与稀盐酸发生中和反应的现象。通过数字化手持技术获得的实验证据，有助于分析酸碱中和反应的实质，进而形成认识复分解反应的微观视角。中和反应中pH、温度、电导率等变化的数值曲线实证，体现出化学实验数据处理和分析的一般过程，初步形成研究无明显现象反应的思维模型。

结合三个实验，从不同的角度和量的变化，展示给学生最直观的数据现象，得出酸碱中和反应的实质是H+和OH-结合生成水分子，进而引导学生总结出研究无明显现象反应的一般方法：反应物被消耗或耗尽。应用了数字化手持技术的化学实验，把不同的物理量以变化曲线的形式展示出来，让学生从多角度看到了NaOH与盐酸反应的现象，学生更直观地看到反应中物质相关数据的变化过程，从而更深刻地理解了中和反应[2]。在定性的基础上，在结合定量的分析得出反应能够发生的结论。