例談手持技術在化學信息素養培養中的應用

王 鋒 孫宇昆 邱鷺珊

（1廈門市教育科學研究院福建廈門361004；2廈門湖濱中學福建廈門361004）

例談手持技術在化學信息素養培養中的應用

王 鋒1孫宇昆2邱鷺珊2

（1廈門市教育科學研究院福建廈門361004；2廈門湖濱中學福建廈門361004）

手持技術作為一種新興的化學實驗技術特別是一種實驗探究技術，在培養學生的信息素養方面有獨特的功能。本文結合教學中的案例闡述其具體的應用。

手持技術；化學實驗；實驗教學；信息素養

信息素養就是通過教育培養對信息資源的獲取(包括信息工具的掌握和使用)、對信息資源加工處理最后獲取更高級的信息(結論)的能力。信息素養教育的核心是信息加工能力，它是新時代的學習能力中最重要的能力。手持技術是一種集數據采集與分析于一體的理科實驗室系統，系統由數據采集器、探頭(或稱傳感器)與電腦相連時的系統支持軟件三部分組成，能夠定量采集各種常見數據。利用傳感器可以獲得實驗過程中關于溫度、濃度、色度、pH等很多方面的數據，利用數據采集器或計算機，可以將數據以圖形形式顯示出來，學生可以非常直觀地對圖形進行觀察，然后作出判斷或預測，發現隱藏在數據背后的化學規律和原理。有了傳感技術和計算機及配套軟件的支持，學生獲得的數據就不再只是靜態的，也可以是動態的，不僅有結果，也可以有過程，有助于提高學生的信息素養。本文以具體的案例說明手持技術在培養化學信息素養方面的應用。

案例1：利用手持技術溫度傳感器探究空氣中幾種成分對溫室效應的影響程度

1.手持技術作為專業的信息獲取工具——有效地對問題進行信息化表征

實驗原理：利用手持技術，讓各種氣體控制在相同的條件下進行對比實驗。

實驗過程：將收集的N2、O2、CO2以及空氣等4瓶氣體放在相同的太陽光照條件下。將溫度傳感器插入4個集氣瓶中，并與數據采集器相連。打開數據采集器，實驗時間從北京時間12：00到14：00，測得此期間4種氣體在太陽光照射下的溫度變化情況(如圖1所示)。

2.對表征某一問題的信息進行加工處理——獲取高級信息（結論）

圖1 4種氣體在太陽光光照下的溫度變化圖

實驗數據分析：由各種氣體在室外太陽光照射下的平均溫度值表，可以獲取的信息是在相同的太陽光照射條件下，平均溫度高低順序為：CO2＞空氣＞N2＞O2。通過研究圖1中溫度曲線的變化及高低可獲取的信息：在絕大部分時候4種氣體的溫度高低順序是：CO2＞空氣＞N2＞O2。從圖1還可以看到，實驗開始時溫室效應強度的區別不明顯，隨著光照射時間的增加，4種氣體的溫度直線上升，溫室效應強度開始有明顯的區別。CO2的溫度與其他3種氣體在12：30-1：30時間段內差異最明顯。結論(高級信息)：N2和O2對大氣的溫室效應的影響不大，CO2是影響溫室效應的主要氣體。

案例點評：應用手持技術，非常方便地完成了數據采集過程，實驗結果非常直觀。這時，探究的難點已不再是實驗的過程，其關鍵更在于分析實驗所得的數據、圖形，得出本探究所要得到的結論。在這一過程中，更需要的是信息的獲取、分析能力，實現零散信息向有序的信息的轉化，實現由大信息量向小信息量的轉化，從而實現由低級的信息向高級的信息轉化。在這一過程中，能進一步對學生進行信息技能的訓練，提高他們的信息素養。

案例2：利用手持技術pH傳感器探究氫氧化鈉與鹽酸的中和反應原理

1.對問題進行信息化表征過程——呈現信息

實驗原理：氫氧化鈉與鹽酸的反應過程中的pH變化，可反映出溶液中酸和堿濃度的變化。

實驗過程：用一定量濃度鹽酸溶液滴定一定量濃度的氫氧化鈉溶液，利用pH傳感器測定這一過程中pH的變化情況(如圖2)。

圖2 中和反應過程中pH隨時間變化情況

2.低級信息集向高級信息轉化——信息加工

信息素養教育的核心是信息加工能力。教學過程中，為了進一步培養學生的信息加工能力。在獲取以上圖形之后，可以設置相應的問題引導同學從中獲取相關的信息：

(1)開始時，pH是多少？說明這時溶液的酸堿性情況如何？

(2)在整個過程中，pH如何變化，什么時侯變化幅度較大，什么時侯變化幅度較小？

(3)最后的pH情況如何？這時的溶液的酸堿性情況如何？

(4)從圖示的變化反映出反應的過程：反應物及生成物的變化情況、溶液的酸堿性變化情況、酸堿恰好完全反應的時間點。

在以上教學過程中，先引導學生從獲取直接的信息：pH數值及其變化情況；然后，通過pH再進一步獲取對問題更本質的信息：溶液酸堿性的變化；再通過溶液的酸堿性變化，進一步得到溶液的酸堿量的變化情況。總之，學生通過一步步有效地獲取信息，逐漸對酸堿中和反應本質有一完整的認識：開始時pH＞7，這時溶液存在堿，溶液為堿性；隨著鹽酸溶液滴入量增加，溶液的pH逐漸減小，溶液的堿性減弱，溶液中的堿逐漸被消耗；減小到pH=7時，混合溶液由堿性變成中性，滴入的鹽酸恰好與溶液中的氫氧化鈉反應，溶液中既不存在堿也不存在酸；繼續滴加鹽酸，pH＜7，混合溶液再變成酸性，溶液存在酸，并且pH慢慢變小，溶液酸性增強。

案例點評：通過手持技術這一新型教學手段，為教學提供了豐富的信息。師生雙方在共同處理信息過程中，實現了信息的交換，從而可以促成課堂中信息的雙向和多向交流，進一步培養學生收集、處理、評價、應用信息的能力，提高他們的信息素養，豐富其科學素養。

［1]楊劍屏.信息素養——21世紀教與學的新坐標，http://www. xhedu.sh.cn/cms/data/html/doc/2003-10/08/34663/，2008. 4.30

［2]錢揚義.手持技術在理科實驗中的應用研究［M].北京:高等教育出版社，2003:36-39，133-137，159-161

［3]龍照燕等.手持技術在理科實驗中的應用研究［J].北京:中國多媒體教學學報—中學化學，2006，（4）

1008-0546（2011）01-0076-02

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10.3969/j.issn.1008-0546.2011.01.034