手持技術在高中化學實驗教學中的實踐應用

余秋紅

【摘 要】 實驗是化學學科重要知識內容之一，教學過程方法的選擇對于學生化學素養的培養有重要影響。本文對于手持技術內容及其用優勢作出分析，以“碳酸鈉和碳酸氫鈉的化學性質”實驗為例，對于手持技術在課堂中的實踐應用方法作出分析。

【關鍵詞】 手持技術? 高中化學? 實驗教學? 應用

引言：化學學科當中，實驗為重要組成部分，高中化學教材當中每個單元都有必做實驗，實驗教學過程具有探究性特點，同時，還可能受到教學地點和教學硬件設施的限制，可能難以為學生展示實驗現象。對此，可利用手持技術，發揮其應用優勢，將抽象內容直觀化，在化學實驗當中引入現代化技術，讓學生對于實驗本質有深入理解，逐漸形成化學思維。可見，手持技術的應用能夠體現出信息技術和化學實驗的融合，為實驗教學難點的突破奠定良好基礎。

一、手持技術介紹

手持技術由傳感器、計算機、數據采集器和配套軟件等而組成，從化學實驗內容出發，使用傳感器采集實驗數據，通過計算機進行處理，最后顯示結果。應用手持技術，參與化學實驗教學，有如下幾方面優勢：第一，數據的處理具有智能化特點，可依托手持技術對于實驗數據全面記錄，通過軟件處理，以表格、圖片等形式展現實驗數據，為實驗結束以后對比分析奠定良好基礎;第二，實驗儀器具有便捷性特點，利用先進技術將計算機軟件和數據采集器集成設置，在同一設備完成數據收集、處理等，手持技術相關器材便于攜帶，便于課內和課外實驗教學的開展，為師生觀察化學現象奠定良好基礎;第三，能夠整合信息技術，手持技術應用過程，數據采集器有多個接口，可為多個傳感器的連接提供便利，能夠在計算機內記錄實驗信息，便于學生從多個角度對復雜問題展開探究，整合學科知識。

二、手持技術在高中化學實驗教學中的應用

（一）內容分析

實驗選擇魯科版化學教材《碳的多樣性》單元當中的實驗內容，利用手持技術，組織學生探究，對于Na₂CO₃、NaHCO₃二者性質展開分析，實驗過程不斷形成創新意識，提高實驗能力。教學過程，設計定量實驗，由于學生能夠掌握物質的基本分類方法，也對物質之間反應條件、現象等有所掌握，明確溶液酸堿性、pH之間存在定性關系。對此，本實驗過程利用密閉體系，以壓強傳感器對于壓強變化進行呈現，引導學生對于氣體產生速度快慢進行判斷。同時，使用pH傳感器、酸式滴定管等對于碳酸鈉溶液、鹽酸二者反應本質進行探究。實驗過程，從宏觀和微觀等角度對于Na₂CO₃、HCl溶液和NaHCO₃、HCl溶液兩個反應快慢進行判斷，實驗過程能夠利用對比方法，對于化學現象深入分析，明確本質，實驗以后形成推理能力和科學探究素養。

（二）器材準備

本實驗教學，準備筆記本、數據采集器、傳感器（包括壓強、pH等類型）、酸式滴定管、燒杯、試管架等。

（三）教學過程

1. 情境創設

由于學生初中階段已經接觸了Na₂CO₃、NaHCO₃兩種物質，并且知曉兩種物質為鹽類，可從物質類別角度提問，創設情境“為什么將Na₂CO₃叫作純堿？”借助手持技術，組織學生共同測量上述溶液pH，分別量取2ml濃度為0.1mol/L的Na₂CO₃、NaHCO₃溶液裝入2支試管內，之后分別向試管內滴加酚酞3滴，對于溶液的顏色變化進行觀察;之后分別量取Na₂CO₃、NaHCO₃溶液10mL，用pH傳感器對溶液pH值進行測定。實驗現象為兩溶液都變紅色，說明溶液呈堿性，并且使用手持設備展示溶液pH對比曲線，可以看出Na₂CO₃的pH高，記錄數據，通過對比分析，結合圖像、數據等，讓學生獲得直觀的實驗感受，為后續探究奠定基礎。

2. 引入主題

由于Na₂CO₃、NaHCO₃都屬于鹽類，因此，均可以和酸、堿、鹽等發生反應，按照強酸制弱酸這一反應原理，可以看出兩種物質都可與鹽酸發生反應，并生成CO₂。使用多媒體，展示泡沫滅火器實物，提問“此滅火器中的原料是什么？”學生觀察以后可以回答：“是碳酸氫鈉”。根據滅火原理可知，使用滅火器時能產生CO₂，讓學生以此為出發點，并結合反應速度分析“為什么制作滅火器使用NaHCO₃？”引發學生聯想“二者和酸性物質反應的速度快慢”。為驗證NaHCO₃和酸性物質反應速度快，可組織學生討論，使用兩種溶液分別和過量鹽酸發生反應，都會有氣體產生，且氣體產生速率會對壓強變化快慢造成影響，指導學生利用控制變量方法，完成實驗。在密閉的體系之內，在3根試管當中分別裝入蒸餾水2mL作為對照組，Na₂CO₃溶液2mL濃度0.1mol/L，NaHCO₃溶液2mL濃度為0.1mol/L，使用3根注射器量取HCl溶液5mL，濃度0.1mol/L，向試管當中注入，用橡皮塞將試管塞緊，通過壓強傳感器將試管內的壓強變化及時記錄，并通過數據采集器完成曲線繪制。通過手持技術，以物質分類為切入點，使教學過程程序化，讓學生以猜想的方式，通過實驗尋找依據，完成推理，形成科學思維，掌握知識。

3. 拓展延伸

根據反應原理，Na₂CO₃和HCl反應消耗鹽酸量較多，提問“是否和反應速度慢有關？”設計探究實驗，分別量取10ml濃度為0.1mol/L的Na₂CO₃、NaHCO₃溶液，將鹽酸（濃度0.1mol/L）滴加其中，以pH傳感器對于溶液pH變化進行測量，對產生氣泡時鹽酸消耗體積量進行記錄，同樣使用手持技術，將兩種溶液和鹽酸反應的pH曲線展示出來，學生即可對于NaHCO₃和HCl反應產生氣體速度更快有直觀感受，知道滅火器的制作原理，使用科學分析方法，提高學生實驗素養。

結束語：總之，對于手持技術的應用優勢展開分析，結合教學實例可以看出，在該技術的支持下，可將實驗過程可視化，攻克教學難點，還能組織學生交流和探究，實驗課堂更加高效。所以，教師可根據實驗需求，對于該技術的應用方法靈活選擇，展現技術應用成效。

參考文獻

[1] 劉忠慧.基于手持技術的高中化學實驗教學研究[D].牡丹江師范學院，2020.

[2] 秦珍珍.基于手持技術的高中化學學生必做實驗設計和教學研究[D].河南師范大學，2019.