余秋紅
【摘 要】 實(shí)驗(yàn)是化學(xué)學(xué)科重要知識(shí)內(nèi)容之一,教學(xué)過程方法的選擇對(duì)于學(xué)生化學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)有重要影響。本文對(duì)于手持技術(shù)內(nèi)容及其用優(yōu)勢(shì)作出分析,以“碳酸鈉和碳酸氫鈉的化學(xué)性質(zhì)”實(shí)驗(yàn)為例,對(duì)于手持技術(shù)在課堂中的實(shí)踐應(yīng)用方法作出分析。
【關(guān)鍵詞】 手持技術(shù)? 高中化學(xué)? 實(shí)驗(yàn)教學(xué)? 應(yīng)用
引言:化學(xué)學(xué)科當(dāng)中,實(shí)驗(yàn)為重要組成部分,高中化學(xué)教材當(dāng)中每個(gè)單元都有必做實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程具有探究性特點(diǎn),同時(shí),還可能受到教學(xué)地點(diǎn)和教學(xué)硬件設(shè)施的限制,可能難以為學(xué)生展示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。對(duì)此,可利用手持技術(shù),發(fā)揮其應(yīng)用優(yōu)勢(shì),將抽象內(nèi)容直觀化,在化學(xué)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中引入現(xiàn)代化技術(shù),讓學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)本質(zhì)有深入理解,逐漸形成化學(xué)思維??梢?,手持技術(shù)的應(yīng)用能夠體現(xiàn)出信息技術(shù)和化學(xué)實(shí)驗(yàn)的融合,為實(shí)驗(yàn)教學(xué)難點(diǎn)的突破奠定良好基礎(chǔ)。
一、手持技術(shù)介紹
手持技術(shù)由傳感器、計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集器和配套軟件等而組成,從化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容出發(fā),使用傳感器采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理,最后顯示結(jié)果。應(yīng)用手持技術(shù),參與化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué),有如下幾方面優(yōu)勢(shì):第一,數(shù)據(jù)的處理具有智能化特點(diǎn),可依托手持技術(shù)對(duì)于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)全面記錄,通過軟件處理,以表格、圖片等形式展現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),為實(shí)驗(yàn)結(jié)束以后對(duì)比分析奠定良好基礎(chǔ);第二,實(shí)驗(yàn)儀器具有便捷性特點(diǎn),利用先進(jìn)技術(shù)將計(jì)算機(jī)軟件和數(shù)據(jù)采集器集成設(shè)置,在同一設(shè)備完成數(shù)據(jù)收集、處理等,手持技術(shù)相關(guān)器材便于攜帶,便于課內(nèi)和課外實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展,為師生觀察化學(xué)現(xiàn)象奠定良好基礎(chǔ);第三,能夠整合信息技術(shù),手持技術(shù)應(yīng)用過程,數(shù)據(jù)采集器有多個(gè)接口,可為多個(gè)傳感器的連接提供便利,能夠在計(jì)算機(jī)內(nèi)記錄實(shí)驗(yàn)信息,便于學(xué)生從多個(gè)角度對(duì)復(fù)雜問題展開探究,整合學(xué)科知識(shí)。
二、手持技術(shù)在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用
(一)內(nèi)容分析
實(shí)驗(yàn)選擇魯科版化學(xué)教材《碳的多樣性》單元當(dāng)中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,利用手持技術(shù),組織學(xué)生探究,對(duì)于Na2CO3、NaHCO3二者性質(zhì)展開分析,實(shí)驗(yàn)過程不斷形成創(chuàng)新意識(shí),提高實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。教學(xué)過程,設(shè)計(jì)定量實(shí)驗(yàn),由于學(xué)生能夠掌握物質(zhì)的基本分類方法,也對(duì)物質(zhì)之間反應(yīng)條件、現(xiàn)象等有所掌握,明確溶液酸堿性、pH之間存在定性關(guān)系。對(duì)此,本實(shí)驗(yàn)過程利用密閉體系,以壓強(qiáng)傳感器對(duì)于壓強(qiáng)變化進(jìn)行呈現(xiàn),引導(dǎo)學(xué)生對(duì)于氣體產(chǎn)生速度快慢進(jìn)行判斷。同時(shí),使用pH傳感器、酸式滴定管等對(duì)于碳酸鈉溶液、鹽酸二者反應(yīng)本質(zhì)進(jìn)行探究。實(shí)驗(yàn)過程,從宏觀和微觀等角度對(duì)于Na2CO3、HCl溶液和NaHCO3、HCl溶液兩個(gè)反應(yīng)快慢進(jìn)行判斷,實(shí)驗(yàn)過程能夠利用對(duì)比方法,對(duì)于化學(xué)現(xiàn)象深入分析,明確本質(zhì),實(shí)驗(yàn)以后形成推理能力和科學(xué)探究素養(yǎng)。
(二)器材準(zhǔn)備
本實(shí)驗(yàn)教學(xué),準(zhǔn)備筆記本、數(shù)據(jù)采集器、傳感器(包括壓強(qiáng)、pH等類型)、酸式滴定管、燒杯、試管架等。
(三)教學(xué)過程
1. 情境創(chuàng)設(shè)
由于學(xué)生初中階段已經(jīng)接觸了Na2CO3、NaHCO3兩種物質(zhì),并且知曉兩種物質(zhì)為鹽類,可從物質(zhì)類別角度提問,創(chuàng)設(shè)情境“為什么將Na2CO3叫作純堿?”借助手持技術(shù),組織學(xué)生共同測(cè)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(nèi),之后分別向試管內(nèi)滴加酚酞3滴,對(duì)于溶液的顏色變化進(jìn)行觀察;之后分別量取Na2CO3、NaHCO3溶液10mL,用pH傳感器對(duì)溶液pH值進(jìn)行測(cè)定。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為兩溶液都變紅色,說明溶液呈堿性,并且使用手持設(shè)備展示溶液pH對(duì)比曲線,可以看出Na2CO3的pH高,記錄數(shù)據(jù),通過對(duì)比分析,結(jié)合圖像、數(shù)據(jù)等,讓學(xué)生獲得直觀的實(shí)驗(yàn)感受,為后續(xù)探究奠定基礎(chǔ)。
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(fā)生反應(yīng),按照強(qiáng)酸制弱酸這一反應(yīng)原理,可以看出兩種物質(zhì)都可與鹽酸發(fā)生反應(yīng),并生成CO2。使用多媒體,展示泡沫滅火器實(shí)物,提問“此滅火器中的原料是什么?”學(xué)生觀察以后可以回答:“是碳酸氫鈉”。根據(jù)滅火原理可知,使用滅火器時(shí)能產(chǎn)生CO2,讓學(xué)生以此為出發(fā)點(diǎn),并結(jié)合反應(yīng)速度分析“為什么制作滅火器使用NaHCO3?”引發(fā)學(xué)生聯(lián)想“二者和酸性物質(zhì)反應(yīng)的速度快慢”。為驗(yàn)證NaHCO3和酸性物質(zhì)反應(yīng)速度快,可組織學(xué)生討論,使用兩種溶液分別和過量鹽酸發(fā)生反應(yīng),都會(huì)有氣體產(chǎn)生,且氣體產(chǎn)生速率會(huì)對(duì)壓強(qiáng)變化快慢造成影響,指導(dǎo)學(xué)生利用控制變量方法,完成實(shí)驗(yàn)。在密閉的體系之內(nèi),在3根試管當(dāng)中分別裝入蒸餾水2mL作為對(duì)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(dāng)中注入,用橡皮塞將試管塞緊,通過壓強(qiáng)傳感器將試管內(nèi)的壓強(qiáng)變化及時(shí)記錄,并通過數(shù)據(jù)采集器完成曲線繪制。通過手持技術(shù),以物質(zhì)分類為切入點(diǎn),使教學(xué)過程程序化,讓學(xué)生以猜想的方式,通過實(shí)驗(yàn)尋找依據(jù),完成推理,形成科學(xué)思維,掌握知識(shí)。
3. 拓展延伸
根據(jù)反應(yīng)原理,Na2CO3和HCl反應(yīng)消耗鹽酸量較多,提問“是否和反應(yīng)速度慢有關(guān)?”設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn),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(duì)于溶液pH變化進(jìn)行測(cè)量,對(duì)產(chǎn)生氣泡時(shí)鹽酸消耗體積量進(jìn)行記錄,同樣使用手持技術(shù),將兩種溶液和鹽酸反應(yīng)的pH曲線展示出來,學(xué)生即可對(duì)于NaHCO3和HCl反應(yīng)產(chǎn)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(xué)分析方法,提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)。
結(jié)束語:總之,對(duì)于手持技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)展開分析,結(jié)合教學(xué)實(shí)例可以看出,在該技術(shù)的支持下,可將實(shí)驗(yàn)過程可視化,攻克教學(xué)難點(diǎn),還能組織學(xué)生交流和探究,實(shí)驗(yàn)課堂更加高效。所以,教師可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求,對(duì)于該技術(shù)的應(yīng)用方法靈活選擇,展現(xiàn)技術(shù)應(yīng)用成效。
參考文獻(xiàn)
[1] 劉忠慧.基于手持技術(shù)的高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究[D].牡丹江師范學(xué)院,2020.
[2] 秦珍珍.基于手持技術(shù)的高中化學(xué)學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和教學(xué)研究[D].河南師范大學(xué),2019.