“手持技术在初中化学实验教学中的应用”实践心得

“手持技术在初中化学实验教学中的应用”实践心得

郭月蓉

福建省泉州市石狮市石光中学    362700

摘要：义务教育化学新课标鼓励实验教学创新, 提出“条件较好的学校, 应积极开展改进、创新教师演示实验和学生实验的活动, 创造条件让学生接触一些先进的实验仪器和设备, 努力提高实验条件和实验手段的现代化水平”。手持技术, 是由数据采集器、传感器和配套的软件组成的定量采集各种常见数据并能与计算机连接的实验技术系统。其最突出的特点是便携、实时、准确、直观, 数据变化过程与实验过程同步进行, 可将实验数据以数字或图像的方式实时显示出来, 因此能够较为直观和全面地辅助化学教学。通过创造条件让学生接触一些手持技术应用于初中化学实验教学, 既可以开阔学生的视野、提高化学学习兴趣, 又有助于学生对知识的理解, 提高分析问题和解决问题的能力, 促进学生科学素养的提高。

关键词：初中化学；实践心得；手持技术：

    在实际教学中，“空气中氧气含量的测定”是学生在化学学习启蒙阶段较早接触的一个探究性实验, 是沪教版九年级化学书第一章“开启化学之门”中最重要的一个实验，既是教学的重点内容, 也是学生学习的难点。其实验原理是利用红磷燃烧消耗密闭容器内空气中的氧气, 使密闭容器内压强减小, 当温度下降到室温后, 打开止水夹, 在大气压的作用下, 进入容器内水的体积即为减少的氧气的体积。该实验是学生学习化学以来接触的第一个涉及“气压变化”的实验, 实验原理中抽象的气压变化一直是学生理解的难点。传统的实验教学组主要利用肉眼观察进入集气瓶中水的体积约占集气瓶中空气体积的比例来感受空气中氧气的体积分数。但很多学生只记住了实验结果却不太理解原理。于是在教学组我们利用气体压力传感器检测实验过程中的气压变化。当点燃红磷后迅速将燃烧匙伸入集气瓶内, 并将胶塞塞紧, 由于红磷燃烧放热, 此时集气瓶内空气受热膨胀, 使瓶内气压瞬间增大；稍后, 集气瓶中的氧气被红磷燃烧消耗, 使瓶内气压迅速减小;待燃烧结束, 冷却至室温, 集气瓶内气体压强降低；此时, 打开止水夹, 烧杯中的水迅速进入集气瓶中, 瓶中气压迅速上升, 这时烧杯内的水停止流入集气瓶, 集气瓶内外压力平衡。由于广口瓶里导管口与烧杯内水面不相平, 玻璃导管内存在一定液柱高差, 导致反应结束后瓶内气压稍低于大气压。这些实验过程中的气压变化利用手持技术就可以实时直观地通过压强曲线体现出来，学生可以很直观的感受压强的变化。

将气体压力传感器应用于“空气中氧气含量测定实验”, 可以实时检测实验过程的气压变化, 使化学反应过程中不易觉察的气压变化“可视化”,较用肉眼观察进入集气瓶中水的体积约占集气瓶中空气体积的比例,更为准确和直观。这种方法不仅有助于学生深入理解实验原理、实验设计思路和操作方法, 而且可以使学生学会从定量的角度分析和解决问题, 培养科学的思维方法。

酸碱盐的学习也是初中化学教学的重难点。在第七章酸碱盐 “碱的化学性质”中, “二氧化碳与氢氧化钠溶液反应”是其中的重点内容。但由于该反应没有可观察的明显现象, 学生不易判断反应的发生, 因此这种有气体参与、无明显现象的反应, 可以借助气体压力传感器进行研究。利用气体压力传感器检测等量的等浓度的氢氧化钠溶液和水分别与等体积、等压强的二氧化碳气体反应,由于氢氧化钠溶液中有水, 二氧化碳溶于水, 究竟是二氧化碳溶于水使反应体系压强变小, 还是二氧化碳与氢氧化钠溶液反应使体系压强变小?由于一体积水能溶解一体积二氧化碳, 因此注入水的烧瓶内二氧化碳气体压强几乎无变化;注入氢氧化钠溶液的烧瓶内二氧化碳气体的压强显著下降,二氧化碳气体几乎全部被消耗。此对比实验可作为二氧化碳与氢氧化钠溶液发生反应的有力证据。还可继续向圆底烧瓶的生成物中滴加稀盐酸, 若有气泡产生, 则进一步证明二氧化碳与氢氧化钠溶液发生了反应。

手持技术应用于初中化学实验教学，可以使实验实时化、可视化。但还需要注意手持技术作为化学实验教学的辅助和有益补充, 只有在传统实验难以或无法实现的情况下, 例如实验效果不佳或宏观现象背后不易觉察的微观变化的实验等, 可采用手持技术对传统实验进行改进和完善, 将实验的教学功能最大化。而能用传统实验方法呈现和说明问题的, 就不必借助手持技术。我们可以积极探寻将手持技术与传统实验有效结合,为传统的化学实验教学注入新的活力，这也助于教师改进和创新实验方法, 促进教师专业发展，提高自身专业素养。

将手持技术应用于初中化学实验教学, 是化学启蒙教育阶段培养学生科学素养的重要途径,能提升学生实验探究能力, 提升学生收集和分析数据的能力，有利于培养学生的学科素养。

参考文献：

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[2]王立新, 钱扬义, 李言萍,等. 手持技术支持下概念学习的"多重转化,比较建构"认知模型

——以"温室效应"概念学习为例[J].  2021(2017-10):100-105.

[3]施俊芳. 基于手持技术的高中化学实验改进——以"碳酸钠,碳酸氢钠与盐酸的反应"为例[J]. 亚太教育, 2020(14):2.

[4]魏凤. 手持技术:中学化学实验中的实践新应用[J]. 基础教育论坛, 2022(21):2.