鄭少綿 王曉林 衷明華

[摘要]手持技術(shù)的應(yīng)用可使抽象的微觀反應(yīng)變得真實(shí)、實(shí)時(shí)、快捷，將反應(yīng)的定性變?yōu)槎糠治?，如對“”借助pH傳感器提供可信的數(shù)據(jù)，進(jìn)行對比分析，從而揭秘反應(yīng)的事實(shí)和用途。

[關(guān)鍵詞]手持技術(shù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

[中圖分類號(hào)]G633.8[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]16746058（2015）140000

在探究實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，不是所有化學(xué)實(shí)驗(yàn)都能靠肉眼觀察并得出結(jié)論的。手持技術(shù)作為一種新興的實(shí)驗(yàn)手段，極大地豐富了化學(xué)實(shí)驗(yàn)的研究內(nèi)容、拓展了化學(xué)實(shí)驗(yàn)的研究范圍，為信息時(shí)代下的化學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)源帶來了新的變革，而手持技術(shù)運(yùn)用到課堂課堂教學(xué)的前提也是本著恰當(dāng)、適時(shí)、必須、有度的原則，盡可能發(fā)揮手持技術(shù)的最大特點(diǎn)——變復(fù)雜為簡單，變抽象為直觀，變靜態(tài)為動(dòng)態(tài)，變定性為定量，為化學(xué)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)難以解決的問題探索出了一條新的途徑。

一、名詞解釋：手持技術(shù)

1.原理

何謂手持技術(shù)？它是利用傳感器、數(shù)據(jù)采集器、電腦（已安裝相應(yīng)軟件）這三者進(jìn)行連接，把溫度、色度等連續(xù)變化的物理量轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，從而對化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行定量研究的裝置。應(yīng)用手持技術(shù)的具體過程是傳感器（探頭）進(jìn)行測量，數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集、處理并傳輸給電腦，再由相應(yīng)的軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、繪制圖像，并直接展現(xiàn)在電腦屏幕上。下圖表示了手持技術(shù)的相關(guān)原理：

圖1.1手持技術(shù)原理示意圖

2.特點(diǎn)

手持技術(shù)的應(yīng)用，打破了傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)在時(shí)空上的局限性，能使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測定更加簡便，并且借助于手持技術(shù)自身所匹配的軟件，對于復(fù)雜的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、擬合，減少了人工計(jì)算的數(shù)量，提高了化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的質(zhì)量。在充分應(yīng)用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的運(yùn)算能力的基礎(chǔ)上，把復(fù)雜的化學(xué)實(shí)驗(yàn)趨于簡單化，易操作。

中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，常用的傳感器有數(shù)字化溫度計(jì)、pH計(jì)、CO2傳感器等。這些傳感器將傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象轉(zhuǎn)化成可視的、直觀的數(shù)字與圖像，對于這些可監(jiān)測的數(shù)字信號(hào)，更好的幫助學(xué)生對化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和本質(zhì)原理的認(rèn)識(shí)和理解，同時(shí)也可以提高化學(xué)教師對現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的運(yùn)用技能以及教師專業(yè)化素質(zhì)。

二、提出問題

在人教版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書化學(xué)必修一第二章第二節(jié)離子反應(yīng)中與“量”有關(guān)的化學(xué)方程式中涉及一個(gè)知識(shí)點(diǎn)就是CO2與Ca（OH）2反應(yīng)的問題。理論上講就是當(dāng)二氧化碳通入石灰水中先發(fā)生反應(yīng)Ca（OH）2+CO2═CaCO3↓+H2O;使沉淀不斷增加，繼續(xù)通入CO2，CO2會(huì)與生成的碳酸鈣反應(yīng)生成碳酸氫鈣，使沉淀溶解。記得當(dāng)初我們老師講完這個(gè)知識(shí)點(diǎn)后，很多同學(xué)就有這么個(gè)疑問從反應(yīng)看溶液中溶質(zhì)的變化流程是：Ca（OH）2CaCO3Ca（HCO3）2，簡單的從溶質(zhì)看，溶液應(yīng)該是一直pH>7，老師給我們這么武斷的猜測給予了否定的答案，但是當(dāng)時(shí)他的解釋無法令我們信服，這個(gè)問題就一直困擾著我，直到上了大三，接觸了手持技術(shù)實(shí)驗(yàn)，就想可以了用手持技術(shù)來解決這個(gè)問題，用比較直觀的方法讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到溶液酸堿性的變化過程，引領(lǐng)學(xué)生共同探索現(xiàn)代信息手段在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用。

三、借助手持技術(shù)，探索問題解決的策略和證據(jù)

1.將所需的pH傳感器、筆記本（安裝datastudio軟件）、數(shù)據(jù)采集器和CO2的發(fā)生裝置以及與Ca（OH）2反應(yīng)的裝置連接起來。（連接裝置圖如圖1.2所示）

由手持技術(shù)采集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖（圖1.3）

2.由實(shí)驗(yàn)過程出現(xiàn)的問題及數(shù)據(jù)結(jié)果分析得出：

從圖2可見，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，體系酸度從pH=12逐漸降到pH=6.3，說明反應(yīng)體系在CaCO3轉(zhuǎn)換成Ca（HCO3）2的一瞬間，CO2就已過量，故溶液呈酸性。之所以出現(xiàn)這種情況，我們認(rèn)為反應(yīng)體系通過不斷通入CO2，Ca（OH）2溶液從最初的pH>>7到生成Ca（OH）2溶液與CaCO3沉淀共存（pH>7），再進(jìn)一步過渡到CaCO3沉淀與Ca（HCO3）2溶液共存（pH≥7），最后演變成Ca（HCO3）2溶液與H2CO3溶液共存（pH<7）。

四、手持技術(shù)解決問題過程的啟示

此問題的發(fā)現(xiàn)基于“教學(xué)預(yù)設(shè)”與“教學(xué)實(shí)施”對比而產(chǎn)生的意外分歧，借助手持技術(shù)數(shù)據(jù)采集的優(yōu)勢，對問題的闡釋提供了更直觀、更科學(xué)的依據(jù)。雖然實(shí)驗(yàn)結(jié)果和預(yù)期不一致，但是卻能引發(fā)我們另一方面的思考，就是“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”，不論是在生活中或者學(xué)習(xí)上都應(yīng)如此。特別是廣大的教育工作者更應(yīng)該清楚地認(rèn)識(shí)和奉行這一點(diǎn)。要不斷的鞭策自己學(xué)習(xí)，與時(shí)俱進(jìn)，將新興的教育輔助工具及時(shí)地傳播到課堂，即使沒有條件購置儀器，也要普及它的概念及用處，像這個(gè)CO2與Ca（OH）2反應(yīng)的事件，如果老師當(dāng)初用手持技術(shù)的角度給我們講，我們也不會(huì)困擾這么多年，不過也不能責(zé)怪老師，反而給了我們一個(gè)啟示：學(xué)無止境，特別是要當(dāng)一名合格地老師，更應(yīng)時(shí)刻鞭策自己學(xué)習(xí)，才能更好的傳道授業(yè)解惑。

（責(zé)任編輯羅艷）