劉海民

（赤峰二中 內(nèi)蒙古赤峰 024000）

化學(xué)是在微觀層面上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、變化及合成規(guī)律的，以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。化學(xué)核心素養(yǎng)中“宏觀辨識(shí)與微觀探析”，“變化觀念與平衡思想”是化學(xué)學(xué)科思維方式和化學(xué)學(xué)科思想。高考新評(píng)價(jià)體系“一體四層四翼”，具體到化學(xué)學(xué)科能力包括“接收、吸收、整合化學(xué)信息的能力”，其中具體內(nèi)容有：“通過(guò)對(duì)自然界、社會(huì)、生產(chǎn)、生活中的化學(xué)現(xiàn)象的觀察，以及對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)物、模型的觀察，對(duì)圖形、圖表的閱讀，獲取有關(guān)的感性知識(shí)和印象，并進(jìn)行初步加工、吸收、有序存儲(chǔ)?！薄皬奶峁┑男滦畔⒅?，準(zhǔn)確地提取實(shí)質(zhì)性內(nèi)容，并與已知知識(shí)整合，重組為新知識(shí)塊。”對(duì)教材中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不直觀，不明顯，學(xué)生印象不深刻，如：速度較快的反應(yīng)、有危險(xiǎn)性的實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)有條件難以實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)、涉及微觀粒子的反應(yīng)原理的解釋等，在教學(xué)上如果應(yīng)用DIS技術(shù)、VR和AR技術(shù)、手持技術(shù)、計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)等可以幫助學(xué)生進(jìn)行宏觀辯識(shí)，進(jìn)而理解微觀本質(zhì)。[1]

Na與水反應(yīng)中鈉塊在水面上升又下降的過(guò)程是很快完成的。一般常規(guī)實(shí)驗(yàn)演示不利觀察。在電子實(shí)驗(yàn)室學(xué)生利用高拍儀將其過(guò)程錄制然后在班級(jí)觸控一體機(jī)上播放可以放慢速度，反復(fù)觀察，學(xué)生自己制做視頻興趣高，觀察分析到位，理解深刻。[2]

電是科學(xué)研究中非常重要的一種現(xiàn)象，19世紀(jì)，人們還沒(méi)有掌握先進(jìn)的技術(shù)手段，當(dāng)時(shí)的電學(xué)手段及其引發(fā)的導(dǎo)電實(shí)驗(yàn)的分析方法帶領(lǐng)早期化學(xué)家們深入到了微觀世界的研究。法拉第以及阿累尼烏斯之所以都提出了自己富有創(chuàng)造性的離子觀，都是因?yàn)樗麄兘柚艘詫?dǎo)電實(shí)驗(yàn)為核心的方法體系，借助于導(dǎo)電實(shí)驗(yàn)的一系列對(duì)比分析及邏輯推理一步步深入到物質(zhì)構(gòu)成和物質(zhì)反應(yīng)的微觀世界。導(dǎo)電的實(shí)驗(yàn)手段與發(fā)明于20世紀(jì)80年代的掃描隧道顯微鏡對(duì)人們研究物質(zhì)微觀世界的功用甚至是同等重要的。中學(xué)化學(xué)教學(xué)中，我們無(wú)法利用掃描隧道顯微鏡，但我們完全有可能借助導(dǎo)電實(shí)驗(yàn)的分析方法引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展豐富的想象，從而進(jìn)入微觀世界的分析。如電解質(zhì)導(dǎo)電及強(qiáng)弱一節(jié)的教學(xué)，為了讓學(xué)生直觀感受，可以用電流表對(duì)不同電解質(zhì)溶液進(jìn)行導(dǎo)電檢測(cè)（電流表（A），選用量程：0—0.6A）并將測(cè)量結(jié)果直接連結(jié)到觸控一體機(jī)上，然后再讓學(xué)生從微觀上進(jìn)行辨析，畫出微觀示意圖，即把溶液中微粒種類和數(shù)目關(guān)系采用畫圖的方式，用化學(xué)符號(hào)及不同的形狀，甚至不同的顏色來(lái)表示各種微粒，在表示不同微粒數(shù)目關(guān)系時(shí)象征性的畫出微粒數(shù)目，有利于學(xué)生從微觀角度理清水溶液中微粒的行為，進(jìn)一步發(fā)展學(xué)生對(duì)于“微粒觀”不同維度的認(rèn)識(shí)。

《化學(xué)反應(yīng)原理》教材中鐵的吸氧腐蝕通過(guò)壓強(qiáng)變化來(lái)說(shuō)明反應(yīng)發(fā)生了，這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，而利用DIS壓強(qiáng)傳感器，能夠迅速地測(cè)定試管中壓強(qiáng)的變化。在大試管內(nèi)壁套一層濾紙，并用 0.1mol/L 的 NaCl 溶液潤(rùn)濕，撒上 1g 鐵粉，再撒上 2g 炭粉（這樣配比反應(yīng)快），然后用壓強(qiáng)傳感器得到數(shù)據(jù)圖，進(jìn)而得出結(jié)論：在氯化鈉溶液存在下，鋼鐵發(fā)生了吸氧腐蝕，使大試管內(nèi)壓強(qiáng)下降。也可用DIS 傳感器測(cè)定試管中 O2濃度變化或檢測(cè)電流產(chǎn)生來(lái)得出結(jié)論。

在壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響教學(xué)中，將裝有 20mLNO2氣體的針筒在t1時(shí)迅速壓縮至 10mL 處并保持不動(dòng)，先讓學(xué)生分析畫出的 p-t 圖。然后給出用DIS 傳感技術(shù)繪制的圖像：

引導(dǎo)學(xué)生與該圖進(jìn)行對(duì)比和探究，最后以“小尖角蘊(yùn)含大文章”的科學(xué)精神對(duì)學(xué)生進(jìn)行鼓勵(lì)。這樣學(xué)生對(duì)壓縮二氧化氮后氣體的顏色變化描述再不會(huì)出錯(cuò)誤了。

DIS傳感技術(shù)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用具有廣闊前景，測(cè)電導(dǎo)率、測(cè)酸堿中和時(shí)pH的變化，在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯時(shí)，借助技術(shù)將實(shí)驗(yàn)結(jié)果呈現(xiàn)出來(lái)，對(duì)學(xué)生分析和理解起到事半功倍的作用。

當(dāng)下，虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)無(wú)疑是最為火熱的主題得到社會(huì)各界的認(rèn)可，并引起教育界高度重視。以VR/AR為代表的“沉浸體驗(yàn)式教育研究”已經(jīng)成為未來(lái)教育和體驗(yàn)式學(xué)習(xí)的新范式。為此我們讓學(xué)生用VR、AR技術(shù)感受霧霾，直觀感受環(huán)境污染給人們帶來(lái)的害處，進(jìn)而分析形成原因，解決方案，形成項(xiàng)目學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中樹(shù)立科學(xué)精神和社會(huì)責(zé)任。

手持技術(shù)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中也被越來(lái)越多的使用，在烴的化學(xué)性質(zhì)學(xué)習(xí)中，甲烷和氯氣在光照下的取代非常重要，但這個(gè)實(shí)驗(yàn)條件要求高，有一定危險(xiǎn)性，我們用類比的方法，并考慮到苯和液溴反應(yīng)的條件現(xiàn)象很明顯，在課堂教學(xué)中將其改為煤油和液溴的分小組實(shí)驗(yàn)：課前將裝有煤油和液溴等化學(xué)用品微型實(shí)驗(yàn)盒，分發(fā)給每個(gè)小組的學(xué)生，實(shí)驗(yàn)時(shí)用針筒吸10mL液溴到盛有煤油的燒杯中，由于液溴密度大于煤油，所以沉入底部，很壯觀，用手機(jī)電筒做光源，放在燒杯底部照射，用高拍儀拍下反應(yīng)的現(xiàn)象。學(xué)生合作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究、觀察、記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，發(fā)展學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力，然后進(jìn)行交流討論、小組匯報(bào)、驗(yàn)證產(chǎn)物，得出結(jié)論，書寫化學(xué)方程式，發(fā)展學(xué)生基于證據(jù)推理物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的能力，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣激增，最后進(jìn)一步進(jìn)行拓展，介紹烷烴取代反應(yīng)的應(yīng)用，關(guān)注化學(xué)前沿。

由于微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器具有小巧便攜、不易破碎、液體試劑在多用滴管中不易流出等優(yōu)點(diǎn)為改革化學(xué)課堂教學(xué)提供了方便與可能。

利用3DMAX軟件對(duì)烷烴的自由取代基，烯烴的親電加成，鹵代烴的親核取代及消除，羰基的親核加成，羧酸衍生物的親核加成及消除等主要的有機(jī)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理均可進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，能生動(dòng)、直觀地表現(xiàn)有機(jī)反應(yīng)中化學(xué)鍵的斷裂和生成，結(jié)構(gòu)的變化以及中間體的生成等，可加深學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解，具有很好的教學(xué)效果。