魏 鳳（福建省福清第一中學(xué)）

對(duì)于化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)而言，信息技術(shù)手段更是可以通過(guò)實(shí)景放大或虛擬演示的方法，能夠幫助學(xué)生建構(gòu)起關(guān)于化學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)生過(guò)程的理解?？v觀信息技術(shù)手段在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的運(yùn)用，其作用主要體現(xiàn)在幫助學(xué)生理解化學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)生的過(guò)程上。

一、手持技術(shù)有效支撐高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化

所謂手持技術(shù)，顧名思義，就是在掌上就可以操作的技術(shù)。它是由數(shù)據(jù)采集器、傳感器和配套的軟件組成的定量采集和處理數(shù)據(jù)系統(tǒng)。這一系統(tǒng)能與計(jì)算機(jī)連接，然后完成各種后期處理。

從目前實(shí)施的情況來(lái)看，手持技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于理科實(shí)驗(yàn)中。具體到高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，手持技術(shù)的作用也是非常明顯。其中主要的原因就在于，手持技術(shù)可以讓學(xué)生在化學(xué)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)，能夠更加充分更加準(zhǔn)確地感知實(shí)驗(yàn)發(fā)生的過(guò)程，形成更多的直覺(jué)性認(rèn)識(shí)，獲得關(guān)于化學(xué)實(shí)驗(yàn)的豐富表象。有了這些表象作為支撐，那么學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)生過(guò)程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)，乃至于每一個(gè)細(xì)節(jié)，都能夠做到心中有數(shù)。這樣學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上建構(gòu)出來(lái)的化學(xué)知識(shí)，就會(huì)有高度的認(rèn)同。這種認(rèn)同意味著對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)生前后的邏輯關(guān)系能夠順利建立，因此也就能夠更好地對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)所對(duì)應(yīng)的知識(shí)進(jìn)行內(nèi)化、理解與運(yùn)用。

手持技術(shù)對(duì)高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)的支撐優(yōu)化作用，可以從如下兩個(gè)方面來(lái)理解：

其一，手持技術(shù)的硬件核心是數(shù)據(jù)采集器和傳感器，軟件核心是數(shù)據(jù)處理軟件。由于數(shù)據(jù)采集器以及傳感器體積較小，因此可以手持操作，這樣的便攜性能可以讓師生在化學(xué)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中有更加便捷的運(yùn)用?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)的一個(gè)重要任務(wù)，就是觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。如果實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集完全依賴于學(xué)生的視覺(jué)通道或者簡(jiǎn)單的測(cè)量工具，則有可能會(huì)形成較大的誤差。相比較而言，手持技術(shù)就可以規(guī)避這一缺點(diǎn)。其通過(guò)數(shù)據(jù)采集器和傳感器，可以將實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確地采集，并且反映到數(shù)據(jù)處理軟件當(dāng)中，可以讓學(xué)生基于化學(xué)實(shí)驗(yàn)的分析，有一個(gè)堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

其二，手持技術(shù)的引入，可以讓化學(xué)實(shí)驗(yàn)的空間得到拓展。高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，有一些實(shí)驗(yàn)需要在較大的空間內(nèi)進(jìn)行，而傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段并不能支撐更大的空間；有一些實(shí)驗(yàn)的過(guò)程比較復(fù)雜，從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象到實(shí)驗(yàn)結(jié)果之間有著多個(gè)環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的教學(xué)手段難以表征這些環(huán)節(jié)的關(guān)系。相比較而言，手持技術(shù)的便攜性，既可以滿足化學(xué)空間的需要，更可以在化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)果之間形成相對(duì)簡(jiǎn)單的邏輯對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而化解那些不是非常必要的數(shù)據(jù)處理工作的難度。

二、手持技術(shù)在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用例析

通過(guò)上述兩點(diǎn)分析可以發(fā)現(xiàn)，手持技術(shù)對(duì)高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的價(jià)值是巨大的。作為當(dāng)下的化學(xué)教師，應(yīng)當(dāng)努力學(xué)習(xí)并掌握手持技術(shù)的運(yùn)用，從而開(kāi)辟出一片更為廣闊的實(shí)驗(yàn)教學(xué)空間。

在運(yùn)用手持技術(shù)來(lái)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過(guò)程中，教師首先要有一個(gè)準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)，這就是手持技術(shù)本質(zhì)上是一種教學(xué)手段，其目的是促進(jìn)學(xué)生通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的感知與數(shù)據(jù)運(yùn)算來(lái)建構(gòu)起化學(xué)知識(shí)及其相關(guān)的體系。一般認(rèn)為，基于手持技術(shù)去研究學(xué)生的認(rèn)知過(guò)程，可以通過(guò)TQVC概念認(rèn)知模型來(lái)理解。這一模型包括轉(zhuǎn)化（Transformation），量化感知（Quantitative Perception），視覺(jué)感知（Visual Perception），比較（Compare）概念認(rèn)知模型。應(yīng)當(dāng)說(shuō)概念教學(xué)是化學(xué)知識(shí)教學(xué)的基礎(chǔ)，建立概念也是化學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要目的。在手持技術(shù)運(yùn)用的過(guò)程當(dāng)中，借助于這一模型來(lái)促進(jìn)學(xué)生理解化學(xué)實(shí)驗(yàn)、建構(gòu)化學(xué)知識(shí)，這是教學(xué)手段與教學(xué)理論相互促進(jìn)、相輔相成的體現(xiàn)。

例如，蘇教版高中化學(xué)中，有“加碘鹽中碘元素的檢驗(yàn)”這一實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備的過(guò)程中，要讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到碘在加碘鹽中是以IO3-的形式存在的；也要讓學(xué)生知道在酸性條件下，IO3-與I-會(huì)發(fā)生這樣的反應(yīng)：IO3

-+5I-+6H+=3I2+3H2O。認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)之后，在實(shí)驗(yàn)中可以選擇自來(lái)水、碘化鉀淀粉試紙、白糖、白醋、白酒來(lái)完成實(shí)驗(yàn)。

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)是通過(guò)碘化鉀淀粉試紙來(lái)判斷有無(wú)碘元素，而利用手持技術(shù)來(lái)完成這一實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，可以在實(shí)驗(yàn)發(fā)生的時(shí)候?qū)?shù)據(jù)采集器置入容器當(dāng)中，更加準(zhǔn)確地判斷出碘元素的含量。這是一個(gè)從定量走向定性的過(guò)程，從粗糙走向精細(xì)的過(guò)程。利用離子傳感器、色度傳感器以及pH值傳感器等等，可以采集到加碘鹽中碘元素的具體數(shù)據(jù)。當(dāng)這些數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)處理軟件中時(shí)，那么計(jì)算機(jī)就可以借助于其強(qiáng)大的運(yùn)算與數(shù)據(jù)處理功能，來(lái)顯示實(shí)驗(yàn)過(guò)程的動(dòng)態(tài)，從而讓學(xué)生既觀察到一個(gè)明顯的實(shí)驗(yàn)變化過(guò)程，同時(shí)又能夠接受最終的結(jié)論。

用上述TQVC概念認(rèn)知模型來(lái)理解“加碘鹽中碘元素的檢驗(yàn)”這一實(shí)驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)通過(guò)手勢(shì)技術(shù)的運(yùn)用，學(xué)生能夠充分感受到其中的轉(zhuǎn)化過(guò)程。當(dāng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與過(guò)程轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)處理軟件中的數(shù)據(jù)或者圖像時(shí)，學(xué)生的思維對(duì)象也就發(fā)生了相應(yīng)的轉(zhuǎn)化；而當(dāng)數(shù)據(jù)處理軟件帶來(lái)了具體的數(shù)據(jù)時(shí)，學(xué)生也就形成了量化感知。這一量化感知是建立在視覺(jué)感知的基礎(chǔ)之上的。有了這些感知，學(xué)生自然也就會(huì)進(jìn)行比較，最終建立起了關(guān)于“加碘鹽中碘元素的檢驗(yàn)”的認(rèn)知模型，從而也就深化了對(duì)這一知識(shí)的理解。

事實(shí)表明，手持技術(shù)在類似于此的化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，都能夠起到重要的作用。看似簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，在手持技術(shù)的加持之下，不僅可以發(fā)現(xiàn)更多的奧秘，一些復(fù)雜的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，也變得更加通俗易懂。

三、手持技術(shù)在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用再述

盡管手持技術(shù)是一個(gè)相對(duì)較新的教學(xué)手段，但是，卻使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)有一個(gè)更為廣闊的空間。盡管從操作過(guò)程角度來(lái)看，要想一下子接受手持技術(shù)，可能還會(huì)面臨著一些傳統(tǒng)習(xí)慣的挑戰(zhàn)。但是不可否認(rèn)的是，基于數(shù)字化手持技術(shù)的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，對(duì)于教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)有明顯的促進(jìn)作用。

在深化教育課程改革和強(qiáng)調(diào)著力培育核心素養(yǎng)學(xué)科素養(yǎng)的形勢(shì)背景之下，作為高中化學(xué)教師，要充分認(rèn)識(shí)到手持技術(shù)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的重要價(jià)值，盡快接受這一新生事物。在運(yùn)用手持技術(shù)的時(shí)候，要結(jié)合對(duì)學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)的把握來(lái)進(jìn)行，當(dāng)手持技術(shù)這一手段的運(yùn)用能夠促進(jìn)學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展時(shí)，手持技術(shù)在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的價(jià)值也就充分體現(xiàn)出來(lái)了。這個(gè)價(jià)值既是面向教師的，也是面向?qū)W生的。通過(guò)手持技術(shù)的運(yùn)用，學(xué)生不僅能夠感覺(jué)到科學(xué)技術(shù)的魅力，深化對(duì)化學(xué)知識(shí)的理解，而且也從而提升自身的化學(xué)素養(yǎng)以及科技素養(yǎng)。