鄒麗丹

摘要：新時代的初中化學教學工作，需要廣大一線教師們高效地開展實驗探索，切實把實驗教學工作作為引導學生學習化學、在實踐中應用化學、掌握實驗基本技能的重要途徑，充分發(fā)揮化學實驗的育人功能。以人教版化學教材（五四制）教材九年級第三單元課題2“酸與堿的中和反應”為例，通過新舊探究方法的對比，展示數(shù)字化手持技術(shù)通過不同變量的分析，凸顯化學實驗的多重作用。

關(guān)鍵詞：初中化學；實驗教學；數(shù)字化；手持技術(shù)

化學實驗中原有的定性實驗，不再能滿足學生的探知需求，為了增質(zhì)提效，數(shù)字化實驗應運而生。數(shù)字化實驗是探究物質(zhì)及物質(zhì)間反應情況或程度的一種工具，將反應過程中的抽象或微觀的現(xiàn)象以直觀的數(shù)據(jù)或曲線等形式呈現(xiàn)，作為化學實驗教學的工具，可以創(chuàng)造出高效的學習環(huán)境，便于學生第一時間理解和分析實驗現(xiàn)象，掌握實驗過程和實驗原理，這對于化學實驗教學有著至關(guān)重要的作用。

一、數(shù)字化手持技術(shù)的應用背景

如今，科學技術(shù)飛速發(fā)展，科技能力不斷加強，我們的教學工作面臨著新的挑戰(zhàn)，尤其是在每章節(jié)的重難點突破方式上，需要滿足更高的學業(yè)質(zhì)量要求?；瘜W學科的特點是以實驗為基礎(chǔ)，通過對實驗現(xiàn)象的觀察、實驗結(jié)論的分析，學生可以走進物質(zhì)世界、揭示物質(zhì)奧秘。但不是所有的實驗都有明顯的現(xiàn)象，也不是所有的實驗都能通過物理性觀察得出結(jié)論。為了避免出現(xiàn)學生機械性記憶的情況，讓學生明白實驗原理，真正學習到實驗基本技能，化學實驗教學必須開發(fā)新思路，利用技術(shù)手段將化學實驗由繁入簡、由隱入顯，肩負起提升學生科學素養(yǎng)的使命。

“手持技術(shù)”也被稱為掌上實驗室，是由微電子技術(shù)和電腦兩者結(jié)合的數(shù)字化實驗技術(shù)，手持技術(shù)儀器一般包括：電腦、傳感器、數(shù)據(jù)采集器還有相應的軟件。手持技術(shù)能一同完成數(shù)據(jù)的采集和分析，以曲線的形式呈現(xiàn)在電腦上，具有直觀性、實時性、定量性等特點。將手持技術(shù)應用到初中的化學實驗教學和探究性學習中，能有效地轉(zhuǎn)變學生已往的抽象實驗、預設性實驗的學習方式，能簡化實驗的分析過程，利用直觀且客觀的數(shù)據(jù)及曲線等信息，更便于得到實驗結(jié)果。在培養(yǎng)學生的科學探究能力，形成化學觀念，有針對性地解決實際問題上，數(shù)字化手持技術(shù)的實驗探究，體現(xiàn)出了當下基礎(chǔ)教育改革的理念和思想。

二、數(shù)字化手持技術(shù)的應用策略

以統(tǒng)編版化學教材（五四制）九年級第三單元課題2“酸與堿的中和反應”的教學過程為例，在盛裝5$mLNaOH溶液的小燒杯中滴入無色酚酞溶液，燒杯中的溶液由無色變?yōu)榧t色，說明溶液是堿性的，再向此紅色溶液中逐滴加入稀鹽酸，邊加邊攪拌，至溶液由紅色變?yōu)闊o色為止，說明溶液此時已不顯堿性。學生通過觀察到溶液顏色的改變，推理判斷溶液中的NaOH已經(jīng)被消耗，從而證明NaOH與稀鹽酸發(fā)生了化學反應。通過反應物被耗盡，得到兩種物質(zhì)間反應的發(fā)生，學生通過定性和推理的方式得出結(jié)論，并沒有直觀獲取物質(zhì)減少的過程和被消耗的相關(guān)數(shù)據(jù)。此實驗的弊端是在NaOH被部分消耗的時候，無法證明反應物在減少，即教材上的實驗只能定性得到結(jié)果，實現(xiàn)不了一部分反應物參加反應的定量情況。

但如果利用數(shù)字化手持技術(shù)輔助教材實驗，由原始的定性變成定性和定量相結(jié)合，由原始的宏觀現(xiàn)象變成通過微觀反應來解釋宏觀現(xiàn)象，由抽象的實驗變成直觀的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)，采用宏微結(jié)合的思想，讓學生對實驗過程的理解更加充分。本實驗可以采用數(shù)字化手持技術(shù)，從體驗pH變化、溫度變化和電導率變化的過程，多角度呈現(xiàn)NaOH與稀鹽酸發(fā)生中和反應的現(xiàn)象。通過數(shù)字化手持技術(shù)獲得的實驗證據(jù)，有助于分析酸堿中和反應的實質(zhì)，進而形成認識復分解反應的微觀視角。中和反應中pH、溫度、電導率等變化的數(shù)值曲線實證，體現(xiàn)出化學實驗數(shù)據(jù)處理和分析的一般過程，初步形成研究無明顯現(xiàn)象反應的思維模型。

結(jié)合三個實驗，從不同的角度和量的變化，展示給學生最直觀的數(shù)據(jù)現(xiàn)象，得出酸堿中和反應的實質(zhì)是H+和OH-結(jié)合生成水分子，進而引導學生總結(jié)出研究無明顯現(xiàn)象反應的一般方法：反應物被消耗或耗盡。應用了數(shù)字化手持技術(shù)的化學實驗，把不同的物理量以變化曲線的形式展示出來，讓學生從多角度看到了NaOH與鹽酸反應的現(xiàn)象，學生更直觀地看到反應中物質(zhì)相關(guān)數(shù)據(jù)的變化過程，從而更深刻地理解了中和反應[2]。在定性的基礎(chǔ)上，在結(jié)合定量的分析得出反應能夠發(fā)生的結(jié)論。

三、結(jié)論與反思

《義務教育化學課程標準（2022年版）》中明確提出，輔助學生能用嚴謹性強、科學性強的語言和必要有效的信息技術(shù)手段合理描述并整理出探究的過程和結(jié)果，并能從多視角對常見的化學實驗進行全面地探討和分析?？梢姡瑪?shù)字化的手持技術(shù)作為提升課堂教學質(zhì)量的有力手段，可以為化學實驗的教學提質(zhì)增效。

用數(shù)字化手持技術(shù)實驗來理解物質(zhì)間的變化，能夠幫助學生建立研究無明顯現(xiàn)象反應的思維模型，將復雜實驗設計簡單化，讓學生基于數(shù)據(jù)曲線進行證據(jù)推理、實驗結(jié)論處理和分析?？梢哉f，數(shù)字化手持技術(shù)在化學實驗教學課堂中發(fā)揮的作用就是賦予了學生一雙可以透視物質(zhì)間反應的“眼睛”，讓化學實驗課堂變得簡單而有效[3]。

參考文獻：

[1]洪茲田，張賢金.基于核心素養(yǎng)的中考化學手持技術(shù)數(shù)字化實驗題探析[J].中小學實驗與裝備，2020，30（4）.

[2]魏明貴.項目式教學中運用手持技術(shù)數(shù)字化實驗的實踐[J]. 實驗教學與儀器，2023，40（8）.

[3]陳云華.依托學科核心素養(yǎng)構(gòu)建高效化學實驗課堂[J]. 讀寫算，2021（13）.

課題項目：黑龍江省教育科學研究“十四五”規(guī)劃2022年度一般課題“‘雙減背景下，初中化學課堂教學評價標準的實踐研究”（kt2022030216361381784）

見習編輯/張婷婷