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摘要:随着高中化学课程标准的改革,数字化实验辅助实验教学的要求已经在教学中开展了不同程度的研究与运用。数字化实验不仅是科学技术进步的重要体现,更为重要的是能不断推动化学课堂教学的革新,让学生更好的掌握化学原理,走进化学的知识殿堂。本文就应用手持技术数字化实验助力高中化学课堂——以金属的腐蚀与防护为例进行探究。
关键词:高中化学;手持技术;数字化实验
前言
手持数字化实验在化学实验的运用效果比较显著,不仅能加强信息技术与教育教学的融合,还能助力培养学生的实验技能和科学研究素养。在现阶段的手持数字化在化学实验中的运用情况来看,主要是对化学实验的实验设计、数据处理、实验过程以及教学过程等方面都有很大的推动作用。这些教学过程的优化能够很大程度上解决高中化学实验中很多抽象的问题,极大的提高学生的理解能力。
一、手持技术数字化实验研究现状
(一)国外手持技术数字化实验研究现状
就国外很多发达国家来说,手持数字化技术在上世纪80年代已经有了很多的运用。而且,随着科学技术的不断进步,手持数字化的实验设备的各项功能也越来越完善,进一步推广手持数字化的运用。在美国,应用手持技术对比尔定律、化学反应速率与平衡等的实验研究,能在很大程度上推动实验案例的开发和创新。
(二)国内手持技术数字化实验研究现状
手持技术数字化在我国的演技和运用相对来说起步稍晚,尽管目前的局面相对薄弱,但也形成了一定的发展规模。在上世纪末,我国的台湾以及香港的部分学校率先做出历史性的研究突破,主张将手持技术运用到中学的课堂教学活动中,这一举措大大促进了手持技术的发展。在之后的几十年间,我国的内陆发达地区也展开了了手持技术在中学课堂中的运用研究,不仅如此,在研究过程中还开发设计了一系列的手持技术校本实验探究课。
二、手持技术数字化实验介绍
(一)手持数字化工作原理示意图(以测定锌与稀硫酸反应的压强的装置为例)
(二)什么是手持技术实验
手持技术实验主要有三部分构成:(1)手持技术(掌上技术):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。(2)掌上实验室:由手持技术与网络技术构成的现代科学实验,因为用到的手持技术仪器体积小便携,在手掌上可以操作使用,所以命名为“掌上实验室”(3)传感器技术:通过各种传感器与数据采集器连接把你想要数据在终端上显示。比如压强传感器、温度传感器、湿度传感器等。
三、手持技术实验在化学课堂中的应用方法
(一)教学中建立思维线和知识线
手持技术的运用的一个大前提就是学生要深入理解实验原理,明白实验步骤,最终才能将手持数字化技术在实验中的运用效果发挥到最好。
例如,在“金属腐蚀与防护”本课教学过程中,本次课的教学目标是:学生能够掌握金属腐蚀的化学原理;学生能够明白生活中存在金属的腐蚀与防护,学习之后能够在生活中加以运用。为了让学生更好的理解本次课程中的实验,需要建立好一个知识线:案例展示:生活中存在金属腐蚀;引导探究:金属腐蚀的原理并建立模型;迁移应用:应用模型解决实际问题。除此之外,还要让学生有一个思维线:初步了解:初步了解原电池;深入学习:进一步学习原电池、电解池;综合应用:应用电化学原理和氧化还原理论解决实际问题。通过这两条学习思路的建立,学生学习的时候就会更加通透,最终的手持技术数字化运用的效果才会更好。
(二)利用数字化做好课程导入
对于一堂课是否能够吸引学生的学习兴趣,是否能够实现高效课堂,其中的评价不仅要看学生的学习效果,还要看教师的教学设计。如果一开始就有一个良好的开端,将学生的注意力都集中到课堂上,那么接下来的教学就会有事半功倍的效果。在设计新课的导入部分时,教师可以根据学生的学习特点来进行结合,将课堂教学内容和实际生活运用联系起来,让学生发现学习化学也是很有趣的,这样,学生学习的积极性和主动性就会大大提高,遇到问题时就不会轻言放弃。
例如,在“金属腐蚀与防护”本课教学过程中,新课的导入教师可以播放央视采访港珠澳大桥建设者的视频。学生观看视频之后,引导学生从建设者回答记者的问题中提取两个大桥防护信息。接下来进一步追问:“刷油漆的目的是什么?”第一个问题主要是让学生知道隔绝氧气可以防止金属腐蚀。学生明白刷油漆的作用之后再提出一个问题:“氧气起到什么作用?”这一个问题的提出则是要通过学生的回答引出化学腐蚀的新课教学。本次课的课程导入既能让学生感受国家的发展与进步,还能通过视频和问题的结合将学生引入到新课的教学内容中,大大激发学生的学习兴趣,也为之后的手持数字化实验奠定了一定的基础。
(三)利用数字化明确感受实验过程
例如,在“金属电化学腐蚀”实验教学中,本次实验的教学目标是: 学生能够掌握:负极失电子 Fe - 2e- = Fe2+ 利用鐵氰化钾检验;学生能够重点探究正极得电子的物质:H+(2H+ +2e-=H2)或者O2(O2+4e-+2H2O= 4OH-)
学生学会重新分析正极得电子物质,根据上述实验分析消耗装置的气体导致压强减小。在本次实验的教学过程中,学生首先在老师引导下进行分组实验,充分感受现代科技对化学实验过程的帮助,深入理解吸氧腐蚀的概念。在之前的实验(教材吸氧腐蚀)只能说明压强减小消耗了气体,没有充分证据说明实验过程中消耗氧气。当加入手持技术之后,手持技术数字化实验利用氧气传感器测量氧气含量变化,能充分证明消耗了氧气,这样也能加深学生对吸氧腐蚀概念的理解。
总结
手持技术数字化实验在教学中的辅助作用是显而易见的,不仅能使实验探究的证据更加充分,还能进一步增加化学课堂的探究趣味,深入激发学生学习化学知识的兴趣。
参考文献:
[1]侯之光.数字化手持技术在高中化学教学中的应用[J].现代盐化工,2020,47(06):149-150.
关键词:高中化学;手持技术;数字化实验
前言
手持数字化实验在化学实验的运用效果比较显著,不仅能加强信息技术与教育教学的融合,还能助力培养学生的实验技能和科学研究素养。在现阶段的手持数字化在化学实验中的运用情况来看,主要是对化学实验的实验设计、数据处理、实验过程以及教学过程等方面都有很大的推动作用。这些教学过程的优化能够很大程度上解决高中化学实验中很多抽象的问题,极大的提高学生的理解能力。
一、手持技术数字化实验研究现状
(一)国外手持技术数字化实验研究现状
就国外很多发达国家来说,手持数字化技术在上世纪80年代已经有了很多的运用。而且,随着科学技术的不断进步,手持数字化的实验设备的各项功能也越来越完善,进一步推广手持数字化的运用。在美国,应用手持技术对比尔定律、化学反应速率与平衡等的实验研究,能在很大程度上推动实验案例的开发和创新。
(二)国内手持技术数字化实验研究现状
手持技术数字化在我国的演技和运用相对来说起步稍晚,尽管目前的局面相对薄弱,但也形成了一定的发展规模。在上世纪末,我国的台湾以及香港的部分学校率先做出历史性的研究突破,主张将手持技术运用到中学的课堂教学活动中,这一举措大大促进了手持技术的发展。在之后的几十年间,我国的内陆发达地区也展开了了手持技术在中学课堂中的运用研究,不仅如此,在研究过程中还开发设计了一系列的手持技术校本实验探究课。
二、手持技术数字化实验介绍
(一)手持数字化工作原理示意图(以测定锌与稀硫酸反应的压强的装置为例)
(二)什么是手持技术实验
手持技术实验主要有三部分构成:(1)手持技术(掌上技术):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。(2)掌上实验室:由手持技术与网络技术构成的现代科学实验,因为用到的手持技术仪器体积小便携,在手掌上可以操作使用,所以命名为“掌上实验室”(3)传感器技术:通过各种传感器与数据采集器连接把你想要数据在终端上显示。比如压强传感器、温度传感器、湿度传感器等。
三、手持技术实验在化学课堂中的应用方法
(一)教学中建立思维线和知识线
手持技术的运用的一个大前提就是学生要深入理解实验原理,明白实验步骤,最终才能将手持数字化技术在实验中的运用效果发挥到最好。
例如,在“金属腐蚀与防护”本课教学过程中,本次课的教学目标是:学生能够掌握金属腐蚀的化学原理;学生能够明白生活中存在金属的腐蚀与防护,学习之后能够在生活中加以运用。为了让学生更好的理解本次课程中的实验,需要建立好一个知识线:案例展示:生活中存在金属腐蚀;引导探究:金属腐蚀的原理并建立模型;迁移应用:应用模型解决实际问题。除此之外,还要让学生有一个思维线:初步了解:初步了解原电池;深入学习:进一步学习原电池、电解池;综合应用:应用电化学原理和氧化还原理论解决实际问题。通过这两条学习思路的建立,学生学习的时候就会更加通透,最终的手持技术数字化运用的效果才会更好。
(二)利用数字化做好课程导入
对于一堂课是否能够吸引学生的学习兴趣,是否能够实现高效课堂,其中的评价不仅要看学生的学习效果,还要看教师的教学设计。如果一开始就有一个良好的开端,将学生的注意力都集中到课堂上,那么接下来的教学就会有事半功倍的效果。在设计新课的导入部分时,教师可以根据学生的学习特点来进行结合,将课堂教学内容和实际生活运用联系起来,让学生发现学习化学也是很有趣的,这样,学生学习的积极性和主动性就会大大提高,遇到问题时就不会轻言放弃。
例如,在“金属腐蚀与防护”本课教学过程中,新课的导入教师可以播放央视采访港珠澳大桥建设者的视频。学生观看视频之后,引导学生从建设者回答记者的问题中提取两个大桥防护信息。接下来进一步追问:“刷油漆的目的是什么?”第一个问题主要是让学生知道隔绝氧气可以防止金属腐蚀。学生明白刷油漆的作用之后再提出一个问题:“氧气起到什么作用?”这一个问题的提出则是要通过学生的回答引出化学腐蚀的新课教学。本次课的课程导入既能让学生感受国家的发展与进步,还能通过视频和问题的结合将学生引入到新课的教学内容中,大大激发学生的学习兴趣,也为之后的手持数字化实验奠定了一定的基础。
(三)利用数字化明确感受实验过程
例如,在“金属电化学腐蚀”实验教学中,本次实验的教学目标是: 学生能够掌握:负极失电子 Fe - 2e- = Fe2+ 利用鐵氰化钾检验;学生能够重点探究正极得电子的物质:H+(2H+ +2e-=H2)或者O2(O2+4e-+2H2O= 4OH-)
学生学会重新分析正极得电子物质,根据上述实验分析消耗装置的气体导致压强减小。在本次实验的教学过程中,学生首先在老师引导下进行分组实验,充分感受现代科技对化学实验过程的帮助,深入理解吸氧腐蚀的概念。在之前的实验(教材吸氧腐蚀)只能说明压强减小消耗了气体,没有充分证据说明实验过程中消耗氧气。当加入手持技术之后,手持技术数字化实验利用氧气传感器测量氧气含量变化,能充分证明消耗了氧气,这样也能加深学生对吸氧腐蚀概念的理解。
总结
手持技术数字化实验在教学中的辅助作用是显而易见的,不仅能使实验探究的证据更加充分,还能进一步增加化学课堂的探究趣味,深入激发学生学习化学知识的兴趣。
参考文献:
[1]侯之光.数字化手持技术在高中化学教学中的应用[J].现代盐化工,2020,47(06):149-150.