数字化手持技术的学习后感

网站工作室

教育信息化是信息技术和教育教学不断融合发展的动态过程，是我国教育改革和发展的重要内容。随着教育信息化建设的推进和基础教育课程改革的深化，传统的知识感知与建构方式产生了重大变革，网络时代也为教育跳出某些固定模式提供了契机。手持技术便是之一，它是由数据采集器、传感器和配套的软件组成的实验技术系统，该系统可以定量地测量教育过程中涉及的各类科学数据，并通过计算机呈现可视的图像信息，实时综合地显示实验的变化过程。通过手持技术进行探究性学习，既体现了基础教育改革的思想与理念，又符合学生学习的认知规律。国内手持技术数字化实验与化学教学的融合起始于“研究案例”的开发。手持技术研究案例在早期化学教学实践中，体现出极为重要的理论与实践价值，但随着域内研究的不断发展，现阶段实验案例的开发越来越难，且案例层面的研究也无法满足新课程背景下手持技术与化学教学深度融合的需求。

手持技术研究案例是指利用手持技术开发的实验案例及其在教学中的应用。手持技术最早由华南师范大学钱扬义教授于1998年引入到国内化学教学领域。此后，随着域内研究人员对手持技术认识的逐渐深入，手持技术研究案例不断涌现。

例如1：通过学习手持技术数字化在以Cu-Zn-稀硫酸原电池与Zn和稀硫酸反应的比较实验为例，将原电池概念关键内涵转化为可测量的温度和电流概念的关联属性，利用温度传感器和电流传感器测量实验的热能和电能的变化，通过实验数据、曲线及其表征分析得到实验结论。

例如2：分子间作用力是把分子聚集在一起的作用力，是高中化学必修2及选修3“分子结构与性质”的核心概念，关于其大小的比较，教材中仅用一句话概括：相对分子质量越大，分子间作用力越大;分子的极性越大，分子间作用力也越大。由于分子间作用力不可直接测量，且高中阶段还没有涉及与分子间作用力本质内涵相关的原理，传统教学尚停留在学生对“分子间作用力”相关规律的机械记忆上。为了帮助学生从微观层面科学地感知和比较不同分子的分子间作用力大小，需将分子间作用力转化成学生可以感知到的认识水平，采用符合学生认知发展水平的手段进行教学。分子间作用力”经转化为“温度”曲线后，具有了可视性，手持技术可呈现出直观可视的温度曲线图像，学生通过图像可以直观地“看到”四种液态醇的温度下降速率顺序，进而通过视觉通道，感知它们的分子间作用力大小。学生对“分子间作用力”的认知，可通过实时比较四种相似物质蒸发时剩余液体的温度曲线而间接完成。四种液态醇的温度下降速率顺序为：甲醇>乙醇>正丙醇；正丁醇。通过分析可以得出，四种液态醇分子间作用力大小顺序为：正丁醇>正丙醇；乙醇；甲醇。学生表面上比较的是曲线变化，实质上比较的是分子间作用力以及分子结构——上述四种醇类，其分子间色散力是主要的分子间作用力，而分子间产生色散力的前提是分子发生变形，导致分子电荷分布不均匀并在内部形成瞬时偶极矩，因此，分子越易变形，分子间的色散力就越大。   

学生尽管在中学阶段尚不能理解分子间作用力的本质，但通过实验事实，并对曲线进行比较分析，有助于他们进一步印证理解教材中呈现的规律——组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大。

高中生因自身认知发展水平所限，对抽象知识的理解存在片面性（容易顾此失彼）和表面性（难以深度感知），手持技术实验中的同步比较“模型—路径—实验—数据—曲线”。可弥补高中生辩证逻辑思维发展的不足，便于学生理解，突破学生的瓶颈。