【摘要】 2010年國務院常務會議審議并通過《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010－2020年）》，明確提出“信息技術對教育發(fā)展具有革命性影響”。隨著課程改革的不斷深入，信息技術教育在中小學課程結構中占據了重要地位。科學技術飛速發(fā)展的今天，應將信息技術應用于教學，優(yōu)化教學過程，培養(yǎng)和提高學生的信息素養(yǎng)能力。手持技術是現(xiàn)代科學技術發(fā)展的產物，為學生的科學探究活動提供了強大的技術支持。在查閱大量文獻后發(fā)現(xiàn)：大多數(shù)手持技術的案例開發(fā)只涉及一種傳感器，沒能充分發(fā)揮手持技術的功能。為推進手持技術在中學化學教學中的應用，本文利用手持技術開發(fā)了基于手持技術的人體呼出氣體的測定、基于手持技術的空氣中氧氣含量測定、基于手持技術測定溫度對氫氟酸電離的影響、基于手持技術物質分子間作用力比較、手持技術在相關鋁的化合物間轉化應用等案例。手持技術應用于實驗可以還原實驗的本質，使實驗過程更加直觀，可以定性、定量研究化學實驗，提高教學效率。本文選取貴陽市五一學校九年級（1）班學生作為研究對象，將手持技術應用于探究人體呼出氣體和空氣中氧氣含量測定的教學中。為檢驗教學的實踐效果，采用觀察法、訪談法等對學生進行調查。結果顯示：手持技術的應用對激發(fā)學生學習興趣、提高學生的綜合能力等方面有很大影響。通過手持技術的教學實踐，論文最后提出自己在手持技術教學中的一些見解，希望能給利用手持技術進行教學的中學教師提供一些參考。 

第一章  問題的提出 

新一輪的課程改革從課程性質、課程理念、課程目標、課程內容標準等幾個方面進行了改革。新課程的設置主要是通過提升學生在知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度價值觀等方面的綜合能力，最終以達到提高學生的科學素養(yǎng)能力為宗旨。在教學中要為學生提供盡可能多的機會學習科學探究的方法，在“做中學”中知道科學探究過程，體會科學探究的樂趣，逐漸養(yǎng)成嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，獲得科學的方法。手持技術儀器有多種傳感器，可以測定物理、生物及化學的相關量的變化，手持技術擁有強大的技術系統(tǒng)支持學生的科學探究活動，作為一種功能強大的實驗工具、一種現(xiàn)代科學技術的產物應用于教學，更加方便學生的學習，提高了學生學習的效率。手持技術是現(xiàn)代科學技術與教育結合的產物，將其應用于教學，符合新一輪課程改革的要求。 上海市中學化學課程標準明確指出:學生要學會運用信息技術進行學習，提倡信息技術教育環(huán)境下師生互動的學習方式，讓學生通過圖形計算器或掌上電腦、傳感技術（即手持技術）進行自主學習，提高教育教學效率[1]。上海市的化學課程標準將手持技術在化學教學中的應用提到了一定高度，說明在信息技術時代，手持技術對學生學習的影響不可小視。手持技術應用于化學教學為學生的科學探究提供了技術支持，可以對問題從不同角度、不同層次進行探究，滿足不同層次學生的需求，從而豐富和完善學生的知識結構和認知體系。
..........

第二章  手持技術簡介 

2.1 手持技術工作原理
手持技術是由傳感器、數(shù)據采集器、接口設備以及相配套的軟件組成的驗技術系統(tǒng)，可以實現(xiàn)數(shù)據和圖像相結合，最終將圖像呈現(xiàn)在電腦屏幕上，因手持技術儀器體積一般較小，顧這套實驗技術系統(tǒng)被形象地稱為“手持技術”。手持技術的核心部件是傳感器，傳感器是把可識別的各種物理、生物、化學等相關量精確地變換為電信號,[15]再經電子電路或計算機進行處理,從而達到對這些相關量進行檢測的和控制。手持技術就是通過傳感器去識別物理、化學、生物等物理量，將這些物理量轉化成電信號，在通過數(shù)據采集器及配套軟件將這些電信號轉化為數(shù)字并能以數(shù)圖結合的方式呈現(xiàn)在計算機屏幕上。 

2.2 手持技術的特點
手持技術與傳統(tǒng)實驗技術手段不同，它擁有強大的后期數(shù)據處理功能，能夠實現(xiàn)數(shù)圖的結合，圖像自動生成，手持技術應用于教學中，有助于加強學生信息獲取、加工、處理等方面的能力。此外，手持技術還具有以下顯著特點： （1）便攜：手持技術儀器（采集器、傳感器）一般體積較小，方便攜帶，可以讓學生在任何地方做相關的研究，采集器不僅能夠采集實驗數(shù)據還能儲存實驗數(shù)據，保障了后期實驗結論的得出。 （2）實時：手持技術能夠快速采集實驗過程中實驗數(shù)據，數(shù)據的變化過程與實驗過程同步，在采集數(shù)據的過程中，可以根據需要設置采集頻率及數(shù)據采集的時間、個數(shù)等。 （3）準確：采集器采集數(shù)據都是經過傳感器感知的物理量處理后輸出的電信號，結果準確，例如pH傳感器測量的pH值可以精確到0.01。 （4）直觀：采集器所采集的數(shù)據可以通過相配套的軟件以圖像、表格等多種方式自動生成，直觀地呈現(xiàn)在計算機屏幕上。 （5）綜合：手持技術儀器有多種數(shù)學、物理、化學、生物等相關的傳感器，且一個數(shù)據采集器可以同時連接四個不同類型的傳感器，可對實驗進行多因素綜合探究，豐富實驗內容。

第三章  教育理論基礎 .......11

3.1 建構主義的學習觀............................11

3.2 建構主義的教學觀........................ 11

3.3 最近發(fā)展區(qū)理論.................... 11

第四章  基于手持技術的案例開發(fā)............12

4.1 基于手持技術的人體呼出氣體的測定......................... 13

4.2 基于手持技術的空氣中氧氣含量測定......................... 15

4.3 手持技術在相關鋁的化合物間轉化應用.......................18

第五章  基于手持技術的教學實踐研究..............27

5.1 制定研究計劃.....................27

5.1.1 研究目標........................27

第五章  基于手持技術的教學實踐研究 

5.1 制定研究計劃
（1）九年級化學是化學學習的啟蒙階段，若將用手持技術應用于教學，能夠增強學生學習化學的興趣。九年級學生剛接觸化學，相關知識儲備還比較薄弱，為此選擇實驗操作簡單的人教版“人體呼出氣體的探究”，簡單運用手持技術來探究人體呼出氣體。
（2）空氣中氧氣含量測定是人教版九年級化學上冊第二單元課題 1 的內容，學生第一次接觸研究化學的一種重要方法——定量研究。若將手持技術引進該實驗，可以還原實驗的微觀過程。在空氣成分測定的實驗中引入手持技術，還可以讓學生感受現(xiàn)代科學技術所帶來的改變，體會科學技術的力量，從而激發(fā)學生學習的動力，增強學生的社會責任感。 

5.2 教學過程實施
本堂課利用拉瓦錫發(fā)現(xiàn)空氣成分的化學史引入，學生可以體會化學是一門古老的學科，科學的每一步發(fā)展都經歷了一個漫長的過程。在了解拉瓦錫的實驗后，同學們積極思考，踴躍發(fā)言，課堂氣氛十分活躍。學生興趣大增，對這種新儀器非常的好奇。在白磷燃燒過程中，氧氣傳感器把燃燒過程中氧氣含量及時地在“數(shù)字化實驗探究實驗室”界面上自動生成圖像，將學生肉眼觀察不到的現(xiàn)象實時地呈現(xiàn)出來，學生會清楚的知道白磷燃燒是和空氣中的氧氣發(fā)生了化學變化，壓強的減小是由于燃燒過程中氧氣被消耗而引起的。手持技術能夠實時反映出體系相關物理量的變化，學生對這種既能及時測量氧氣含量變化又能立刻自動生成圖像這種現(xiàn)象感到非常驚訝。手持技術的應用使學生對化學課更加感興趣，增強學生學習化學的興趣。在白磷燃燒實驗中利用手持技術可以讓學生觀察到傳統(tǒng)實驗過程中肉眼看不到的變化，還原化學反應的本質。此外本實驗采用白磷在密閉體系中燃燒，相對紅磷的燃燒來講減少了空氣污染。
...........

第六章 研究結論及反思 

 

通過調查研究表明手持技術應用應用于化學教學，可以有效促進學生之間的交流與合作。在21 世紀飛快發(fā)展的今天，信息素養(yǎng)能力已是繼聽、說、讀、寫后的一種必備能力，手持技術的應用加強學生對信息的獲取、加工、處理能力。在此過程中，學生還掌握了推理、概括總結等科學方法，體會了科學探究的樂趣，也體會到了科學研究的艱辛。手持技術應用于化學教學可以有效促進學生知識、技能、方法、情感態(tài)度等方面的發(fā)展。為了充分發(fā)展手持技術在化學教學中的優(yōu)勢，我覺得利用手持技術進行教學的教師因該注意以下幾個方面。 第一，教師應及時關注相關手持技術的研究動態(tài)，在已有研究的基礎上不斷創(chuàng)新，以便于在教學中更好的發(fā)揮手持技術的優(yōu)勢，促進學生綜合能力的提升。第二，教師應該在教學實踐中不斷的總結、反思。第三，要加強與同行教師以及專家的交流，提高教師在利用手持技術進行實踐的教學效果。當然教師也應該關注與學生之間的交流，注重學生在應用手持技術進行學習過程中的問題。第四，，教師應該根據學生的具體情況來開展手持技術的教學，要盡量照顧到每一個學生的發(fā)展，要讓學生在其已有的發(fā)展水平上進一步的發(fā)展，達到學生可能發(fā)展的水平，體會成功的喜悅和樂趣，從而獲得學習的動力。
..........

參考文獻:

[1] 施佳虹.  “最近發(fā)展區(qū)”對初中生物實驗教學的啟示[J]. 新課程(下). 2013(02)
[2] 李凱,鮑正榮.  基于手持技術測定空氣中氧氣含量[J]. 中小學實驗與裝備. 2012(01)
[3] 任改蘭,靳建華.  手持技術與小學科學課程的整合——探究“新鄉(xiāng)市區(qū)衛(wèi)河水是否適合魚類生長”[J]. 教育與教學研究. 2012(01)
[4] 張倩,方舟,錢揚義,李玉瑩.  專論手持技術在國內化學教學中的應用研究進展手持技術在國內化學教學中的應用研究進展[J]. 化學教育. 2011(10)
[5] 錢揚義,黃曉燕.  “520遠程化學實驗室”在中學實驗教學中的應用與探索[J]. 中國電化教育. 2011(01)
[6] 錢揚義,彭豪.  “數(shù)字化微型氣象站”在科學教育中的應用與思考[J]. 中國電化教育. 2009(07)
[7] 謝澤琛,錢揚義,羅秀玲,張娟.  中學生運用手持技術解決化學定量實驗問題的心理過程分析[J]. 中國電化教育. 2007(04)
[8] 鄧峰,錢揚義.  利用手持技術對學生學習溶解氧認知過程初探——信息技術在研究性學習中的應用[J]. 化學教育. 2006(06)
[9] 孫杰,鮑正榮,黃會林.  利用手持技術探究影響硫酸鉛溶解度的因素[J]. 中小學實驗與裝備. 2005(06)
[10] 李丹,沈國勵.  PVC膜pH電極的應用——氫氟酸電離常數(shù)的測定[J]. 化學傳感器. 2000(04)



本文編號：11762