例谈手持技术在化学信息素养培养中的应用

王 锋 孙宇昆 邱鹭珊

（1厦门市教育科学研究院福建厦门361004；2厦门湖滨中学福建厦门361004）

例谈手持技术在化学信息素养培养中的应用

王 锋1孙宇昆2邱鹭珊2

（1厦门市教育科学研究院福建厦门361004；2厦门湖滨中学福建厦门361004）

手持技术作为一种新兴的化学实验技术特别是一种实验探究技术，在培养学生的信息素养方面有独特的功能。本文结合教学中的案例阐述其具体的应用。

手持技术；化学实验；实验教学；信息素养

信息素养就是通过教育培养对信息资源的获取(包括信息工具的掌握和使用)、对信息资源加工处理最后获取更高级的信息(结论)的能力。信息素养教育的核心是信息加工能力，它是新时代的学习能力中最重要的能力。手持技术是一种集数据采集与分析于一体的理科实验室系统，系统由数据采集器、探头(或称传感器)与电脑相连时的系统支持软件三部分组成，能够定量采集各种常见数据。利用传感器可以获得实验过程中关于温度、浓度、色度、pH等很多方面的数据，利用数据采集器或计算机，可以将数据以图形形式显示出来，学生可以非常直观地对图形进行观察，然后作出判断或预测，发现隐藏在数据背后的化学规律和原理。有了传感技术和计算机及配套软件的支持，学生获得的数据就不再只是静态的，也可以是动态的，不仅有结果，也可以有过程，有助于提高学生的信息素养。本文以具体的案例说明手持技术在培养化学信息素养方面的应用。

案例1：利用手持技术温度传感器探究空气中几种成分对温室效应的影响程度

1.手持技术作为专业的信息获取工具——有效地对问题进行信息化表征

实验原理：利用手持技术，让各种气体控制在相同的条件下进行对比实验。

实验过程：将收集的N2、O2、CO2以及空气等4瓶气体放在相同的太阳光照条件下。将温度传感器插入4个集气瓶中，并与数据采集器相连。打开数据采集器，实验时间从北京时间12：00到14：00，测得此期间4种气体在太阳光照射下的温度变化情况(如图1所示)。

2.对表征某一问题的信息进行加工处理——获取高级信息（结论）

图1 4种气体在太阳光光照下的温度变化图

实验数据分析：由各种气体在室外太阳光照射下的平均温度值表，可以获取的信息是在相同的太阳光照射条件下，平均温度高低顺序为：CO2＞空气＞N2＞O2。通过研究图1中温度曲线的变化及高低可获取的信息：在绝大部分时候4种气体的温度高低顺序是：CO2＞空气＞N2＞O2。从图1还可以看到，实验开始时温室效应强度的区别不明显，随着光照射时间的增加，4种气体的温度直线上升，温室效应强度开始有明显的区别。CO2的温度与其他3种气体在12：30-1：30时间段内差异最明显。结论(高级信息)：N2和O2对大气的温室效应的影响不大，CO2是影响温室效应的主要气体。

案例点评：应用手持技术，非常方便地完成了数据采集过程，实验结果非常直观。这时，探究的难点已不再是实验的过程，其关键更在于分析实验所得的数据、图形，得出本探究所要得到的结论。在这一过程中，更需要的是信息的获取、分析能力，实现零散信息向有序的信息的转化，实现由大信息量向小信息量的转化，从而实现由低级的信息向高级的信息转化。在这一过程中，能进一步对学生进行信息技能的训练，提高他们的信息素养。

案例2：利用手持技术pH传感器探究氢氧化钠与盐酸的中和反应原理

1.对问题进行信息化表征过程——呈现信息

实验原理：氢氧化钠与盐酸的反应过程中的pH变化，可反映出溶液中酸和碱浓度的变化。

实验过程：用一定量浓度盐酸溶液滴定一定量浓度的氢氧化钠溶液，利用pH传感器测定这一过程中pH的变化情况(如图2)。

图2 中和反应过程中pH随时间变化情况

2.低级信息集向高级信息转化——信息加工

信息素养教育的核心是信息加工能力。教学过程中，为了进一步培养学生的信息加工能力。在获取以上图形之后，可以设置相应的问题引导同学从中获取相关的信息：

(1)开始时，pH是多少？说明这时溶液的酸碱性情况如何？

(2)在整个过程中，pH如何变化，什么时侯变化幅度较大，什么时侯变化幅度较小？

(3)最后的pH情况如何？这时的溶液的酸碱性情况如何？

(4)从图示的变化反映出反应的过程：反应物及生成物的变化情况、溶液的酸碱性变化情况、酸碱恰好完全反应的时间点。

在以上教学过程中，先引导学生从获取直接的信息：pH数值及其变化情况；然后，通过pH再进一步获取对问题更本质的信息：溶液酸碱性的变化；再通过溶液的酸碱性变化，进一步得到溶液的酸碱量的变化情况。总之，学生通过一步步有效地获取信息，逐渐对酸碱中和反应本质有一完整的认识：开始时pH＞7，这时溶液存在碱，溶液为碱性；随着盐酸溶液滴入量增加，溶液的pH逐渐减小，溶液的碱性减弱，溶液中的碱逐渐被消耗；减小到pH=7时，混合溶液由碱性变成中性，滴入的盐酸恰好与溶液中的氢氧化钠反应，溶液中既不存在碱也不存在酸；继续滴加盐酸，pH＜7，混合溶液再变成酸性，溶液存在酸，并且pH慢慢变小，溶液酸性增强。

案例点评：通过手持技术这一新型教学手段，为教学提供了丰富的信息。师生双方在共同处理信息过程中，实现了信息的交换，从而可以促成课堂中信息的双向和多向交流，进一步培养学生收集、处理、评价、应用信息的能力，提高他们的信息素养，丰富其科学素养。

［1]杨剑屏.信息素养——21世纪教与学的新坐标，http://www. xhedu.sh.cn/cms/data/html/doc/2003-10/08/34663/，2008. 4.30

［2]钱扬义.手持技术在理科实验中的应用研究［M].北京:高等教育出版社，2003:36-39，133-137，159-161

［3]龙照燕等.手持技术在理科实验中的应用研究［J].北京:中国多媒体教学学报—中学化学，2006，（4）

1008-0546（2011）01-0076-02

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10.3969/j.issn.1008-0546.2011.01.034