《应用手持技术进行离子互换反应规律探究教学设计》说明
上海市民立中学唐松林 2013年11月15日下午第一节课 上海市高中化学学科内涵探究录像课
一、手持技术介绍
手持技术，又称掌上技术，也称传感技术，是定量采集各种常见数据并能与计算机连接的数字化信息系统。手持技术是便携的DIS(Digital Information System)实验技术，是由“传感器+数据采集器+配套实验器材+实验软件包(教材专用软件、通用扩展软件)+计算机”构成的新型实验系统。该系统成功地克服了传统化学实验仪器的诸多弊端，有力地支持了信息技术与化学教学的全面整合。中学化学常用传感器有电流、电压、气休压强、温度、高温、pH值、电导率、二氧化碳、氧气等多种传感器。它们的主要功能是:实时地动态地测量各种化学量并把他们统一转化成电信号送入数据采集器。并且，多种传感器可以组合使用。在复杂实验中，相比功能单一的传统仪器仪表，这种组合的优势更加明显，组合意味着进一步的创新。比如，pH值传感器和液滴计数器的组合构成了“酸碱中和滴定实验器”;压强传感器和氧气传感器组合出了“双氧水分解速率实验装置”;而pH值传感器与二氧化硫传感器的组合，则创造性地获得了“模拟酸雨实验装置”。
二、设计说明化学是基础教育中学阶段的一门重点学科，化学本身又是以实验为基础的学科，实验教学一直是化学教学的重点之一。化学变化形形色色，多种多样，化学家从不同角度探究化学变化的规律。在传统的化学实验室中，学生只是按照教师事先的安排完成一些验证性的实验，学生自主参与的程度不高，学生的想象力得不到充分的展示。在高三化学拓展型教材中，对于离子互换反应规律的得出只是从满足离子互换反应生成难溶、难电离或易挥发物质三条件之一的理论角度进行分析归纳，例如，盐酸与氢氧化钠反应生成了极弱的电解质水，所以氢离子与氢氧根离子的浓度明显减小。这样的知识是比较抽象的，学生理解起来自然有死记硬背之嫌。那么离子互换反应规律的给出也只能从理论到理论，更加抽象，要想应用这一规律去分析解决一些实际的问题也就是照本宣科了。
本节课使用电导率传感器与数据采集器“实验室探索者Ⅱ”对离子互换反应过程的离子总浓度进行监测，引导学生探索离子互换反应的规律。从蒸馏水的电导率到盐酸与氢氧化钠稀溶液反应的电导率变化，对课本上的四个典型离子交换反应都进行电导率监测，然后分析是什么离子大幅减少导致了电导率的明显下降，从而激发学生帮助学生去思考归纳，通过引导、帮助，能使学生自觉不自觉地想到并自己说出离子互换反应的规律是“向某些离子或有关离浓度减小的方向发生”。引导帮助的教学理念从根本上改变“一讲到底”、“填鸭式”的低效传统教学模式。
通过观察稀醋酸与稀氨水混合的电导率变化，引导学生应用规律，解决思维误区，有些学生对课本上的规律“一般总是向离子浓度减少的方向进行”的认识比较片面，觉得离子交换反应的离子总浓度不会出现增大的情况。经过分析，更加深化对“离子交换反应向有关离子浓度减少的方向进行”这一规律的认识与理解。引导帮助服务启发的教学理念进一步激发学生探究的兴趣。
通过演示稀碳酸氢钠与稀氯化钙溶液混合的电导率下降的变化曲线和较浓的碳酸氢钠与氯化钙溶液混合的有白色浑浊现象的观察，引起学生认知冲突，培养学生质疑的科学精神，进一步帮助引导学生应用已掌握的离子互换反应规律去分析寻找离子互换反应在本质上是化学平衡的移动，是可以用联系所学的电离理论与平衡移动的观点进行解释的。有冲突就会
有思辨，有质疑才会有创新，知识是可以活学活用的。
通过前沿数字化实验技术手段揭秘化学变化的规律，化学与时俱进，通过化学实验探究培养学生重实验重事实的科学态度，符合人对事物认识的本能需求，这才是化学学科的本来面目，也正是化学学科内涵与价值所在，而不是空讲课、白做题的“教室科学”。“教室科学“是一种奇怪的现象，高中三年没进一次实验室，所有知识都是在教室里通过老师传授的，但是物理化学照样成绩棒，只是这样的教学的的确确扼杀了学生的想象力与创造力。