文档介绍：传感器技术在高中化学教学中的应用初探
穆玲(天津市实验中学化学组天津3 0 0 0 7 4)
著名化学家戴安邦先生曾说“:化学实验教学是全面实施化学教育的一种最有效的形式。”实验是化学的灵魂。它可以培养学生实事求是的、严肃认真的科学态度,培养学生观察问题、分析问题和解决问题的能力,培养学生逻辑思维、创造性思维的习惯,它还可以调动学生学习化学的积极性它又是增强学生学习化学兴趣的催化剂在化学教学中,尤其是化学概念、化学理论,通过化学实验创设各种情境,有利于学生对问题的理解和深化。
人教版新课程标准实验教科书化学选修《4化学反应原理》第三章《水溶液中的离子平衡》主要探讨水溶液中的离子间的相互作用。这一章涉及的内容非常丰富,包括弱电解质的电离平衡、稀溶液的酸碱性及pH、酸碱中和滴定、盐类水解和沉淀溶解平衡。理论性比较强是该课程的特点。根据化学学科的特点及学生的心理、生理特点,在本章的理论分析之中穿插了一些定量的实验、科学探究、思考与交流,或验证推理,或引导探究和分析,使理论分析丰富、生动起来,同时也促使学生主动参与其中,使之在习得科学知识的同时,也培养了逻辑思维能力,获取了科学探究的体验。
传感器(transducer/sensor)是指能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成。它是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将检测感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。传感器是获得实验数据并通过数据处理发现化学规律和原理的一类有效武器。随着新课程的开展,我们尝试将传感器与新课程标准相融合,寻找传感器的最佳使用场所。在尝试中我们体会由于数字化实验测量的精确、快速、操作灵活、简便,使得学生能够比较容易发现或者验证各种数量之间的数学关系,对定量研究的化学规律和化学原理是非常适用。在实践中我们发现传感器有以下优点.
1使用传感器技术可以快速的呈现实验结果,增强课堂的时效性
酸碱中和滴定实验中,滴定终点时溶液pH存在突变区域,这是学生利用酸碱指示剂判断酸碱中和滴定终点的必备知识,也是学生学习化学的一个难点,如何解决这个问题一直是教师感觉非常棘手的问题。在传统的教学过程中教师是这样处理的:教师带领学生通过大量的计算得出消耗不同标准液时溶液的pH,计算繁琐、耗时很长,至少需要30分钟才能绘制出pH突变曲线。通常心理学家认为,高中学生的年龄特点决定了他们对一个事物的专注时间不会超过20分钟,所以这样的教学结果是学生对pH计算留下深刻印象,但是对pH突变的理解却比较淡漠,这样的课堂设计肯定是舍本求末。而如今使用传感器技术可以很快完成这个实验,大约4分钟就可以完成酸碱中和滴定实验并通过计算机处理数据绘制出酸碱中和滴定pH突变曲线。教师很快将结果呈现出来,恰好在学生思维兴奋时期思考突变的原因以及为什么使用酚酞、甲基橙作指示剂可以判断滴定的终点。与以往学生需要通过大量计算来绘制曲线、寻找规律相比,这个方法显得非常便捷和精准了。可见使用传感器技术可以增强课堂的实效,节约时间。
2使用传感器技术可以实现实验现象的直观化
我们在教学中往往有这样的感受,有些实验过程中的实验现象或物理参数由于变化很微弱学生无法观察到,有些实验由于反应时间过长或过短而无