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《“手持技术”与高中化学教学的整合与应用研究》开题报告

作者：佚名来源：《“手持技术”与高中化学教学的整合与应用研究》开题报告发布时间：2010年06月07日点击数：

一、问题的提出

教育信息化是新课程改革的目标与要求，教育信息化从本质上讲是将使学生的学习方式、信息的获取方式、教学方式、教学内容体系、教学模式、学校管理模式等发生根本的变化，以达到在信息化环境中的新平衡。而“手持技术”在教学内容体系、教师的教学方式、教学模式与及学生的学习方式等方面的变化发挥了支撑与保障的作用。

1．“手持技术”为拓宽教学内容体系提供支撑

新课程改革对课程结构进行了重大调整，在保留传统学科课程的同时，加强了旨在养成学生科学素养和实用技能方面的课程，使科学、综合实践等课程比重呈上升趋势。课程内容切实反映学生生活经验，旨在改变学生学习生活和现实世界相脱节的状况。在科学学科的教学上，手持技术可以定量地进行化学学科实验。

2．手持技术为教师教学方式的改变提供支撑

新课程改革强调课堂教学的师生互动、教学方式的灵活多变以及注重过程的教学理念。手持技术在这些方面发挥了其独特的优势。首先，手持技术的数据采集器和传感器都小，在手掌上就可以操作，教师的教学不再局限与教室里或实验中，师生的教与学活动可以在扩展到室外进行，加强了师生的交流与教学方法的灵活性。第二，手持技术支持科学实验的动态性，例如探究CO₂不断溶于水的过程中水溶液的pH变化过程，利用手持技术可以轻易完成，手持技术的数据的测量是一个动态的过程，学生可以看到pH在不断的变化，而在传统实验条件下则很难完成，只能得到静态的数据，这体现了实验教学的过程性，让学生更好地理解变化过程。第三，手持技术的支持摄像头的使用，当教师在讲台上做示范实验室，学生往往不能清楚看到教师的操作以及实验现象，如果配合摄像头的使用，将教师的操作投影到屏幕上，则可以更清晰地展示操作过程和实验现象，教学效果将有所提高。

3．手持技术为开发新的教学模式提供支撑

从传统的讲授式教学向多元化教学方式的转变，是实现新课程改革的关键，“手持技术”带来了一些能够更好地发挥学生学习特点、培养学生学习行为的新型教学模式。例如手持技术可以使实验随时随地地进行，实验教学不再是模仿，实现了实践性教学模式的开展；手持技术可以多传感器同时使用，可以从单学科的不同方面来研究问题；手持技术与计算机联用，结合网络技术，将实验过程的录像与数据、结果等发布在网上，实现在网上交流的教学模式的实现等。这些教学模式使教学活动更加多样化，教师能够根据教学内容和学生学习的特点，选择最佳的教学模式与方法开展教学活动。

4．手持技术为学生学习方式的转变提供支撑

（1）研究性学习的实现

在新课程改革中，“研究性学习”的重要性受到强调，找回了其应有的位置。手持技术作为一种学习工具为研究性学习提供支持。例如中学利用“手持技术”进行了一系列的研究性学习活动：《影响水中溶解氧（DO）因素的初步研究》、《不同水体溶解氧的测定》、《金鱼存活要条件的探究》、《蜡烛火焰温度的测定》、《醋酸稀释的探究》、《手持技术在酸碱滴定的研究》和《学校一周内水质的测定》。

（2）探究式学习的实现

新的高中课程标准明确要求“提高学生的科学探究能力”。如果是传统实验条件有些实验方案很难实行，这难免扼杀了学生探究热情。而手持技术的往往能解决这个问题，较多的实验能通过手持技术完成，实验操作也方便简单，增强了学生的探究热情，活跃了他们的思维，使探究得以顺利进行。通过科学探究体验，使学生在知识与技能、过程与方法，情感态度与价值观三个方面都得到发展。

（3）合作式学习的实现

手持技术支持研究性学习与科学探究的顺利进行，并且探究活动可以随时随地进行，可以采取任务驱动式教学，将学生分组进行，在这过程中不仅提供给学生与学生之间的合作、交流的机会，也提供给教师与学生的合作、交流机会，学生与教师之间建立平等的关系，讨论、交流、合作的学习方式更加活泼，受到学生的热爱。而且手持技术可以跟网络技术相结合，实现资源的共享。可以建立一个手持技术学习网站，提供一个共同学习的平台，更能使不同学校或者不同社区的学生与教师之间通过网络进行交流、合作与讨论，完成更大规模的合作式学习。

可见，“手持技术”的开发为教师的教与学生的学带来了巨大的帮助，适应新课程改革的要求。但是，手持技术在学校教育中的推广仍然需要面临一些挑战。

二、研究的目的和意义

1.使数字化实验室进入到普通学生的学习生活中去

手持技术实验系统由数据采集器、传感器和PC组成，而传感器的类型的多样性决定了可实现实验类型的多样性，所以传感器的开发显得尤为重要。我校已经在清华校区建立了高中化学数字化实验室，建立建全了各种手持技术实验系统。作为老师的我们要开发利用这些技术运用到现实的教学当中去，并进行一定的创新，建立具有附中特色的手持技术系统。

手持技术的核心仪器“数据采集系统”的设计就达到了能成功吸引学生注意的效果。从外观上来看，很多初次见到“数据采集器”的学生都觉得它像游戏机，或者像随身听，这些都是学生所喜欢的，因此“数据采集器”首先以其外表赢得了学生的欢心。当了解到这部仪器能用来做科学实验时，他们更对它表现出极大的兴趣。学生的好奇心强，对任何新事物都觉得新鲜、有趣，而且喜欢玩，“数据采集测量系统”利用学生的心理特征，为学生带来了全新的体验，既满足了他们“玩”的心理，又引发他们对这套仪器作进一步了解的内驱力，增强其内在的学习动机。

2.使手持技术实验走进常规教学当中去

到目前为止很多学校都是利用手持技术仪器进行研究性学习，这还没有完全发挥手持技术的优越性。如何能将手持技术与我校化学的实验结合起来，完善开发各种实验，并进行数据收集和整理。将手持技术与实验结合起来，将是接下来的研究重点。

3.开发一些手持技术的校本实验，并尝试摸索一些以前不曾做的实验。

校本教研在各个学校如火如荼的开展，针对化学学科的特点，利用手持技术开发一些校本实验，把以前没有做过的甚至不能做的实验，通过手持技术开展开来。并且提高其利用率，把高中一些可以进行的实验数字化，并使用手持技术改进实验，还可以进行以前不能做的实验，比如《气体温室效应》，让枯燥的书本知识变成学生可以看到感受到的具体实验。

“手持技术”易学易用，得到了师生的认同，这是技术进入学校的关键一步。在教育信息化的今天，“手持技术”走进学校符合了新课标的目标和要求。在新课程环境下，手持技术的独特作用更能发挥得淋漓尽致，当然也希望在附中得以推行这套技术，从真正意义上推行绿色化学。

开发适合手持技术特点的教学模式是手持技术在高中课堂中的推广的关键之一。手持技术在学中的试行已经取得了一定的成绩，然而至今仍然没有在理论层面上总结概括出适合手持技术特点的教学模式，这也许会造成某些教师虽觉得手持技术很好用但却不知道该如何在教学中应用它的局面。因此总结开发适合手持技术特色的新的教学模式也是重要的一环。

三、实验的总体设计

1.实验组织情况：

成立课题实验小组，由徐洁主任任组长，组员有高中化学组新高一备课组全体教师。吕永明为课题负责人，负责具体实验研究与开发及成果的梳理。课题实验的组织和管理工作由徐洁主任协助负责课题设计及参与人员的组织和运行及管理。

2.实验对象及运行时间：

对象：2009届新高一学生。

时间：共计三年。

第一年，建立建全数字化实验室，熟悉各种仪器的性能及传感器的使用，尝试在课堂上使用手持技术。

第二年，对高中定性和半定量化学实验利用手持技术进行定量化，记录实验步骤、注意事项，实验数据的处理，整理编辑成册，为今后利用手持技术提够必要的数据参考。

第三年，全面在附中课堂使用手持技术做演示实验，提高课堂活度，加强学生学习化学的认同感。同时对比传统实验，看看差异性，并做量化写成论文。尝试开发校本实验，探索高中课本以外的实验并且使用手持技术，提高学生学习化学的兴趣，开阔学生视野，把学到的知识运用到实际生产生活中去。调动大部分学生参与，体会现代仪器对化学学科的推进意义。

3.实验步骤

（1）实验的准备阶段

建立建全数字化实验室，我校在清华校区已经建立了高中化学数字化实验室，学校投入较大，而且手持技术仪器已经购得，硬件设施已经达到了一定的水平。厂家已经为老师进行了初步的培训，但对于仪器的性能老师还不是很熟悉，还有高中实验能利用手持技术的地方还需要摸索。初期主要是熟悉仪器，尝试高中实验使用手持技术。

（2）实验阶段

高中有很多实验都是定性的或者半定量的，利用手持技术做到定量化，更直观的给学生观测实验过程以及数据的变化，用数字说明化学问题，更有说服力更能体现理科的魅力。实际动手做实验，记录包括实验步骤、注意事项，实验数据等，整理收集编辑成册，为今后利用手持技术提够必要的第一手资料，努力做到中国中学领先水平之一。

另外在平时课堂中使用手持技术做演示实验，提高课堂活度，加强学生学习化学的认同感。还可以在另外一个班使用传统的演示实验，做对比看看差异性，并做量化写成论文。

在课题中期尝试开发校本实验，探索高中课本以外的实验并且使用手持技术，提高学生学习化学的兴趣，开阔学生视野，把学到的知识运用到实际生产生活中去。调动大部分学生参与，体会现代仪器对化学学科的推进意义。

最后把以上做的工作收集整理，形成文字，编辑成册。

4.运行经费说明：

学校已引进十八套手持技术相关的基础传感器，随着实验研究的深入可能会需要更精密，品种更多的传感器，使用的仪器和药品可能会比较昂贵，这方面需要学校给与支持。

四、预期课题成果

阶段成果：