化学：手持技术讲座课件.ppt

1、手持技术在化学教学中的应用基于PASCO手持技术的实验开发1 手持实验技术发展现状手持实验技术发展现状 传感技术是当今世界一项令人瞩目的迅猛发传感技术是当今世界一项令人瞩目的迅猛发展起来的高新技术，也是当代科学技术发展的一个展起来的高新技术，也是当代科学技术发展的一个重要标志，它与通信技术、计算机技术构成信息产重要标志，它与通信技术、计算机技术构成信息产业的三大支柱。目前，传感技术的应用领域已经十业的三大支柱。目前，传感技术的应用领域已经十分广泛，任何一个信息和控制系统都离不开传感技分广泛，任何一个信息和控制系统都离不开传感技术。无论是工业、农业、交通运输业，还是家用电术。无论是工业、农业、交

2、通运输业，还是家用电器，都需要应用各种传感器。而且随着科技的不断器，都需要应用各种传感器。而且随着科技的不断进步，传感器的种类也不断增加，新型传感器层出进步，传感器的种类也不断增加，新型传感器层出不穷。不穷。在一些发达国家，手持技术进入课堂教学已经有在一些发达国家，手持技术进入课堂教学已经有30年的历史了，多种多样的操作界面和传感器探年的历史了，多种多样的操作界面和传感器探头被应用于科学实验活动，其易于采集数据、呈现实时图像的功能正在改变着实验活动的现状。手持技头被应用于科学实验活动，其易于采集数据、呈现实时图像的功能正在改变着实验活动的现状。手持技术方法拓展了实验活动的领域，为学生提供通过改

3、变变量来设计实验的机会，进而让学生使用这种方法术方法拓展了实验活动的领域，为学生提供通过改变变量来设计实验的机会，进而让学生使用这种方法拥有更多的时间来思考他们所获数据的意义，为学生提供发现与验证科学的学习机会。拥有更多的时间来思考他们所获数据的意义，为学生提供发现与验证科学的学习机会。长期以来国外对于手持技术的研究已深入学生长期以来国外对于手持技术的研究已深入学生学习认知学习认知的研究层面，通过大量的实证研究来证实手的研究层面，通过大量的实证研究来证实手持技术对于学生认知以及相关能力发展方面的作用，并且己经具备相当成熟的研究方法，拥有值得国内持技术对于学生认知以及相关能力发展方面的作用，并且

4、己经具备相当成熟的研究方法，拥有值得国内借鉴的研究模式。借鉴的研究模式。2 手持实验技术简介手持实验技术简介以以PASCO为例为例“手持实验技术手持实验技术”又称又称“手持技术手持技术”(held technology)，顾名思义，在掌上就可以操作的技术，顾名思义，在掌上就可以操作的技术，因而又称因而又称“掌上技术掌上技术”，将手持技术与网络技术整合，将手持技术与网络技术整合构成的现代科学实验室称为构成的现代科学实验室称为“掌上实验室掌上实验室”。手持技术可以广泛应用于理科实验中，可以方便而手持技术可以广泛应用于理科实验中，可以方便而迅速地收集各类物理、化学、生物、环境等数据，如迅速地收集各类

5、物理、化学、生物、环境等数据，如位移、速度、温度、声音、光、电、力、位移、速度、温度、声音、光、电、力、pH值、心电值、心电图等。图等。是一套先进的便携式数据采集系统，可以利用是一套先进的便携式数据采集系统，可以利用它对许多自然现象和科学实验进行探究性学习。它对许多自然现象和科学实验进行探究性学习。PASCO手持技术，传感器和数据采集相对稳定，软手持技术，传感器和数据采集相对稳定，软件功能强大。我们以件功能强大。我们以PASCO为例介绍手持技术以及为例介绍手持技术以及应用。应用。2.1 手持技术的构成手持技术的构成 手持技术是由数据采集器、传感器（又称为探头）和配套的软件组成的定量采集和处理数

6、据系统。手持技术是由数据采集器、传感器（又称为探头）和配套的软件组成的定量采集和处理数据系统。工作原理：工作原理：信号检出器信号检出器被测信号被测信号放大变换放大变换输出输出信号处理信号处理信号检测信号检测测量环境测量环境2.2手持实验技术系统简介手持实验技术系统简介 2.2.1 数据采集器介绍数据采集器介绍 数据采集器是一个具有强大数据采集与数据分析功能的综合理科实验系统。数据采集器是一个具有强大数据采集与数据分析功能的综合理科实验系统。它把实验过程中的它把实验过程中的物理信号转变为数字信号输出物理信号转变为数字信号输出，全程跟踪实验过程中的数据变化并以多种形式显示实，全程跟踪实验过程中的数

7、据变化并以多种形式显示实验结果。验结果。液晶显示屏液晶显示屏端口端口4端口端口3端口端口2端口端口1外接传感器连接端外接传感器连接端计算机连线端口计算机连线端口AC/DC电源插座接口电源插座接口“开机开机”、“关机关机”按钮按钮“前进前进”、“后退后退”按钮按钮“执行执行”按钮按钮2.2.2 传感器介绍传感器介绍 传感器：能感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。或传感器是一种传感器：能感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。或传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。(1)温

8、度传感器温度传感器时间(秒)40608010012018192021222324252627数字温度计数字温度计溶解热的比较（科学出版社初中化学）溶解热的比较（科学出版社初中化学）（2）pH传感器传感器中学应用最广泛的传感器中学应用最广泛的传感器酸碱滴定曲线的绘制（人教版高中化学）酸碱滴定曲线的绘制（人教版高中化学）酸碱指示剂变色范围的测定酸碱指示剂变色范围的测定（3）压力传感器）压力传感器 金属的电化学腐蚀（析氢、吸氧）金属的电化学腐蚀（析氢、吸氧）（4）CO2传感器传感器 碳酸钠和碳酸氢钠和盐酸反应快慢的比较（二氧化碳传感器）碳酸钠和碳酸氢钠和盐酸反应快慢的比较（二氧化碳传感器）（5）溶解

9、氧传感器）溶解氧传感器（6）离子传感器）离子传感器 2.2.3 系统软件介绍系统软件介绍 利用计算机强大的运算和数据处理功能，能更好地把握实验的动态以及对实验结果进行分析、推测，同利用计算机强大的运算和数据处理功能，能更好地把握实验的动态以及对实验结果进行分析、推测，同时还可以通过接口软件对掌上技术的硬件进行更加精确的操作。时还可以通过接口软件对掌上技术的硬件进行更加精确的操作。PASCO手持技术的软件由微软开发，功能强大。手持技术的软件由微软开发，功能强大。盐类水解过程盐类水解过程pH的变化的变化 实时录像系统：将摄像头与计算机连接，可实时地记录实验现象、将数据曲线与实验现象同时呈现在计实时

10、录像系统：将摄像头与计算机连接，可实时地记录实验现象、将数据曲线与实验现象同时呈现在计算机上，且记录的数据和拍摄的录像都可以保存在计算机中，可以随时播放，再现实验过程。算机上，且记录的数据和拍摄的录像都可以保存在计算机中，可以随时播放，再现实验过程。3 手持实验技术在中学化学教学中的应用手持实验技术在中学化学教学中的应用3.1手持实验技术的特点手持实验技术的特点 便携：数据采集器和传感器都较小便携：数据采集器和传感器都较小,实验时在手掌上就可以操作，可随时随地地进行定量实验探究活动。实验时在手掌上就可以操作，可随时随地地进行定量实验探究活动。实时：数据变化过程与实验过程同时进行，与计算机连接，

11、就能将显示变化过程的各种形式同时演示出实时：数据变化过程与实验过程同时进行，与计算机连接，就能将显示变化过程的各种形式同时演示出来，与微型摄像头连接，就能将实验的整个操作过程演示出来并储存在计算机的硬盘中，实验后可以重来，与微型摄像头连接，就能将实验的整个操作过程演示出来并储存在计算机的硬盘中，实验后可以重复演示。复演示。准确：既可以用仪器或电脑自动收集数据，又可人准确：既可以用仪器或电脑自动收集数据，又可人工控制收集，实验数据可以准确到工控制收集，实验数据可以准确到0.5%，完全符，完全符合中学对实验数据准确度的要求。合中学对实验数据准确度的要求。综合：数据采集器可与各种传感器连接，可同时进

12、综合：数据采集器可与各种传感器连接，可同时进行物理、化学、生物、体育、环境、气象等学科实行物理、化学、生物、体育、环境、气象等学科实验的定量探究研究。验的定量探究研究。直观：手持技术可以以图像、图表等多种形式动态直观：手持技术可以以图像、图表等多种形式动态实时地显示实验的变化过程。实时地显示实验的变化过程。可以在自己喜欢的一可以在自己喜欢的一种显示方式中任意查看某一时刻、某一段时间或整种显示方式中任意查看某一时刻、某一段时间或整个过程的实验数据。个过程的实验数据。3.2 实验研究案例实验研究案例 案例一：碳酸氢钠和碳酸钠性质比较的实验 案例二：数形结合揭示化学反应本质 案例三：难溶电解质溶解平

13、衡实验研究案例一：碳酸钠和碳酸氢钠的性质实验研究案例一：碳酸钠和碳酸氢钠的性质实验研究 1.通过用手持技术设计的四组实验，利用温度传感器可测量碳酸钠溶解放热，碳酸氢钠溶解吸热；2.pH传感器测定二者碱性是碳酸钠高于碳酸氢钠；3.压力传感器和压力传感器和CO2传感器测量二者与酸反应气体产生速率；传感器测量二者与酸反应气体产生速率；4.在热稳定性，直接用在热稳定性，直接用CO2传感器，不仅可以看出碳酸氢钠受传感器，不仅可以看出碳酸氢钠受热可分解产生气体，更能直观知道这种气体就是热可分解产生气体，更能直观知道这种气体就是CO2。因此，在实验中引进手持技术，实验因此，在实验中引进手持技术，实验现象更直观，开拓了学生的视野，提高了现象更直观，开拓了学生的视野，提高了课堂教学效率。课堂教学效率。案例二：数形结合揭示化学反应本质案例二：数形结合揭示化学反应本质 1.通过手持技术设计的五组实验中，知道常见的难溶物氯化银和碳酸钙在水中并非“不溶”，而是存在溶解平衡。案例三：难溶电解质溶解平衡实验研究 2.碳酸钙溶解平衡移动问题 CaCO3 Ca2+CO32-溶解平衡 体系中引入H+体系中引入CO32-3.氯化银沉淀的转化问题 AgCl Ag+Cl-;2Ag+S2-Ag2S 体系中引入S2-