手持技术数字化实验与化学教学的深度融合：从“研究案例”到“认知模型”——TQVC概念认知模型的建构

应用手持技术促进初中化学深度教学初探作者：郭碧红杨厚铿来源：《新课程》2022年第11期手持技术即数字化实验，是“传感器+数据采集器+分析软件”的数字化实验手段。

手持技术应用传感器测定实验过程中的数据，依据对现象和数据的关联分析获得实验结论，从而达到实验研究的目的。

由于手持技术能准确、真实、动态、全程反映实验过程中数据的变化，为实验过程的精确推理提供有力的依据，因此，手持技术被越来越多地应用到化学研究和教学中，为满足实验探究目的服务。

深度教学是将学生引向“深度学习”的教学活动，它要求教师在提高自身素养与改变思维方式的同时改变学生的学习方式，在课堂中培养学生在深度理解的基础上主动、批判地整合新知识，提升认知结构，学会解决新问题。

深度教学的课堂应提升学生对化学学习的兴趣，对问题的分析能力、证据推理能力、创新能力、模型构建能力，培养学生的核心素养。

在初中化学教学中融入手持技术，基于手持技术提供的情境，以问题为导向，可以构建深度思维、高度参与的课堂教学，从而达到促进课堂深度教学的目的。

一、深研教材，在教学中融入手持技术化学是以实验为基础的科学，初中化学教学以实验为手段，既为学生构建新的知识体系，又发展学生的认知能力。

随着信息技术的发展和手持技术的出现，实验也在传统的基础上得到创新与发展。

怎样看待手持技术与传统实验在教学中的优劣？如何看待手持技术与传统实验二者的关系？怎样在教学中融入手持技术？这些成为初中化学课堂教学需要面对的问题。

现有初中化学教材中呈现的实验大多是传统实验。

传统实验作为长期以来的教学与研究手段，经历发展与沉淀，留下大批优秀的经典方法与案例，它们被化学教材选用，成为化学学习中不可缺少的部分。

传统实验在教学上的优势，一是教材中有原型，符合教师的教学习惯;二是包含了重要的化学理论、方法与思维;三是操作过程可以培养学生的动手能力;四是宏观现象丰富，易激发学生的兴趣。

缺点是定性多、定量少，定量精度不高，有些现象和规律无法用传统实验呈现。

运用手持技术提升初中化学实验教学实效性应用分析作者：***来源：《家长》2023年第10期手持技術是一种基于数字化技术展开实验的方式，也称为掌上实验室，具有高效、便捷、直观的特点。

其在初中化学实验教学中的应用具有重要作用，能够提升实验教学的实效性，助力教师打造高效化学教学课堂。

本文分析了手持技术在化学实验教学中的应用优势，探讨了如何将手持技术与初中化学实验教学融合，优化初中化学实验教学，如何运用手持技术进行初中化学实验教学，提升学生的化学思维品质和实验探究能力，从而提升化学实验教学的实效性。

一、初中化学实验教学功能《义务教育化学课程标准（2022年版）》明确指出，初中化学实验教学有如下功能：1.培养学生的数据素养，助力学生科学探究能力的形成，让学生在观察实验现象中获取、搜集、整理和分析数据，并形成结论以及建构模型，让化学实验教学可视化、数据化，辅助学生认识化学问题的本质；2.加强对传统实验方式的改进，并借助数字化技术的力量实现实验形式的多元化转变。

基于此，教师可引入手持技术，构建数字化实验课堂，实现现代信息技术与化学实验的深度融合，让化学实验数据化、直观化，降低学生学习化学的难度，提高学生探索化学的兴趣，达到提升学生科学探究能力的目的。

二、手持技术概述（一）定义手持技术是一种便携式、易于操作的实验设备，具有高度集成化、智能化、数据实时处理等特点。

它由微电子技术和计算机技术构成，主要包括计算机及配套软件①、传感器②、数据采集器③三个主要部件。

其中部件①发挥数据的加工和呈现作用，部件②起到数据的传输作用，部件③发挥的是数据采集作用。

（二）特性1.准确性。

准确性主要是指实验数据展现的准确性。

原因主要有以下两点：一是部件③和部件②均是特殊的精密仪器，能准确采集和传输各种实验数据；二是部件①具有强大的数据分析和呈现能力，能将搜集的数据进行准确分析和呈现。

2.直观性。

在部件③采集数据后，可通过部件②传输到部件①，并在部件①中完成数据的分析，以及数据呈现方式的选择，如可选择数字、表格、图像等，以便于研究人员直观了解各种数据的分布、变化等，从而提升实验的直观性。

借助温度传感器实验比较有机物分子间作用力的大小作者：***来源：《化学教学》2022年第01期摘要：以TQVC概念認知模型为理论依据，借助温度传感器实验测定有机物在相同条件下蒸发时的温度变化曲线图像，能帮助学生直观地形成表象，促进分子间作用力抽象概念的科学建构，加深学生对同系物和同分异构体等概念内涵的深度理解。

关键词：手持技术; 抽象概念; 分子间作用力; 实验设计文章编号： 10056629（2022）01005605中图分类号： G633.8文献标识码： B1 问题的提出分子间作用力和氢键是现行高中化学选择性必修《物质结构与性质》中的重要概念，因上述概念涉及的抽象内涵不易被直接感知，且在传统教学中教师难以通过实验案例启发学生思考，导致学生对该概念的理解主要停留在定性规律的机械记忆上。

如对于组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大。

但对于相对分子质量相等的物质，根据以上规律无法判断其分子间作用力的大小，学生难以科学感知与建构较为清晰的化学概念。

手持技术数字化实验因其具有定量化和可视化特点，可作为认知工具帮助学生克服化学概念学习中的认知难点，使他们在现有认知发展水平上科学感知与有效建构抽象化概念。

本研究选取中学化学常见的有机物运用手持技术设计数字化实验，通过测定常见烷烃、醇类在相同条件下蒸发时的温度变化曲线与可视化实验现象让学生感知分子间作用力的存在，掌握分子间作用力和氢键对物质熔沸点产生影响的规律，并加深学生对同系物和同分异构体概念的深度理解。

2 实验设计2.1 实验设计理论基础TQVC概念认知模型是以认知建构主义学习理论为基础，以手持技术为技术支持，包含转化（Transformation）量化感知（Quantitative Perception）视觉感知（Visual Perception）比较（Compare）四个认知过程[1]。

本研究基于TQVC概念认知模型来设计实验，将不可测量的微观抽象概念“分子间作用力”与可测量的宏观概念“温度”建立联系，两者关系如下：宏观层面，分子间作用力越大，蒸发过程越困难。

数字化手持技术在高中化学教学中的应用摘要：近年来，数字化实验成为中学化学教学中一道亮丽的风景，实现了实验手段的数字化、测量呈现实时化、现象规律可视化，实现了信息技术与化学实验教学的深度融合，解决了传统实验只能定性、不能定量，定量却无法体现过程的现状。

开设选修课，可以将传统化学课堂中的定性实验改为定量实验，如测定温度、浓度、同离子效应等多种因素对电离平衡的影响。

基于此，本文章对数字化手持技术在高中化学教学中的应用进行探讨，以供相关从业人员参考。

关键词：数字化手持技术；高中化学；应用引言数字化实验是指以传统实验技术为基础，通过数字化设备演示操作、采集和处理数据，通常由传感器、数据采集器、计算机及相关数据处理软件等构成。

当前，数字化实验室日益普及，高中化学教师要认清传统实验和数字化实验间的关系，通过融合创新实验教学内容与形式，利用真实操作和形象的数字图形表达化学规律，提高学生的动手能力与思维水平。

一、数字化手持技术数字化手持技术是一种便携实验技术，是由数据收集器、探头以及相关软件组成的一体化技术，用于数据的收集与分析。

数据收集系统能够与电脑联网处理信息，该系统能够定量收集温度、pH、电导率、色度、压强、氧气浓度（包括溶解氧）、二氧化碳浓度以及多种离子浓度等数据，并以曲线形式呈现在电脑上。

数字化手持技术实验在我国基础教育领域的应用和研究起步较晚，约在20世纪90年代进入我国，最初应用于物理教学中，随后被引入到化学等其他学科教学中。

二、高中化学实验教学中存在的问题（一）学校化学实验室的建设欠佳化学在高考中占有较高的分数比重，因此，学校比较重视高中化学教学成绩，忽视化学实验操作，对学校化学实验室的建设不够重视，实验室的各项设施不够完善，部分高中在化学实验器材配备上存在不足，或者在实验过程中出现器材损害后得不到及时修补的情形。

仪器、药品、器材等实验资源的欠缺，会影响化学实验的进程，进而影响高中化学实验的教学效果，教师实验教学的积极性受挫，久而久之，学生也对化学实验提不起兴趣，影响学生的化学实验操作能力和化学素养的培养。

数字化手持技术实验在化学教学中的运用段志宽（南康区第五中学，江西赣州341400）摘要：为了探索数字化实验教学信息技术在实际教学中的作用，本文围绕数字化实验信息技术，从多个方面对促进初中化学核心素养的发展做了详细的探讨。

关键词：数字化实验信息技术；初中化学；核心素养参考文献：[1]王春霞.数字化实验信息技术对促进初中化学核心素养的发展意义[J].考试周刊,2017(52):166.[2]李炳涛.基于初中化学核心素养的教学策略研究[J].考试周刊,2019(52):159.一、数字化手持技术实验和化学核心素养的探讨由于数字化手持技术实验实际应用时间较短,短时间内教育工作者无法掌握该项技术,这就造成教育模式的改革被延误,从而影响到整个教育事业的发展进程。

数字化手持技术实验是通过各项实验数据的采集,之后经过计算机把收集到的实验数据进行分析与处理,这种方式便于学生更加清晰地发现实验的现象和规律,从而完成化学相关知识的学习。

二、对数字化手持技术实验教学模式探讨初中阶段的化学学习重在培养学生的核心素养,而核心素养是基于学生的学习习惯和态度形成的,教师需要在这个阶段通过探究化实验以及课题研究等创新方法为学生提供一个良好的化学学习氛围。

在这个学习氛围当中,学生通过创新意识的养成完成核心素养方面的学习,数字化手持技术实验在化学学习的整个过程当中起着推波助澜的作用。

教师基于数字化实验的教学方法,自发地组织化学实验以帮助学生认识化学,数字化实验在开发过程当中往往需要复杂的实验步骤,在开展数字化实验教学前,教育工作者首先要明确实验的原理,在搞懂实验原理后便是实验思路的整理,确定好实验思路便开始着手实施实验。

最后教师需要观察实验现象并加以记录,这个实验过程有助于引导学生思路,为学生提供可供研究的实验环境,当然最重要的前提是学校在数字化实验的资源配置上是完整的、合格的。

三、数字化手持实验技术对促进化学核心素养的发展数字化手持实验技术在初中化学中的应用,主要是为了帮助学生培养化学的核心素养能力,该能力包括了学生对化学知识的创新和对实验的掌握,学生一旦培养出化学的核心素养,那么在面对以后的化学难题时,都可以通过自主创新的能力去解决,该能力除了帮助学生学习之外,还可以激发学生对化学的学习兴趣,提高学生在做化学实验时的动手能力,这种教学方式完全替代了传统的教育模式,使学生有更多的机会亲自动手进行化学实验,同时也能提高教师的职业水平。

高中化学教育中数字化手持技术实验的应用发布时间：2021-05-08T07:11:12.917Z 来源：《当代教育家》2021年4期作者：宋艺超[导读] 数字化手持技术在高中化学教学中具有实用性强、可操作性高等特点，能够满足学生的化学实验学习需要。

鉴于数字化手持技术在化学实验中的应用有效性，本文以高中化学教育为基础，对其在化学教学中的具体应用进行了系统论述，以期为相关人士提供帮助。

宋艺超黄冈中学惠州学校 516000摘要：数字化手持技术在高中化学教学中具有实用性强、可操作性高等特点，能够满足学生的化学实验学习需要。

鉴于数字化手持技术在化学实验中的应用有效性，本文以高中化学教育为基础，对其在化学教学中的具体应用进行了系统论述，以期为相关人士提供帮助。

关键词：高中化学；数字化；手持技术；实验一、数字化手持技术在中学化学教学中的应用手持测试技术是将传感器、计算机和数据采集器相结合，对测试系统的物理参数进行测量，然后对所用的仪器进行化学测试。

利用手持技术进行高中化学教学，不仅能使学生掌握更先进的技术，掌握科学的学习方法，养成正确的学习行为，而且能使学生的学习效率和教学质量得到提高。

二、手持式数字化技术在化学教学中的重要性（一）有利于开展探究性教学活动手持式实验设备较小，教师和学生可以像携带水杯、书本那样将其随身携带，从而为增加户外实验的可能性提供帮助。

例如，试验活动可在河流、工厂和城市附近开展。

手持式技术具有多种探头，可以从不同学科的不同角度对问题进行观察，掌握生物、化学、等知识，同时，手持式技术与物理、数学相结合，包含了强大的数据处理系统，可以节省学生大量的时间，集中精力于数据采集，观察实验现象，得出实验结论，便于对知识点进行分析归纳，更有利于得出更加准确的科学结论，从而提高学生的逻辑思维能力。

（二）促进学生之间的交流与合作与普通化学实验教学相比，在高中化学实验教学中运用手持式技术更有利于学生的交流与合作。

融合知识交互关系的认知诊断深度模型
张所娟;余晓晗;陈恩红;沈双宏;郑雨;黄松
【期刊名称】《模式识别与人工智能》
【年(卷),期】2023(36)1
【摘要】认知诊断是基于学习数据挖掘学习者潜在认知状态的一种智能评测技术.当前大多数认知诊断模型将学习任务中的知识视为同等重要,未考虑知识间的交互关系,从而影响诊断的准确性,同时也缺乏可解释性.针对上述问题,文中提出融合知识交互关系的认知诊断深度模型,实现学习者认知状态与知识权重的统一表达.同时,实现基于Choquet积分的理想作答反应计算算法.最后提出模糊测度的深度神经网络,预测学习者的作答表现.大量实验表明,文中模型不仅取得较好的预测结果,还能为预测结果提供知识交互层面的解释,具有一定的优越性.
【总页数】12页(P22-33)
【作者】张所娟;余晓晗;陈恩红;沈双宏;郑雨;黄松
【作者单位】中国人民解放军陆军工程大学指挥控制工程学院;中国科学技术大学计算机科学与技术学院大数据分析与应用安徽省重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】G434
【相关文献】
1.手持技术数字化实验与化学教学的深度融合:从"研究案例"到"认知模型"——TQVC概念认知模型的建构
2.网络能力、外部知识获取及其交互作用与企业服务
创新关系模型构建3.融合触、听、视觉的多通道认知和交互模型4.词汇深度知识、语法知识与英语听力能力\r交互关系及表现模式研究5.结合显式和隐式特征交互
的深度融合模型
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高中化学数字化手持技术教学研究论文•相关推荐高中化学数字化手持技术教学研究论文摘要：在理科的实验之中，数字化的手持技术可以被广泛的运用于其中，还可以将关于环境、物理、生物以及化学等更多的数据进行快速而方便的收集，就像声音、位移、温度以及电等。

现在的社会之中，在实验时采用数字化的手持技术，可以使得学生对其进行的实验实施探究性的学习，还可以促使其进行合作的学习，将责任感以及对于科学严谨化的态度得以培养。

关键词：高中化学；课堂教学；数字化手持技术所谓的高中化学课堂教学之中的数字化的手持技术，从其字面上就可以看出，是一项在手掌上就可以进行操作的技术，其作为一个数据处理的系统以及所进行的定量的采集有关于传感器、数据库的采集器以及所配套的软件组成，并且关于其各式各样的进行后期处理的实验技术系统，需要和计算机进行连接完成。

并且在理科的实验之中，数字化的手持技术可以被广泛的运用于其中，还可以将关于环境、物理、生物以及化学等更多的数据进行快速而方便的收集，就像声音、位移、温度以及电等。

１高中化学课堂教学中的数字化手持技术的特点１．１特点之定量定性双向研究：在高中化学的课堂教学之中，那些具有传统性质的实验只能够让其学生对化学的现象有一个基本的表面的认识，不可能从其量上进行清晰的认知，也就是不可能进行定量的研究。

而通过数字化的手持技术，则可以呈现给学生直观的数据以及图像，关于其进行实验所得出的研究结果，从而将科学的准确性得以有效的体现。

就比如对双氧水进行分解的时候，其催化剂是二氧化锰，采取传统形式的实验的操作就只可以将催化剂减慢或者是加快化学反应速率得以了解，但是通过数字化的手持技术，对于其化学的反应速率可以从所做的线性的回归、以及图形的斜率得到，对于其所测得的关于分解氧气的压力，可以通过压力的传感器对其进行准确的测量。

并且其还可以将化学的反应进行定时的测量，对其反映过程之中所出现的定量的数据进行及时的反应。

１．２特点之简易化现代化的实验：数字化的手持技术，使得高中化学课堂教学之中的实验教学可以接轨于国际吗，使得其化学的实验不仅仅局限于实验室之中，还能够去到户外以及更多的其他场所，在任何的时间开展。

浅探手持技术与高中化学教学的有机结合一、手持技术的内涵手持技术是数字化手持实验技术的简称，又被叫作掌上实验室，指的是利用计算机和微电子技术，借助数据采集器、传感器、计算机及其配件来进行数字化实验的一种新型方式。

手持技术将数据采集和数据分析集为一体，具有便携、方便、直观的特点。

这种方便的实验模式将实验教学与研究性学习结为一体，引导学生转变学习方式，通过自主实验、自主思考来解决化学问题，提高学生的创新精神和创新能力。

二、手持技术在高中化学教学中运用的意义1.扩展实验范围，培养学生的探究能力手持技术突破了传统的实验模式，不再需要专门的实验室，不再需要教师专门准备实验材料和实验工具，掌上实验室突破了时空的限制，学生可以在任何时间、任何地点进行实验。

同时，实验的内容也得到了扩展，在传统的实验中，化学实验的内容基本上是由学校确定的，学生在化学中出现疑难问题，也不能通过自主的实验解决，只能够借助逻辑性的思考。

手持技术的发展，使学生能够借助计算机技术自行设计实验条件和实验内容，并借助实验解决问题。

2.以实验为载体，激发学生的学习兴趣高中化学的内容相对比较抽象，化学实验是将抽象的内容形象化的过程，是将思维过程化的过程。

手持技术将实验手段简单化，学生一方面可以在设计实验、实施实验的过程中体验动手实验的乐趣；另一方面实验的过程也是将化学知识形象化，引导学生思考，在思考中学生可以获得自主解决问题的乐趣。

3.进行定量研究，活跃学生的思维高中化学教学中大多部分的实验都是定性实验，给予学生固定的条件和实施过程，让学生进行机械的实验操作，获得实验结果，学生的思维容易出现僵化。

手持技术定量测定的特点带给学生与众不同的学习过程，将定性研究和定量研究结合在一起，增加化学知识学习的效率和准确性。

三、手持技术在高中化学教学中运用的有效策略1.手持技术在化学概念学习中的应用化学概念是高中化学中的一个难点问题，化学概念掌握的牢固程度直接影响着学生化学知识内容的分析。