談中學(xué)化學(xué)數(shù)字化實驗技巧

陰?。ǜ拭C省酒泉市第一中學(xué)）

談中學(xué)化學(xué)數(shù)字化實驗技巧

陰健
（甘肅省酒泉市第一中學(xué)）

探索數(shù)字化實驗在高中化學(xué)教學(xué)中運用的有效方法，從而提升實驗教學(xué)的實效。分別從利用數(shù)字化實驗實現(xiàn)探究式學(xué)習(xí)，利用數(shù)字化實驗突破教學(xué)重難點，傳統(tǒng)實驗和數(shù)字化實驗相結(jié)合，整合各種資源、優(yōu)化數(shù)字化實驗等方面進(jìn)行論述。

數(shù)字化；實驗；技巧

當(dāng)今社會是信息化時代、數(shù)字化時代，課堂教學(xué)也應(yīng)跟緊時代發(fā)展，適應(yīng)社會的需求。數(shù)字化實驗是由傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機(jī)及相關(guān)數(shù)據(jù)處理軟件等構(gòu)成的測量、采集、處理設(shè)備和與之配套的相應(yīng)的實驗儀器裝備組成開展的實驗。化學(xué)實驗是化學(xué)教學(xué)中的重要內(nèi)容之一，我們通過化學(xué)實驗探知化學(xué)原理，豐富學(xué)生的化學(xué)知識和技能，從而培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)素養(yǎng)。根據(jù)化學(xué)實驗教學(xué)的需要，把數(shù)字化實驗引入化學(xué)教學(xué)之中，探索化學(xué)實驗原理，提升化學(xué)實驗效果，讓學(xué)生有效地進(jìn)行實驗操作，從而培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和實驗?zāi)芰Α?/p>

一、利用數(shù)字化實驗實現(xiàn)探究式學(xué)習(xí)

化學(xué)中的探究式學(xué)習(xí)就是讓學(xué)生自主進(jìn)行實驗，經(jīng)歷實驗設(shè)計，實驗操作，通過交流與討論，然后得出正確的結(jié)論，充分體現(xiàn)了學(xué)生的主體地位，讓學(xué)生經(jīng)歷探究的全部過程。數(shù)字化實驗的介入，也能實現(xiàn)學(xué)生的探究式學(xué)習(xí)，發(fā)揮學(xué)生的主體作用，讓他們認(rèn)真討論和交流，然后找出問題的所在，在老師指導(dǎo)下進(jìn)行有效學(xué)習(xí)。本實驗學(xué)生做了以下活動與探究：①向稀苯酚溶液中加入濃溴水，觀察實驗現(xiàn)象。②根據(jù)實驗現(xiàn)象，推測該反應(yīng)是取代反應(yīng)還是加成反應(yīng)，推測依據(jù)是什么？然后設(shè)計探究方案證明推測，并進(jìn)行探究活動。通過數(shù)字化實驗設(shè)備裝置進(jìn)行實驗，電導(dǎo)率傳感器實時檢測稀苯酚溶液和飽和溴水反應(yīng)過程中溶液的電導(dǎo)率k，并由實驗軟件系統(tǒng)直接繪制反應(yīng)過程中混合溶液的電導(dǎo)率k隨時間t的變化曲線即可便捷、直觀地反映該反應(yīng)過程中電導(dǎo)率的變化情況。它可以在短時間內(nèi)完成。采用先進(jìn)的DIS實驗技術(shù)將該探究實驗化學(xué)反應(yīng)的實驗數(shù)據(jù)記錄下來仔細(xì)分析，測出來的數(shù)據(jù)以數(shù)字、圖表形式呈現(xiàn)，更客觀、真實地體現(xiàn)了實驗過程。

二、利用數(shù)字化實驗突破教學(xué)重難點

高中化學(xué)實驗比較抽象，運用常規(guī)的實驗無法開展實驗或?qū)嶒炐Ч幻黠@，這樣就會導(dǎo)致學(xué)生無法理解和掌握化學(xué)知識和技能。數(shù)字化實驗具有形象直觀的特點，這樣有利于學(xué)生觀察和思考，學(xué)生便能對其中的化學(xué)原理進(jìn)行了解，提升了化學(xué)實驗的效果。

例如，在學(xué)習(xí)“強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)”的時候，對于離子學(xué)生很難理解，這部分內(nèi)容也是教學(xué)中的重難點，課本中沒有對這部分內(nèi)容進(jìn)行深入的分析和解釋。另外，存在缺乏實際操作的環(huán)境，這樣就會導(dǎo)致學(xué)生難以掌握和理解。這時，我們正好可以借用數(shù)字化實驗進(jìn)行實驗設(shè)計，運用pH數(shù)據(jù)傳感器對不同濃度乙酸溶液的pH變化情況進(jìn)行監(jiān)測，利用數(shù)據(jù)采集器對數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和整理，然后利用計算機(jī)對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。這樣通過數(shù)字化實驗可以得出電解質(zhì)對電離度的影響，即隨著乙酸稀釋的不斷加快，弱電解質(zhì)的電離度會不斷增大，而乙酸溶液的濃度越低，則對弱電解質(zhì)的電離影響越大。通過數(shù)字化實驗，有利于學(xué)生觀察和分析，從而得出正確的結(jié)論，提升了化學(xué)實驗的效果。

三、傳統(tǒng)實驗和數(shù)字化實驗相結(jié)合

學(xué)生通過計算機(jī)軟件計算采集的數(shù)據(jù)，方便得出結(jié)論。學(xué)生在觀察最后的結(jié)論時，很容易理解實驗原理，但是沒有重視對公式的運算過程，這樣就會影響學(xué)生的計算能力。因此，利用數(shù)字化實驗時，教師要根據(jù)實驗的需要和學(xué)生能力的發(fā)展，有機(jī)地把傳統(tǒng)實驗和數(shù)字化實驗結(jié)合起來，要求學(xué)生在觀測最后數(shù)據(jù)的同時，自己親身計算一次，對比自己的結(jié)論是否和儀器顯示結(jié)論相同，若不同，要找出原因。

例如，在開展“氨的制取”實驗時，NH4Cl與Ca（OH）2反應(yīng)后，會生出氣體。而當(dāng)儀器把對氣味的感知傳達(dá)給學(xué)生時，學(xué)生并不能感同身受，這就需要親自聞一聞。再加上氨氣易溶于水，還需要加熱使氨氣溢出。對于加熱的過程，學(xué)生會體會更深。再要求學(xué)生寫出方程式：2NH4Cl+Ca（OH）2=CaCl2+2NH3↑+2H2O。利用平衡計算，這樣學(xué)生就會理解不同反應(yīng)物和生成物的比例，儀器檢測指標(biāo)中的數(shù)據(jù)就會得到驗證。這樣的過程，把傳統(tǒng)實驗和數(shù)字化實驗結(jié)合起來，學(xué)生的計算能力和推導(dǎo)能力得到了培養(yǎng)和提升，讓數(shù)字化實驗的效果更佳。

四、整合各種資源、優(yōu)化數(shù)字化實驗

數(shù)字化實驗的開展需要軟硬件的支持，然后對實驗進(jìn)行可視化的展示，讓學(xué)生有效觀察實驗現(xiàn)象，探知實驗原理。實驗裝備是以硬件的配備以及各種軟件的更新為依托的。因此，我們要在現(xiàn)有的條件下，整合各種資源，從而優(yōu)化數(shù)字化實驗，培養(yǎng)學(xué)生的觀察和實驗?zāi)芰?。加?qiáng)硬件設(shè)施和應(yīng)用軟件配置。實驗中的裝備是我們開始實驗的有利保證，數(shù)字化實驗更需要裝備的支持，特別是技術(shù)硬件和軟件，還包括計算機(jī)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)中的開放式軟件系統(tǒng)、智能接口、在線系統(tǒng)或離線系統(tǒng)，還有各種實驗器材，包括溫度傳感器、pH值傳感器、電流傳感器、壓強(qiáng)傳感器、電子白板、投影儀等，多媒體實驗常用軟件有Flash，PowerPoint等；傳感器實驗常用的主要是數(shù)據(jù)處理軟件，如Data Studio數(shù)據(jù)處理軟件；仿真實驗軟件有多種，如COREL Chemlab等，這些硬件和軟件就構(gòu)成了開展化學(xué)數(shù)字化實驗的基礎(chǔ)和條件。

總之，數(shù)字化實驗是實驗教學(xué)中不可缺少的手段，能夠輔助實驗教學(xué)的開展，利用學(xué)生觀察和分析實驗現(xiàn)象，解決了抽象的、受時空限制的實驗操作。數(shù)字化實驗在化學(xué)教學(xué)中的運用，提升了化學(xué)教學(xué)的效果。

朱春紅.高中化學(xué)數(shù)字化實驗教學(xué)的初步探討［J］.廣西教育，2015.

·編輯楊國蓉