數(shù)字化實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的思考

李浩

【摘 要】數(shù)字化實(shí)驗(yàn)是學(xué)習(xí)化學(xué)和理解化學(xué)的一種工具，它作為化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的工具，可以創(chuàng)造出高效、直觀的學(xué)習(xí)環(huán)境，這對于化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有著至關(guān)重要的作用。從數(shù)字化實(shí)驗(yàn)對于化學(xué)實(shí)驗(yàn)的引入、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)對于傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有哪些影響、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用等方面闡述了數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的引入、應(yīng)用和思考。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字化實(shí)驗(yàn) 化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)

2010年——2020年的《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》中指出：“信息技術(shù)對教育的發(fā)展具有革命性影響，必須給予高度重視。推進(jìn)數(shù)字化校園建設(shè)，引進(jìn)國際優(yōu)質(zhì)數(shù)字化教學(xué)資源?！?而數(shù)字化實(shí)驗(yàn)運(yùn)用了智能控制、實(shí)時(shí)測量、數(shù)據(jù)的采集和分析等先進(jìn)技術(shù)，可以完成國家政策中指出的數(shù)字化化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的各種實(shí)驗(yàn)。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)通過傳感器的轉(zhuǎn)換，能夠?qū)崿F(xiàn)化學(xué)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的即時(shí)處理、編輯，可存儲(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)文件，利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)手段可以創(chuàng)新化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)理念和模式，實(shí)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)代化。

一、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的中引入

1.數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中引入引起教師排斥

任何一樣新生事物總是會(huì)引起爭議的，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)引入化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中更是如此，圍繞著是接納還是摒棄這兩點(diǎn)的爭議就一直沒有停止過。

在數(shù)據(jù)已經(jīng)成為了世界第三戰(zhàn)略資源的今天，重要的不再是要不要引入數(shù)字化實(shí)驗(yàn)而是怎么更好的應(yīng)用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)。

2.引入數(shù)字化實(shí)驗(yàn)對化學(xué)教學(xué)的影響

同傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀器比較，電子傳感器的優(yōu)勢在于功能強(qiáng)、技術(shù)新、性能可靠等方面。其應(yīng)用于課堂教學(xué)，可以更加便利的對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行模擬和檢測，有利于教師的具體化指導(dǎo)，有利于學(xué)生感知認(rèn)識的培養(yǎng)。而數(shù)據(jù)采集器在實(shí)際生產(chǎn)活動(dòng)中應(yīng)用廣泛，也在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中發(fā)揮重要作用。其由生產(chǎn)活動(dòng)中引入課堂，能使學(xué)生盡快接觸和認(rèn)識數(shù)據(jù)采集器，培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的能力。

二、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在化學(xué)教學(xué)中的作用

1.提高了教學(xué)效率

傳感器和計(jì)算機(jī)在數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室發(fā)揮了超越傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)勢，擁有高精度、高速度以及自動(dòng)化測量的優(yōu)點(diǎn)，能夠采集到完整、動(dòng)態(tài)的信息，然后對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出多方面綜合性的分析和處理。這樣就能使師生們的精力主要集中于于設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、歸納結(jié)論和交流討論然后從中發(fā)現(xiàn)規(guī)律。與傳統(tǒng)教學(xué)相比效率提高了100%及以上。

2.解決了教學(xué)難題

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，有著簡便、直接、易操作等優(yōu)點(diǎn)。但是單一的用途，以及需要人工讀數(shù)記錄，使其難以觀測實(shí)驗(yàn)中快速變化的過程，這不便于復(fù)雜問題的研究。而數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室里高速度、高精度的采集數(shù)據(jù)，能夠?qū)崟r(shí)的將實(shí)驗(yàn)的每一個(gè)過程以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都記錄下來，簡潔又有效，更便于學(xué)生的觀察和理解，輕松解決實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的難題。

三、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

1.強(qiáng)弱電解質(zhì)電離度實(shí)驗(yàn)

在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，由于化學(xué)原理較為復(fù)雜，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)無法使學(xué)生對其進(jìn)行深刻的理解和掌握。但是數(shù)字化實(shí)驗(yàn)通過傳感技術(shù)，給學(xué)生形象，直觀的展示，從而加深學(xué)生對化學(xué)原理的了解。

例如，在學(xué)習(xí)強(qiáng)電解質(zhì)的和弱電解質(zhì)的時(shí)候，電離子是化學(xué)中的難點(diǎn)。在高中化學(xué)教材中，沒有充分的對電解質(zhì)的電離度進(jìn)行分析。對學(xué)生來說是有一定的難度的。而在數(shù)字化實(shí)驗(yàn)中，通過數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用ph數(shù)據(jù)傳感器對不同濃度的乙酸溶液的ph變化情況進(jìn)行監(jiān)測；運(yùn)用數(shù)據(jù)采集器對收集數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，然后通過計(jì)算機(jī)分析，最后通過數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，很容易得出電解質(zhì)對電離度影響的結(jié)論，隨著乙酸稀釋的不斷加快，弱電解質(zhì)的電離度也會(huì)隨之不斷增大，乙酸溶液的濃度越低，則對弱電解質(zhì)的電離影響越大。

2.苯酚、無機(jī)酸鹽酸、碳酸酸性強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)

高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的探究式實(shí)驗(yàn)，就是把學(xué)生看成教學(xué)的主體，弱化教師的主導(dǎo)地位，使學(xué)生可以獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的操作，然后對問題進(jìn)行大膽假設(shè)，從而實(shí)現(xiàn)探究式教學(xué)的目的。利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)探究式教學(xué)，就是在實(shí)驗(yàn)過程中，讓學(xué)生之間進(jìn)行討論，找出問題，然后由教師來對學(xué)生進(jìn)行教學(xué)。

例如，在學(xué)習(xí)苯酚的化學(xué)性質(zhì)時(shí)，可以讓學(xué)生相互討論，然后進(jìn)行具體的實(shí)踐操作。

操作過程：取苯酚的濁液3mL于試管中，并向其中逐滴加入氫氧化鈉溶液，濁液將變澄清。將得到的澄清液分到兩支試管中，向其中一支滴加稀鹽酸，另一支通入二氧化碳?xì)怏w，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

注意：實(shí)驗(yàn)的二氧化碳?xì)怏w用石灰石和鹽酸讓學(xué)生自己現(xiàn)場制取。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：滴加NaOH溶液會(huì)使苯酚乳濁液變澄清。

得出結(jié)論：三者的酸性強(qiáng)度為：鹽酸>碳酸>苯酚。

在實(shí)驗(yàn)完畢后，再由教師提出問題進(jìn)一步鞏固學(xué)生所學(xué)的知識，即：如果不慎將苯酚沾到皮膚上，是用熱水還是用NaOH溶液？

學(xué)生回答道：都不好，因?yàn)闊崴畷?huì)燙傷人的皮膚，NaOH有很強(qiáng)的腐蝕性，會(huì)對皮膚有強(qiáng)烈的腐蝕性，應(yīng)該用一種對人體沒有危害并且能溶解苯酚的試劑，如用酒精洗滌。

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，能夠改變及彌補(bǔ)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式中的不足之處。

參考文獻(xiàn)

[1]沈世紅. 數(shù)字化實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的思考[J]. 現(xiàn)代中小學(xué)教育，2016，32（06）：79-82.

[2]張斌玉. 數(shù)字化實(shí)驗(yàn)與中學(xué)化學(xué)教學(xué)融合的實(shí)踐研究[D].合肥師范學(xué)院，2016.

[3]數(shù)字化實(shí)驗(yàn)百度百科；數(shù)字化實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于高中化學(xué)百度百科