關(guān)于初中化學(xué)數(shù)字化實驗教學(xué)的思考

廖者蘭

（福建省三明市梅列第一實驗學(xué)校，福建三明 365000）

引 言

與傳統(tǒng)實驗相比，數(shù)字化實驗減少了許多煩瑣的實驗操作，學(xué)生操作起來更容易，且出錯率小，更能將關(guān)注點放在對實驗原理的理解上。數(shù)字化實驗是一項新技術(shù)，在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時，能促進(jìn)學(xué)生思維能力的發(fā)展。因此，在化學(xué)教學(xué)中，教師應(yīng)合理應(yīng)用數(shù)字化實驗技術(shù)，為學(xué)生理解化學(xué)知識提供助力。

一、數(shù)字化實驗教學(xué)的優(yōu)勢與不足

（一）數(shù)字化實驗教學(xué)的優(yōu)勢

初中化學(xué)課堂上的數(shù)字化實驗對學(xué)生來講是一種新的學(xué)習(xí)手段，帶給了學(xué)生新奇感，也便于學(xué)生探究學(xué)習(xí)化學(xué)知識[1]。學(xué)生運用數(shù)字化實驗設(shè)備采集化學(xué)反應(yīng)過程中不同時間點的數(shù)據(jù)，記錄下數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析對比后可以得出結(jié)論，通過數(shù)據(jù)對比得出的結(jié)論是簡單易懂的。數(shù)字化實驗?zāi)苷{(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)生獲得成就感，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量隨著學(xué)習(xí)興趣的提升而逐漸提高。

（二）數(shù)字化實驗教學(xué)的不足

1.實驗設(shè)備轉(zhuǎn)移了學(xué)生的關(guān)注點

數(shù)字化實驗教學(xué)也有不足的一面。很多學(xué)生初次接觸數(shù)字化實驗設(shè)備，會對其充滿好奇心，這會導(dǎo)致他們將過多的注意力放在設(shè)備上，而忘記了自己是要運用這些設(shè)備學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)原理，從而使學(xué)習(xí)方向發(fā)生偏離。

2.使學(xué)習(xí)目標(biāo)不明確

數(shù)字化實驗的作用毋庸置疑，但是想要得到自己想要的化學(xué)實驗過程和數(shù)據(jù)，學(xué)生需要先掌握數(shù)字化實驗運作原理[2]。課堂上，教師應(yīng)先讓學(xué)生認(rèn)識到，數(shù)字實驗是一個由數(shù)據(jù)收集、傳感器和輔助軟件等共同組成的系統(tǒng)。它可以對各種公開數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，并且可以與計算機連接，同時數(shù)字化實驗設(shè)備的數(shù)據(jù)采集是用了很多的光電原理轉(zhuǎn)換機制來實現(xiàn)運轉(zhuǎn)的。教師如果不給學(xué)生講這些，就會模糊教學(xué)目標(biāo)，影響學(xué)生學(xué)習(xí)效果。

二、優(yōu)化初中化學(xué)課堂上運用數(shù)字化實驗教學(xué)的策略

（一）靈活采用教學(xué)方式，減少新技術(shù)與傳統(tǒng)操作的矛盾

在初中化學(xué)教學(xué)中，教師應(yīng)合理安排傳統(tǒng)實驗和數(shù)字化實驗，抓住數(shù)字化實驗教學(xué)的契機，實現(xiàn)優(yōu)勢互補。傳統(tǒng)化學(xué)實驗和數(shù)字化化學(xué)實驗都有各自的優(yōu)勢。完全用數(shù)字化化學(xué)實驗代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化學(xué)實驗是不明智的。教師需要將以前的化學(xué)實驗與現(xiàn)在的數(shù)字化實驗相互融合，根據(jù)實驗內(nèi)容選擇合適的實驗方式。傳統(tǒng)化學(xué)實驗以定性實驗為主體，正確使用儀器，并需要學(xué)生精通實驗的基本操作。教師要引導(dǎo)學(xué)生注意實驗材料的變化過程，并將其記錄下來，對結(jié)果進(jìn)行解釋和討論[3]。而數(shù)字化實驗是一種定量實驗，通過電子設(shè)備采集、記錄數(shù)據(jù)，并以表格或圖像的形式呈現(xiàn)，教師要重視培養(yǎng)學(xué)生對數(shù)據(jù)的分析和處理能力。在初中化學(xué)教學(xué)中，引入數(shù)字化實驗可以培養(yǎng)學(xué)生獲取信息、分析表格和圖像的能力。數(shù)字化實驗與傳統(tǒng)實驗的操作存在一定的差異，教師不能沿用以前的教學(xué)操作方法來教授學(xué)生，而應(yīng)靈活變換方法，使學(xué)生能夠更快地掌握數(shù)字化實驗。

例如，在“化學(xué)反應(yīng)和能量變化”的實驗中，教師可將鹽酸溶液與鎂條作為實驗材料，以便學(xué)生觀察實驗結(jié)果。首先，教師要做的是將兩種反應(yīng)物放入大試管中，讓學(xué)生通過觸摸試管底部的外壁來感受反應(yīng)中所產(chǎn)生的熱量，并在腦海中形成一種“這個反應(yīng)會釋放熱量”的意識。

在“酸堿中和反應(yīng)”的實驗中，教師可以使用溫度傳感器測量反應(yīng)前鹽酸溶液和氫氧化鈉溶液的溫度。人類的感官靈敏度是有限的，當(dāng)溫度變化的范圍非常小時，教師就要借助新的科學(xué)技術(shù)，以此加深學(xué)生對化學(xué)知識的理解。

所以，教師只有靈活改變實驗教學(xué)方法，才能減少新技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)之間的矛盾，從而更好地實現(xiàn)化學(xué)教學(xué)優(yōu)化改革。

（二）聚焦學(xué)生關(guān)注點，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

初中化學(xué)數(shù)字化實驗設(shè)備的數(shù)據(jù)采集器與計算機、傳感器之間采用USB接口。四通道傳感器接口用于并行采集，想用時插上便可以使用。同時，它采用大尺寸液晶屏顯示，方便學(xué)生觀察與分析，并配有學(xué)生分組實驗室，便于學(xué)生操作。課堂上，學(xué)生的關(guān)注點容易被儀器帶偏，所以教師要善于引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注點，將學(xué)生的視線拉回到實驗上，讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo)。

教師可以專門留一節(jié)課的時間帶學(xué)生認(rèn)識儀器，讓他們觀察、研究儀器的構(gòu)造等，先滿足他們的好奇心，這樣學(xué)生在下次上課見到這些儀器時就沒有那么強烈的探索欲望，會認(rèn)真聽教師講解實驗操作步驟。教師可以先在教室向?qū)W生講解一遍操作步驟，讓學(xué)生將關(guān)鍵的實驗操作步驟記錄下來。教師也可以利用幻燈片播放實驗步驟，然后讓學(xué)生自己動手操作，或分組進(jìn)行實驗。學(xué)生在其中不僅能夠獲得成就感和滿足感，還能體會到科技的便捷性和有趣性，從而激發(fā)探索欲望和學(xué)習(xí)動力[4]。

（三）明確實驗?zāi)繕?biāo)，提前了解實驗步驟

數(shù)字化實驗設(shè)備涉及的化學(xué)、物理原理是晦澀難懂的，不易于學(xué)生理解，教師講解起來也有一些吃力。如果教師在課堂上花費大量的時間和精力講解數(shù)字化實驗設(shè)備，實驗教學(xué)效果就會大打折扣。所以，數(shù)字化實驗教學(xué)中，教師應(yīng)明確實驗?zāi)繕?biāo)，帶領(lǐng)學(xué)生提前對實驗設(shè)備進(jìn)行了解。這樣不僅能給學(xué)生留有足夠的實驗時間，還能提高學(xué)生動手操作的實踐能力[5]。

例如，在“外部條件對化學(xué)反應(yīng)速度的影響”實驗中，當(dāng)塊狀大理石、粉末狀大理石與相同濃度的鹽酸溶液反應(yīng)時，學(xué)生可以從氣體產(chǎn)生率觀察反應(yīng)速度。在使用絕對壓力傳感器的情況下，學(xué)生不僅能觀察到上述現(xiàn)象，還可以通過數(shù)據(jù)分析得出結(jié)論。隨著反應(yīng)時間的增加，反應(yīng)速度會不連續(xù)提高或降低，這是整個反應(yīng)過程的實情。在這個實驗過程中，學(xué)生用到了絕對壓力傳感器，因此教師可以提前將絕對壓力傳感器的使用方法、運作原理、注意事項等告知學(xué)生或讓學(xué)生自主了解，不用在課堂上進(jìn)行細(xì)致的講解，簡單介紹即可。這不僅提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，還保證了教學(xué)質(zhì)量。

結(jié) 語

數(shù)字化實驗教學(xué)不僅能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還可以培養(yǎng)學(xué)生在數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)分析方面的能力。數(shù)字化實驗可以真實地再現(xiàn)實驗過程中每一個時段的數(shù)據(jù)，為學(xué)生理解化學(xué)知識起到了非常重要的作用，也為學(xué)生運用化學(xué)知識解決實際問題做好鋪墊。