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

◇ 安徽 徐光群

(作者單位：安徽滁州天長(zhǎng)中學(xué))

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

◇ 安徽 徐光群

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在傳統(tǒng)的教學(xué)方式上做出了創(chuàng)新和改變,使教學(xué)富有信息化,同時(shí)加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的深刻認(rèn)知,使學(xué)生更好地掌握到實(shí)驗(yàn)的原理和本質(zhì),提高了教學(xué)的效率．

1 數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的含義與發(fā)展

1.1 數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的含義

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)打破了傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式,根據(jù)新課程的改革配備了新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備．?dāng)?shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的組成包含傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)和數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)軟件,實(shí)驗(yàn)過程中主要通過傳感器測(cè)出數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)采集器收集數(shù)據(jù),然后傳輸給電腦,進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、處理,最后給出結(jié)果,這樣便簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)過程．例如，為了讓學(xué)生清楚某實(shí)驗(yàn)是放熱的,通常是通過觸摸發(fā)生反應(yīng)的試管底部的方式．但是數(shù)字化實(shí)驗(yàn)會(huì)通過溫度傳感器測(cè)量反應(yīng)溫度,之后通過數(shù)據(jù)采集器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,通過電腦投影以平行線的形式顯現(xiàn)出來．

1.2 數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的發(fā)展

傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)方式十分單一,而且缺少實(shí)驗(yàn)器材,引入數(shù)字化實(shí)驗(yàn)后很多實(shí)驗(yàn)都可以進(jìn)行,比如二氧化錳作為催化劑對(duì)雙氧水的分解有多大作用,測(cè)定二氧化碳的溫室效應(yīng)等．?dāng)?shù)字化實(shí)驗(yàn)的引入給原本枯燥的化學(xué)實(shí)驗(yàn)帶來了活力和方便,因?yàn)樗梢园褜?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和圖像直觀地展現(xiàn)在大家面前．?dāng)?shù)字化實(shí)驗(yàn)?zāi)鼙淮蟛糠纸處煈?yīng)用,只是需要時(shí)間和設(shè)備資源的問題．

2 數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)

2.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果更科學(xué)

有些化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程可能具有潛在的危險(xiǎn)性,而且操作步驟煩瑣復(fù)雜,數(shù)據(jù)處理比較麻煩，但是采用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)傳感器可以準(zhǔn)確測(cè)定出整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程的數(shù)據(jù)內(nèi)容,電腦最后把數(shù)據(jù)通過表格或圖形的方式傳遞給我們,這樣使實(shí)驗(yàn)的結(jié)果更具有準(zhǔn)確性、科學(xué)性．

2.2 使實(shí)驗(yàn)清晰化、綜合化、簡(jiǎn)單化

一些化學(xué)實(shí)驗(yàn)如果采用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法操作起來會(huì)比較復(fù)雜,而數(shù)字化實(shí)驗(yàn)就可以簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)步驟,而且學(xué)生也容易理解實(shí)驗(yàn)的原理,使實(shí)驗(yàn)思路更加清晰．同時(shí)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)不單單讓學(xué)生掌握了化學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容,還讓學(xué)生對(duì)其他學(xué)科和領(lǐng)域有所研究和了解．比如實(shí)驗(yàn)室用酒精燈加熱時(shí)，通常使用外焰,因?yàn)橥庋鏈囟雀?然而學(xué)生可能并不理解,這時(shí)利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)中的溫度傳感器來測(cè)量酒精燈的內(nèi)外焰溫度,測(cè)量出的數(shù)據(jù)對(duì)大家就比較有說服力．

3 數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的優(yōu)點(diǎn)

3.1 優(yōu)化教學(xué)過程、提高教學(xué)效率

傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)不能直觀地把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和圖像呈現(xiàn)在教師和學(xué)生面前,因此還不能讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)更好地吸收和了解,而數(shù)字化實(shí)驗(yàn)可以短時(shí)間內(nèi)把實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)內(nèi)容通過圖片和數(shù)據(jù)分析的方式傳遞給老師和學(xué)生,不僅讓學(xué)生容易理解還節(jié)約了教學(xué)時(shí)間,提高了教學(xué)效率．例如交互式電子白板應(yīng)用于教學(xué)中,教師可以把實(shí)驗(yàn)內(nèi)容提前設(shè)計(jì)好,在課堂上可以通過交互式電子白板的演示來強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)的可操作性和直觀性,讓學(xué)生們能一目了然地了解到實(shí)驗(yàn)的各個(gè)過程和重要環(huán)節(jié),不必再經(jīng)過自己的思維模擬來整合整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程,這樣就大大優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程,提高了課堂教學(xué)效率．

3.2 有利于學(xué)生開放式學(xué)習(xí)

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生更深入地了解到實(shí)驗(yàn)的原理和結(jié)果,善于讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題,數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的過程是老師和學(xué)生互動(dòng)、學(xué)生和學(xué)生交流實(shí)驗(yàn)的過程,讓學(xué)生學(xué)習(xí)的方式變得開放,思維得到發(fā)散．例如利用平板電腦來進(jìn)行電子實(shí)驗(yàn)教學(xué),教師可以設(shè)計(jì)多個(gè)不同層次的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,針對(duì)不同水平的學(xué)生讓他們自己去選擇相應(yīng)難度的實(shí)驗(yàn)題目,并且通過互聯(lián)網(wǎng)來聯(lián)通每個(gè)終端,這樣就可以加強(qiáng)老師與學(xué)生們之間的互動(dòng),有任何問題及疑問都可以通過平板電腦的終端來進(jìn)行溝通,回到家里同樣也可以實(shí)現(xiàn)這樣的操作．

3.3 減少化學(xué)實(shí)驗(yàn)誤差

在高中化學(xué)酸堿中和滴定實(shí)驗(yàn)中,通常采用觀察指示劑變色的方式來判定滴定終點(diǎn),而這種方法不僅計(jì)算過程不簡(jiǎn)單而且誤差也大．但是應(yīng)用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)之后,很多問題迎刃而解,先把pH傳感器放到標(biāo)準(zhǔn)液中標(biāo)定,洗滌干凈后放入待測(cè)溶液中,通過數(shù)據(jù)采集器把待測(cè)液pH傳送到計(jì)算機(jī)中,能清晰準(zhǔn)確地呈現(xiàn)出實(shí)驗(yàn)過程中pH的變化．

4 數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的弊端

雖然數(shù)字化實(shí)驗(yàn)方便了化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué),但同時(shí)降低了學(xué)生善于觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的能力,減少了學(xué)生自己動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì),也減少了學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的機(jī)會(huì),所以在采用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中要注意將傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法和數(shù)字實(shí)驗(yàn)法結(jié)合運(yùn)用．

(作者單位：安徽滁州天長(zhǎng)中學(xué))