談中學(xué)化學(xué)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)技巧

陰健

摘 要：探索數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在高中化學(xué)教學(xué)中運(yùn)用的有效方法，從而提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)效。分別從利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)探究式學(xué)習(xí)，利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)突破教學(xué)重難點(diǎn)，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)和數(shù)字化實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，整合各種資源、優(yōu)化數(shù)字化實(shí)驗(yàn)等方面進(jìn)行論述。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化；實(shí)驗(yàn)；技巧

當(dāng)今社會(huì)是信息化時(shí)代、數(shù)字化時(shí)代，課堂教學(xué)也應(yīng)跟緊時(shí)代發(fā)展，適應(yīng)社會(huì)的需求。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)是由傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)及相關(guān)數(shù)據(jù)處理軟件等構(gòu)成的測(cè)量、采集、處理設(shè)備和與之配套的相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)儀器裝備組成開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)教學(xué)中的重要內(nèi)容之一，我們通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)探知化學(xué)原理，豐富學(xué)生的化學(xué)知識(shí)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(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要，把數(shù)字化實(shí)驗(yàn)引入化學(xué)教學(xué)之中，探索化學(xué)實(shí)驗(yàn)原理，提升化學(xué)實(shí)驗(yàn)效果，讓學(xué)生有效地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，從而培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

一、利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)實(shí)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(shí)驗(yàn)，經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)操作，通過(guò)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(guò)程。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的介入，也能實(shí)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(wèn)題的所在，在老師指導(dǎo)下進(jìn)行有效學(xué)習(xí)。本實(shí)驗(yàn)學(xué)生做了以下活動(dòng)與探究：①向稀苯酚溶液中加入濃溴水，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。②根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，推測(cè)該反應(yīng)是取代反應(yīng)還是加成反應(yīng)，推測(cè)依據(jù)是什么？然后設(shè)計(jì)探究方案證明推測(cè)，并進(jìn)行探究活動(dòng)。通過(guò)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)設(shè)備裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，電導(dǎo)率傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)稀苯酚溶液和飽和溴水反應(yīng)過(guò)程中溶液的電導(dǎo)率k，并由實(shí)驗(yàn)軟件系統(tǒng)直接繪制反應(yīng)過(guò)程中混合溶液的電導(dǎo)率k隨時(shí)間t的變化曲線即可便捷、直觀地反映該反應(yīng)過(guò)程中電導(dǎo)率的變化情況。它可以在短時(shí)間內(nèi)完成。采用先進(jìn)的DIS實(shí)驗(yàn)技術(shù)將該探究實(shí)驗(yàn)化學(xué)反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄下來(lái)仔細(xì)分析，測(cè)出來(lái)的數(shù)據(jù)以數(shù)字、圖表形式呈現(xiàn)，更客觀、真實(shí)地體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)過(guò)程。

二、利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)突破教學(xué)重難點(diǎn)

高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)比較抽象，運(yùn)用常規(guī)的實(shí)驗(yàn)無(wú)法開(kāi)展實(shí)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)效果不明顯，這樣就會(huì)導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法理解和掌握化學(xué)知識(shí)和技能。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)具有形象直觀的特點(diǎn)，這樣有利于學(xué)生觀察和思考，學(xué)生便能對(duì)其中的化學(xué)原理進(jìn)行了解，提升了化學(xué)實(shí)驗(yàn)的效果。

例如，在學(xué)習(xí)“強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)”的時(shí)候，對(duì)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(diǎn)，課本中沒(méi)有對(duì)這部分內(nèi)容進(jìn)行深入的分析和解釋。另外，存在缺乏實(shí)際操作的環(huán)境，這樣就會(huì)導(dǎo)致學(xué)生難以掌握和理解。這時(shí)，我們正好可以借用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，運(yùn)用pH數(shù)據(jù)傳感器對(duì)不同濃度乙酸溶液的pH變化情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，利用數(shù)據(jù)采集器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和整理，然后利用計(jì)算機(jī)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。這樣通過(guò)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)可以得出電解質(zhì)對(duì)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(huì)不斷增大，而乙酸溶液的濃度越低，則對(duì)弱電解質(zhì)的電離影響越大。通過(guò)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)的效果。

三、傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)和數(shù)字化實(shí)驗(yàn)相結(jié)合

學(xué)生通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件計(jì)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(shí)，很容易理解實(shí)驗(yàn)原理，但是沒(méi)有重視對(duì)公式的運(yùn)算過(guò)程，這樣就會(huì)影響學(xué)生的計(jì)算能力。因此，利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師要根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要和學(xué)生能力的發(fā)展，有機(jī)地把傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)和數(shù)字化實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來(lái)，要求學(xué)生在觀測(cè)最后數(shù)據(jù)的同時(shí)，自己親身計(jì)算一次，對(duì)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(kāi)展“氨的制取”實(shí)驗(yàn)時(shí)，NH4Cl與Ca（OH）2反應(yīng)后，會(huì)生出氣體。而當(dāng)儀器把對(duì)氣味的感知傳達(dá)給學(xué)生時(shí)，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(duì)于加熱的過(guò)程，學(xué)生會(huì)體會(huì)更深。再要求學(xué)生寫(xiě)出方程式：2NH4Cl+Ca（OH）2=CaCl2+2NH3↑+2H2O。利用平衡計(jì)算，這樣學(xué)生就會(huì)理解不同反應(yīng)物和生成物的比例，儀器檢測(cè)指標(biāo)中的數(shù)據(jù)就會(huì)得到驗(yàn)證。這樣的過(guò)程，把傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)和數(shù)字化實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來(lái)，學(xué)生的計(jì)算能力和推導(dǎo)能力得到了培養(yǎng)和提升，讓數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的效果更佳。

四、整合各種資源、優(yōu)化數(shù)字化實(shí)驗(yàn)

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展需要軟硬件的支持，然后對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行可視化的展示，讓學(xué)生有效觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，探知實(shí)驗(yàn)原理。實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的觀察和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α＜訌?qiáng)硬件設(shè)施和應(yīng)用軟件配置。實(shí)驗(yàn)中的裝備是我們開(kāi)始實(shí)驗(yàn)的有利保證，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)更需要裝備的支持，特別是技術(shù)硬件和軟件，還包括計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)中的開(kāi)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)常用軟件有Flash，PowerPoint等；傳感器實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)軟件有多種，如COREL Chemlab等，這些硬件和軟件就構(gòu)成了開(kāi)展化學(xué)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)和條件。

總之，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)中不可缺少的手段，能夠輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開(kāi)展，利用學(xué)生觀察和分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，解決了抽象的、受時(shí)空限制的實(shí)驗(yàn)操作。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在化學(xué)教學(xué)中的運(yùn)用，提升了化學(xué)教學(xué)的效果。

參考文獻(xiàn)：

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