淺談新課改背景下數(shù)字化技術(shù)在高中化學(xué)教學(xué)中的運(yùn)用

劉瑾

摘 要：化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，在化學(xué)教學(xué)中，教師要認(rèn)真貫徹落實(shí)課改基本理念，有效地將數(shù)字化技術(shù)與高中化學(xué)課堂融合在一起。

關(guān)鍵詞：新課改；信息技術(shù)；高中化學(xué)

在新課程標(biāo)準(zhǔn)中，科學(xué)探究被列入了課程目標(biāo)之中。數(shù)字化設(shè)備靈活、方便、易用，解決了部分傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)過(guò)度要求規(guī)范操作導(dǎo)致的重細(xì)節(jié)忽視整體實(shí)驗(yàn)過(guò)程體驗(yàn)的問(wèn)題。在傳統(tǒng)中學(xué)化學(xué)的定性實(shí)驗(yàn)中引入定量要素，從原有關(guān)注實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象轉(zhuǎn)變成關(guān)注實(shí)驗(yàn)過(guò)程與原理，使中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)入了準(zhǔn)科學(xué)探究的階段。

一、數(shù)字化設(shè)備在高中化學(xué)課堂的優(yōu)勢(shì)

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)設(shè)備含：傳感器—數(shù)據(jù)采集器—計(jì)算機(jī)—應(yīng)用軟件，計(jì)算機(jī)和傳感器的介入更快更準(zhǔn)確地獲得可連續(xù)的監(jiān)測(cè)和采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，節(jié)省了教學(xué)時(shí)間，把很多原來(lái)只能意會(huì)的問(wèn)題數(shù)字化、外顯化，使實(shí)驗(yàn)可直接應(yīng)用于真實(shí)情境，更容易解決生活中的實(shí)際問(wèn)題。筆者認(rèn)為，數(shù)字化設(shè)備在新課改高中化學(xué)課堂有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：

1.數(shù)字化設(shè)備構(gòu)建了有效率的課堂教學(xué)

作為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)是用采樣的方法來(lái)記錄，容易有疏漏。

例如，在學(xué)習(xí)“酸堿中和滴定”實(shí)驗(yàn)時(shí)，傳統(tǒng)課堂通過(guò)不斷測(cè)定滴定過(guò)程中pH變化來(lái)手繪滴定曲線(xiàn)，幾乎是課堂教學(xué)中不可能完成的任務(wù)，此時(shí)可以利用pH傳感器的實(shí)時(shí)檢測(cè)功能，借助數(shù)據(jù)采集器和計(jì)算機(jī)直接生成數(shù)據(jù)曲線(xiàn)，便攜、直觀地認(rèn)識(shí)酸堿滴定中的“突變”的存在，加深理解應(yīng)用數(shù)字化儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)中學(xué)教學(xué)的功能。

2.數(shù)字化課堂拓展了探究問(wèn)題的深度和廣度

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)設(shè)備的引入讓探究活動(dòng)反思更細(xì)致，通過(guò)記錄整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，如在實(shí)驗(yàn)中存在一些數(shù)據(jù)異常，給了我們分析、質(zhì)疑、反思、評(píng)價(jià)時(shí)更客觀的依據(jù)。如在油脂的水解這一案例中，設(shè)計(jì)方案中為了讓水解產(chǎn)生的酸多點(diǎn)，更方便測(cè)定，我們用了較多的植物油，但結(jié)果卻發(fā)現(xiàn)pH測(cè)定數(shù)值不變。通過(guò)分析和討論發(fā)現(xiàn)原來(lái)是油脂過(guò)多，粘在pH探頭上，阻止了pH探頭與溶液的接觸，后將油脂用量減少到1mL，數(shù)據(jù)效果較符合預(yù)測(cè)現(xiàn)象；后在溶液中加入少量乙醇增大油脂在水中的溶解程度，數(shù)據(jù)圖像良好。類(lèi)似這種有效反思要貫穿于整個(gè)探究活動(dòng)中。

3.數(shù)字化設(shè)備使解釋與結(jié)論更加真實(shí)有效

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)設(shè)備的引入使評(píng)價(jià)更客觀，更具備發(fā)展性，有利于學(xué)生的成長(zhǎng)。

如，在配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液時(shí)，由于課堂教學(xué)中教師不可能一一觀察到所有學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作是否規(guī)范，只憑最后定容是否準(zhǔn)確，而不是根據(jù)溶液濃度是否準(zhǔn)確來(lái)判斷，這種做法當(dāng)然有失偏頗。借助離子電極或電導(dǎo)率儀或密度計(jì)可以立即測(cè)定出氯化鈉溶液濃度是否與要求相符，也給了學(xué)生反思的空間，通過(guò)誤差分析，他們學(xué)會(huì)如何在實(shí)驗(yàn)中有效的控制誤差。

4.數(shù)字化設(shè)備使預(yù)測(cè)和假說(shuō)更具方向性和指導(dǎo)性

預(yù)測(cè)與假說(shuō)是學(xué)生根據(jù)初步的資料與事實(shí)材料，運(yùn)用已知的科學(xué)原理，充分發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力，對(duì)所研究的化學(xué)物質(zhì)的本質(zhì)和規(guī)律提出的一種初步設(shè)想。

在數(shù)字化設(shè)備的支持下，通過(guò)初步方向性探究，提供了大量有用的數(shù)據(jù)提示，使我們可以縮小預(yù)測(cè)范圍，有效控制預(yù)測(cè)和假說(shuō)的變量，讓問(wèn)題的預(yù)測(cè)和假說(shuō)更具方向性和指導(dǎo)性。

5.數(shù)字化設(shè)備豐富了探究方案的選擇

數(shù)字化設(shè)備的引入，擴(kuò)大了學(xué)生的參與面，降低了實(shí)驗(yàn)操作水平的要求，同時(shí)也降低了分析難度，由原來(lái)的演示實(shí)驗(yàn)變成了可讓每個(gè)學(xué)生都能參與探究的實(shí)驗(yàn)。如，可以提供用pH探頭和氯離子探實(shí)測(cè)定鹵代烴水解中微小的pH變化和檢驗(yàn)鹵素離子的方案；用比色法測(cè)定銅離子濃度的方案；用稱(chēng)量法測(cè)定碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)溶液質(zhì)量的變化，并以此來(lái)確定反應(yīng)速度的方案；還有用已知濃度強(qiáng)酸滴定未知濃度弱堿等實(shí)驗(yàn)方案。

6.數(shù)字化設(shè)備方便了證據(jù)的收集

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)設(shè)備中如實(shí)記錄了每一個(gè)實(shí)踐過(guò)程的數(shù)據(jù)。特別是對(duì)那些現(xiàn)在沒(méi)法解釋的數(shù)據(jù)，記錄下來(lái)在以后的學(xué)生中尤為重要。

例如，學(xué)習(xí)“難溶電解質(zhì)的溶解平衡”時(shí)，筆者嘗試?yán)脭?shù)字化傳感器做Nacl溶液和Agcl溶液電導(dǎo)率測(cè)試對(duì)比，屏幕上不斷變化的電導(dǎo)率實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可以清晰證明在Agcl溶液中存在可以自由移動(dòng)的離子，從而讓學(xué)生理解溶解平衡的概念。

二、數(shù)字化技術(shù)運(yùn)用目前存在的問(wèn)題

教師長(zhǎng)期適應(yīng)了教教材，接受了傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，而且數(shù)字化設(shè)備引入的數(shù)據(jù)，最終是需要通過(guò)分析才能產(chǎn)生解釋與結(jié)論。但如何進(jìn)行數(shù)據(jù)的取舍，如何進(jìn)行數(shù)據(jù)的校正，如何進(jìn)行數(shù)據(jù)的計(jì)算等等如中和滴定求中和點(diǎn)時(shí)要用到原來(lái)大學(xué)才能用到的求導(dǎo)的概念，這些也是我們面臨的重大挑戰(zhàn)，需要教師和學(xué)生共同努力、共同學(xué)習(xí)來(lái)克服。

在化學(xué)課堂上，數(shù)字化技術(shù)所帶來(lái)的好處和效應(yīng)還有很多，包括情境的模擬和創(chuàng)設(shè)，對(duì)教材的補(bǔ)充，對(duì)學(xué)生興趣的激發(fā)等等。在實(shí)際教學(xué)中，我們要充分運(yùn)用好數(shù)字化設(shè)備，構(gòu)建一個(gè)高效率、高水平的課堂。

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