數(shù)字化實驗在高中化學教學中的應用分析

陳耀民

摘要：本文分析了在高中化學教學中運用數(shù)字化實驗的優(yōu)點，探究了如何運用數(shù)字化實驗突破高中化學的知識難點，提出了教師需要結合數(shù)字化實驗的教學彌補傳統(tǒng)教學的不足，并通過數(shù)字化實驗對高中化學進行探究式學習。

關鍵詞：數(shù)字化實驗；高中化學教學；教學應用

中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：A 文章編號：1992-7711（2017）04-0099

數(shù)字化實驗是以真實實驗為基礎的實驗，是由計算機、傳感器、數(shù)據(jù)采集器及系統(tǒng)軟件等構成的。數(shù)字化實驗室的重要載體是由傳統(tǒng)實驗與信息技術整合的。數(shù)字化實驗促使學生自主學習，提高了合作能力，結合傳感教學方法更適應學生的學習水平，適合了教師教學的需要。

一、數(shù)字化實驗的組成及原理

1. 數(shù)字化實驗的組成

數(shù)字化實驗系統(tǒng)是屬于全新的軟硬件一體化的實驗系統(tǒng)，它具體包括多樣化的自主操作平臺、多通道的數(shù)據(jù)采集器、多類型的傳感器與較強大的函數(shù)圖像處理系統(tǒng)。數(shù)字化實驗實現(xiàn)了數(shù)字化的實驗手段、現(xiàn)象規(guī)律的可視化、呈現(xiàn)實時化測量、簡單化操作測量。該系統(tǒng)利用信息技術彌補了化學實驗的不足，現(xiàn)代化學實驗儀器的諸多弊端也被成功地克服，全面結合了化學實驗和信息技術教學。在真實演示的基礎上實現(xiàn)了信息技術與實驗教學的整合。

2. 數(shù)字化實驗的原理

利用計算機進行實時采集，可運用傳感器快速地獲得大量實驗數(shù)據(jù)，這在手工操作中是很不方便甚至是不可能的。數(shù)字化技術為實驗教學中改造傳統(tǒng)實驗提供了有力工具。綜合上述分析可以得出，數(shù)字化實驗所具備的功能使學生能更深入地了解化學原理，分析化學過程。

二、數(shù)字化實驗的優(yōu)勢

高中化學實驗所制氣體大多有毒性，因此學校實驗室需要配備通風的工具，但由于資金的限制以及許多學校對實驗的不重視，許多學校并沒有對實驗室進行通風工具的安裝。針對此問題，教師都是盡量避免這類實驗的，導致很多實驗無法正常進行。但是數(shù)字化實驗的使用，不僅可以降低學校實驗的成本，而且可以將危險性避免掉。

使用數(shù)字化實驗教學，不僅降低了教學難度，而且提高了學生對學習的興趣。學生可自己進行操作，并可以對實驗過程進行反復探究，分析實驗的原理，以及儀器的組裝，更明確加深對實驗知識的理解，也可不必次次跑實驗室，實驗的復習也可以在課堂上完成，時間、地點諸多因素也不會受到影響，方便快捷。由于有實些實驗設備的欠缺，常常只能通過傳統(tǒng)的教學模式進行教學，教師主導課堂，學生被動式聽課，這往往使課堂沉悶無趣，同時剝奪了學生自主學習的權利，讓學生對學習失去興趣。在數(shù)字化實驗的運作過程中，學生可以自己動手實踐操作，激發(fā)學生學習的興趣和調動學習的積極性，對于錯誤性實驗而無法在實驗中進行操作的，使用數(shù)字化教學可以清晰地認知到錯誤操作所帶來的不利影響，警示學生在操作實驗時不可犯類似的錯誤。使用數(shù)字化教學更準確、直觀、方便，并能對化學現(xiàn)象更深入地探究，進而能夠揭示化學反應的常規(guī)，提高學生化學水平，促進教師的教學能力和專業(yè)發(fā)展。

三、運用數(shù)字化實驗突破教學難點

在傳統(tǒng)教學中，化學知識比較抽象，在學習過程中，傳統(tǒng)教學雖對學生的學習能力提高有一定作用，但學生會感到教學枯燥、平淡、對化學學習的積極性不高，從而導致學生產生厭煩心理，更不會主動探究化學知識。

隨著社會的發(fā)展與進步，化學教學逐步引入數(shù)字化教學，教師以學生為主體，讓學生合作學習探討問題，從而培養(yǎng)學生學習能力。利用數(shù)字化教學的虛擬性、交互性等特點，成功攻克了課堂上的許多難題，讓化學課堂教學質量有所提高，為學生打下堅實的基礎。

高中的化學知識點相比之前增加了難度和廣度，學生的學習任務和壓力也隨之增加。對此，運用數(shù)字化實驗進行教學，能夠增強化學課堂的趣味性，并且通過準備的數(shù)據(jù)展示，也能更簡單地講述知識?？梢宰寣W生對化學學習更感興趣，同時綜合能力不斷提高，使化學知識更豐富。

例如，強電解質，這是高中化學教學中的一大難點。在課本中，電解質的電離度并沒有進行充分分析，缺乏實際操作的驗證。通過數(shù)字化實驗的應用設計實驗，可運用傳感器測不同濃度的乙酸溶液的PH值變化；進行數(shù)據(jù)整理可利用數(shù)據(jù)采集器，分析收集的數(shù)據(jù)，通過數(shù)字化實驗分析，可了解到電解質對電離度的影響。從而得出結論：弱電解質的電離度增大，乙酸稀釋加快，電離度對弱電解質的影響越大，乙酸溶液濃度越低。

四、通過數(shù)字化實驗進行高中化學的探究式學習

在高中化學實驗中，新課改強調了學生的主體性，使學生親自實踐，在操作過程中可以針對一些問題提出大膽的假設，讓學生深入研究問題。利用數(shù)字化實驗與傳統(tǒng)實驗的結合，能夠將更多的時間留給學生，并由教師對學生做出針對性的指導，有利于學生進行化學探究學習。

五、結束語

在高中化學教學中，利用數(shù)字化實驗進行教學，不僅激發(fā)了學生的求知欲，而且調動了學生學習的主動性和積極性。數(shù)字化實驗彌補了傳統(tǒng)實驗的不足，合理運用數(shù)字化實驗，充分展示了其優(yōu)勢，并在一定程度上促進了高中化學教學的發(fā)展。

（作者單位：陜西省靖邊中學 718500）