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

劉瑾

摘 要：化學(xué)是一門以實驗為基礎(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)實驗過度要求規(guī)范操作導(dǎo)致的重細(xì)節(jié)忽視整體實驗過程體驗的問題。在傳統(tǒng)中學(xué)化學(xué)的定性實驗中引入定量要素，從原有關(guān)注實驗現(xiàn)象轉(zhuǎn)變成關(guān)注實驗過程與原理，使中學(xué)化學(xué)實驗進入了準(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

數(shù)字化實驗設(shè)備含：傳感器—數(shù)據(jù)采集器—計算機—應(yīng)用軟件，計算機和傳感器的介入更快更準(zhǔn)確地獲得可連續(xù)的監(jiān)測和采集實驗數(shù)據(jù)，節(jié)省了教學(xué)時間，把很多原來只能意會的問題數(shù)字化、外顯化，使實驗可直接應(yīng)用于真實情境，更容易解決生活中的實際問題。筆者認(rèn)為，數(shù)字化設(shè)備在新課改高中化學(xué)課堂有以下幾點優(yōu)勢：

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

作為實驗數(shù)據(jù)的記錄，傳統(tǒng)實驗是用采樣的方法來記錄，容易有疏漏。

例如，在學(xué)習(xí)“酸堿中和滴定”實驗時，傳統(tǒng)課堂通過不斷測定滴定過程中pH變化來手繪滴定曲線，幾乎是課堂教學(xué)中不可能完成的任務(wù)，此時可以利用pH傳感器的實時檢測功能，借助數(shù)據(jù)采集器和計算機直接生成數(shù)據(jù)曲線，便攜、直觀地認(rèn)識酸堿滴定中的“突變”的存在，加深理解應(yīng)用數(shù)字化儀器進行實驗對中學(xué)教學(xué)的功能。

2.數(shù)字化課堂拓展了探究問題的深度和廣度

數(shù)字化實驗設(shè)備的引入讓探究活動反思更細(xì)致，通過記錄整個實驗過程，如在實驗中存在一些數(shù)據(jù)異常，給了我們分析、質(zhì)疑、反思、評價時更客觀的依據(jù)。如在油脂的水解這一案例中，設(shè)計方案中為了讓水解產(chǎn)生的酸多點，更方便測定，我們用了較多的植物油，但結(jié)果卻發(fā)現(xiàn)pH測定數(shù)值不變。通過分析和討論發(fā)現(xiàn)原來是油脂過多，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。類似這種有效反思要貫穿于整個探究活動中。

3.數(shù)字化設(shè)備使解釋與結(jié)論更加真實有效

數(shù)字化實驗設(shè)備的引入使評價更客觀，更具備發(fā)展性，有利于學(xué)生的成長。

如，在配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液時，由于課堂教學(xué)中教師不可能一一觀察到所有學(xué)生的實驗操作是否規(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)率儀或密度計可以立即測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，通過誤差分析，他們學(xué)會如何在實驗中有效的控制誤差。

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

預(yù)測與假說是學(xué)生根據(jù)初步的資料與事實材料，運用已知的科學(xué)原理，充分發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力，對所研究的化學(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)測范圍，有效控制預(yù)測和假說的變量，讓問題的預(yù)測和假說更具方向性和指導(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，擴大了學(xué)生的參與面，降低了實驗操作水平的要求，同時也降低了分析難度，由原來的演示實驗變成了可讓每個學(xué)生都能參與探究的實驗。如，可以提供用pH探頭和氯離子探實測定鹵代烴水解中微小的pH變化和檢驗鹵素離子的方案；用比色法測定銅離子濃度的方案；用稱量法測定碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)溶液質(zhì)量的變化，并以此來確定反應(yīng)速度的方案；還有用已知濃度強酸滴定未知濃度弱堿等實驗方案。

6.數(shù)字化設(shè)備方便了證據(jù)的收集

數(shù)字化實驗設(shè)備中如實記錄了每一個實踐過程的數(shù)據(jù)。特別是對那些現(xiàn)在沒法解釋的數(shù)據(jù)，記錄下來在以后的學(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，筆者嘗試?yán)脭?shù)字化傳感器做Nacl溶液和Agcl溶液電導(dǎo)率測試對比，屏幕上不斷變化的電導(dǎo)率實時數(shù)據(jù)可以清晰證明在Agcl溶液中存在可以自由移動的離子，從而讓學(xué)生理解溶解平衡的概念。

二、數(shù)字化技術(shù)運用目前存在的問題

教師長期適應(yīng)了教教材，接受了傳統(tǒng)的實驗設(shè)備，而且數(shù)字化設(shè)備引入的數(shù)據(jù)，最終是需要通過分析才能產(chǎn)生解釋與結(jié)論。但如何進行數(shù)據(jù)的取舍，如何進行數(shù)據(jù)的校正，如何進行數(shù)據(jù)的計算等等如中和滴定求中和點時要用到原來大學(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)來克服。

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

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？誗編輯 薄躍華