開發(fā)數(shù)字化實驗校本課程培養(yǎng)化學(xué)核心素養(yǎng)探究

紀鋒

摘 要：教師開發(fā)數(shù)字化化學(xué)實驗校本課程，可以提高教學(xué)效率，培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)。教師可從結(jié)合傳統(tǒng)實驗操作、讓學(xué)生關(guān)注數(shù)字化實驗本身的價值、考慮數(shù)字化實驗測量誤差進行校準探究等方面入手，探索如何開發(fā)數(shù)字化實驗校本課程。

關(guān)鍵詞：高中化學(xué);數(shù)字化實驗;校本課程;核心素養(yǎng)

中圖分類號：G421;G633.8文獻標志碼：A文章編號：1008-3561（2019）11-0039-01

數(shù)字化實驗作為一種全新的實驗方式，現(xiàn)在已逐步進入中學(xué)化學(xué)課堂。數(shù)字化實驗，是指基于計算機平臺的使用，以真實的實驗為基礎(chǔ)完成的實驗，包括仿真實驗、借助傳感器的實驗以及多媒體展現(xiàn)的實驗。與傳統(tǒng)的實驗相比，它具有實驗結(jié)果更真實精確、實驗效率更高、實驗過程更易于觀察等優(yōu)點。數(shù)字化實驗固然有很多優(yōu)點，但是其缺點也不容忽視，如弱化學(xué)生的實驗操作、容易使學(xué)生忽略實驗本身、容易產(chǎn)生實驗誤差等，因此化學(xué)教師在開發(fā)數(shù)字化實驗校本課程時必須取長補短，對其高效運用。

一、結(jié)合傳統(tǒng)操作，辨析探究

數(shù)字化實驗固然能夠簡化學(xué)生的實驗操作，讓學(xué)生把更多心思放在實驗原理和實驗的精確數(shù)據(jù)上，但有的實驗在考試中卻往往更側(cè)重實驗操作步驟，這樣一來數(shù)字化實驗反而弊大于利，因此教師應(yīng)該結(jié)合傳統(tǒng)操作，引導(dǎo)學(xué)生辨析探究。

例如，教學(xué)“離子反應(yīng)”這一內(nèi)容時，教師會講到酸堿中和反應(yīng)，而這涉及一個非常重要的實驗——“酸堿中和滴定實驗”。這個實驗如果采用數(shù)字化實驗的形式展示給學(xué)生，就是用儀器與pH傳感器來繪制pH變化曲線，讓學(xué)生感受酸堿反應(yīng)并快速求出中和點，以利用C標V標=C待V待這個公式求出溶液的物質(zhì)的量濃度。但考慮到在考試中這個實驗考得更多的是具體的實驗過程與實驗操作步驟，如用堿滴定酸時通常采用什么試劑、是什么原因，用酸滴定堿時用什么試劑、是什么原因，到達中和點時試劑會有什么樣的變色現(xiàn)象，實驗中為什么要將氣體排出等。教師應(yīng)該將傳統(tǒng)的實驗操作與數(shù)字化實驗結(jié)合起來，先帶領(lǐng)學(xué)生到實驗室親手操作這個實驗，讓學(xué)生掌握每一個實驗細節(jié)并觀察酚酞與甲基橙變色的現(xiàn)象，然后再用儀器向?qū)W生展示pH的變化，讓他們深刻掌握實驗原理。

在上面的例子中，教師將傳統(tǒng)的實驗操作與數(shù)字化實驗結(jié)合起來，能夠讓學(xué)生對酸堿中和滴定實驗有全面的掌握，進而避免學(xué)生出現(xiàn)知識盲區(qū)，并能引導(dǎo)學(xué)生辨析并深刻地探究這個實驗。

二、關(guān)注實驗價值，有效探究

數(shù)字化實驗對于學(xué)生而言是十分新鮮的，能夠大大吸引學(xué)生的注意力，因此在應(yīng)用初期教師必須引導(dǎo)學(xué)生更多地關(guān)注實驗本身而非實驗儀器，進而讓學(xué)生實現(xiàn)高效學(xué)習(xí)。

例如，教學(xué)“原電池”這一內(nèi)容時，教師會講解“金屬的電化學(xué)腐蝕”這一實驗。這個實驗如果采用傳統(tǒng)的操作方法，不僅操作難度極大，而且不容易觀測實驗數(shù)據(jù)。因此，教師可以采用數(shù)字化實驗幫助學(xué)生探究該實驗。實驗是用針筒與壓強傳感器組成的實驗儀器通過計算機來呈現(xiàn)數(shù)據(jù)，但是與實驗本身相比，學(xué)生仿佛對實驗儀器更感興趣。于是，教師便讓學(xué)生們分組到講臺上觀察這個實驗儀器，并讓他們預(yù)測實驗結(jié)果。這樣一來，不但滿足了學(xué)生的好奇心，更將學(xué)生的觀察重點轉(zhuǎn)移回了實驗本身。實驗顯示，起始的大氣壓強為101.7kPa，若濾紙為飽和的食鹽水，則傳感器示數(shù)為81.8kPa，若將濾紙換為硫酸，則示數(shù)變?yōu)?21.6kPa。可想而知，壓強的變化是因為原電池的正極正在進行吸氧或釋放氫氣。

在上面的例子中，對于學(xué)生更關(guān)注數(shù)字化實驗儀器這一現(xiàn)象，教師非但沒有指責，反而引導(dǎo)性鼓勵學(xué)生，這不但讓學(xué)生真正參與、徹底理解了這個實驗，更讓學(xué)生在實驗過程中進行了有效探究。

三、考慮測量誤差，校準探究

數(shù)字化實驗雖然運用了高科技，但同傳統(tǒng)實驗一樣，實驗中的不當操作與實驗誤差是不可避免的，這也是實驗的一部分。因此，教師在開發(fā)數(shù)字化實驗課程的過程中應(yīng)當考慮到這一點并充分利用，引導(dǎo)學(xué)生進行校準探究。

例如，教學(xué)“油脂”這一內(nèi)容時，教師會講解“比較在不同的酸堿度條件下油脂的水解的影響因素”這一知識點。在傳統(tǒng)的教學(xué)條件下，學(xué)生只能抽象地學(xué)習(xí)這個知識點，很難進行實驗探究。但是引入數(shù)字化實驗后，教師可以運用計算機技術(shù)設(shè)計實驗讓學(xué)生們進行探究。實驗中，剛開始儀器的導(dǎo)電率十分不穩(wěn)定，示數(shù)的波動很大，于是教師與學(xué)生共同探究原因，發(fā)現(xiàn)是因為油脂的量太多，所以電導(dǎo)率儀有時會接觸不到溶液。接著，師生便共同進行了校正，然后再進行實驗。這樣一來，示數(shù)就穩(wěn)定了許多，學(xué)生們又進行了很多組不同的油脂的水解，實驗結(jié)果都算正常。在這個實驗過程中，學(xué)生們學(xué)習(xí)到了很多知識。

在上面的例子中，教師在遇到實驗操作上的失誤時并沒有終止實驗，而是與學(xué)生共同進行校準探究。這不但提高了課堂效率，也通過讓學(xué)生化被動接受為主動探究大大提高了他們的學(xué)習(xí)素質(zhì)。

總而言之，在開發(fā)數(shù)字化實驗校本課程的過程中，教師要結(jié)合傳統(tǒng)的實驗操作進行辨析探究，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注實驗本身進行有效探究，考慮到數(shù)字化實驗也會存在操作不當或?qū)嶒炚`差而進行校準探究。教師只要對數(shù)字化實驗揚長避短，取其精華，就一定會使數(shù)字化實驗成為化學(xué)教學(xué)的得力工具，讓化學(xué)教學(xué)更加高質(zhì)、高效，進而不斷提升學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。

參考文獻：

[1]高弘.淺析數(shù)字化實驗系統(tǒng)與新課標實施[J].實驗教學(xué)與儀器，2009（03）.

[2]張玉娟.數(shù)字化實驗與化學(xué)教學(xué)的整合[D].南京師范大學(xué)，2010.