數(shù)字化實(shí)驗(yàn)輔助教學(xué)在化學(xué)創(chuàng)新教育中的應(yīng)用

龐嵩

【摘 要】新技術(shù)不斷在教學(xué)工作中得到推廣與應(yīng)用，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。本文針對(duì)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)技術(shù)在初中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，分別總結(jié)了數(shù)字化實(shí)驗(yàn)融入生活實(shí)際、促進(jìn)學(xué)生自我保護(hù)意識(shí)方面的作用，并說明了其中需要注意的問題，希望可以給在教學(xué)工作的開展提供一些參考。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字化實(shí)驗(yàn);初中化學(xué);創(chuàng)新教育

初中階段的化學(xué)教學(xué)對(duì)于學(xué)生的科學(xué)思維以及核心素養(yǎng)的培養(yǎng)較為重視，而應(yīng)用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)手段來部分替代傳統(tǒng)手段可以有效地提高教學(xué)效率，應(yīng)用客觀的數(shù)據(jù)來顯示微觀與宏觀的關(guān)系可以大大降低學(xué)生的理解難度。而將化學(xué)知識(shí)與學(xué)生的日常生活結(jié)合起來，有助于讓學(xué)生理解科學(xué)的本質(zhì)，形成基本的科學(xué)素養(yǎng)。

一、與生活實(shí)際相結(jié)合，以拓展核心素養(yǎng)為目標(biāo)

化學(xué)是一門基礎(chǔ)科學(xué)學(xué)科，但是在教學(xué)工作中由于長期缺乏科學(xué)思維的養(yǎng)成，加之?dāng)?shù)據(jù)支撐不足，所以當(dāng)前的化學(xué)教學(xué)有著較為濃重的經(jīng)驗(yàn)主義成分。在初中化學(xué)應(yīng)用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)技術(shù)，可以將微觀知識(shí)融入到實(shí)驗(yàn)流程當(dāng)中，通過這些更為直觀的表達(dá)形式來加深學(xué)生的認(rèn)識(shí)。為了讓數(shù)字化實(shí)驗(yàn)技術(shù)在初中化學(xué)教學(xué)中的作用得以充分發(fā)揮，不僅需要結(jié)合課程內(nèi)容設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程，還可以結(jié)合學(xué)生已經(jīng)掌握的知識(shí)以及本地區(qū)特點(diǎn)來對(duì)化學(xué)教學(xué)資源進(jìn)行擴(kuò)充，將課堂教學(xué)中的知識(shí)點(diǎn)與學(xué)生的生活進(jìn)行結(jié)合，這樣才能更好地突出學(xué)生在課堂中的主體地位。

舉例來說，滬教版初中化學(xué)教材九年級(jí)上冊(cè)中，涉及到了如下的思考內(nèi)容：呼吸作用會(huì)產(chǎn)生二氧化碳，是否能夠設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，對(duì)呼吸作用進(jìn)行驗(yàn)證？并給出了如下數(shù)據(jù)：在人所吸入的氣體中，氧氣占據(jù)21%，二氧化碳成分則為0.03%;而相比之下，呼出的氣體中，氧氣占16%，二氧化碳則占0.4%。在以往的實(shí)驗(yàn)中，為了證明的確產(chǎn)生了二氧化碳，學(xué)生大多是設(shè)計(jì)如下對(duì)比實(shí)驗(yàn)：在兩個(gè)試管中分別加入少量的澄清石灰水，并且讓學(xué)生向其中一個(gè)試管中吹氣，該試管中的澄清石灰水變混濁，因而可以證明，與空氣中的組分相比，人呼出的氣體二氧化碳占比更高。但僅憑這樣的一個(gè)結(jié)果，無法準(zhǔn)確確定具體的二氧化碳成分變化情況。對(duì)此，則可以在本實(shí)驗(yàn)當(dāng)中應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)，在實(shí)驗(yàn)過程中體現(xiàn)出所有的具體數(shù)據(jù)，再與學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作現(xiàn)象中的觀察結(jié)果相結(jié)合，就會(huì)讓學(xué)生對(duì)于本實(shí)驗(yàn)有一個(gè)更為直觀的認(rèn)識(shí)，這對(duì)于學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)性科學(xué)思維的形成來說極為有利。具體可以按照如下流程進(jìn)行操作：先將電腦與采集器相連，再同時(shí)將氧氣與二氧化碳傳感器與數(shù)字采集器連接。之后取兩只保鮮袋，向其中吹氣，并設(shè)置以時(shí)間為基準(zhǔn)，在計(jì)時(shí)后應(yīng)用傳感器在空氣中測(cè)定數(shù)據(jù)，將傳感器置于保鮮袋當(dāng)中，就會(huì)在計(jì)算機(jī)上生成曲線圖像[1]。

經(jīng)由曲線的對(duì)比，可以讓學(xué)生更為直觀地了解經(jīng)過人體呼吸作用之后氧氣與二氧化碳成分的變化情況，同時(shí)將數(shù)據(jù)與曲線圖的形式展示出來。這樣的學(xué)習(xí)方式可以讓學(xué)生脫離原有的主觀印象，教師也同樣可能糾正原本經(jīng)驗(yàn)主義教學(xué)方式。而將其推廣到其他知識(shí)內(nèi)容的教學(xué)中，必然可以形成更好的教學(xué)效果。

二、自我保護(hù)意識(shí)的養(yǎng)成

二氧化碳成分在空氣中的含量并不高，僅占0.03%，但其卻是形成植物光合作用的重要原料。然而如果二氧化碳成分過高，則會(huì)對(duì)人的生命造成嚴(yán)重威脅，對(duì)此，滬教版化學(xué)教材中也進(jìn)行了介紹：如果空氣中的二氧化碳成分含量過高，會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生不利影響，所以在人流量較大的區(qū)域需要注重通風(fēng)換氣，避免人體健康受到不利影響。如果二氧化碳成分高于1%，則會(huì)讓人感到氣悶與頭昏;如果二氧化碳成分高于4%，則會(huì)讓人感到頭痛與眩暈;在達(dá)到6%以上時(shí)則會(huì)形成死亡風(fēng)險(xiǎn)。教室屬于人群密集場(chǎng)所，在氣溫較低的冬季，學(xué)生往往不愿開窗通風(fēng)，長此以往則會(huì)導(dǎo)致室內(nèi)二氧化碳成分含量超標(biāo)，對(duì)此，我校化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：將兩個(gè)傳感器分別置于教室外與教室內(nèi)，進(jìn)行25分鐘的測(cè)試，記錄氧氣與二氧化碳成分的變化情況。其中教室內(nèi)的氧氣含量已經(jīng)低至15%，二氧化碳成分含量高達(dá)0.2%，此數(shù)值與自然界正常數(shù)值的21%與0.03%相比已然有了較大的差距。通過數(shù)據(jù)的說服力來讓學(xué)生養(yǎng)成自我保護(hù)的意識(shí)，從而讓學(xué)生養(yǎng)成每節(jié)課間到教室外活動(dòng)、并且在每節(jié)課中間至少通風(fēng)一次的習(xí)慣。

所以總結(jié)起來，化學(xué)學(xué)科知識(shí)的學(xué)習(xí)，需要積極進(jìn)行科學(xué)探究活動(dòng)，為學(xué)生創(chuàng)造機(jī)會(huì)來對(duì)自然界的科學(xué)進(jìn)行實(shí)踐和解釋。將數(shù)字化實(shí)驗(yàn)入到課堂教學(xué)中，對(duì)于學(xué)生科學(xué)思維方式的養(yǎng)成極為有利[2]。

三、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)輔助教學(xué)應(yīng)用中的注意事項(xiàng)

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)設(shè)備屬于高科技電子產(chǎn)品，往往具有較為昂貴的價(jià)格，所以在日常使用中需要注意設(shè)備的維修與養(yǎng)護(hù)，先對(duì)教師進(jìn)行使用操作培訓(xùn)，之后再向?qū)W生普及設(shè)備操作流程與要點(diǎn)，進(jìn)而開展具體實(shí)驗(yàn)流程。舉例來說，pH傳感器設(shè)備的探頭在使用后需要清理，并在保養(yǎng)液當(dāng)中存放，否則將會(huì)影響儀器設(shè)備的測(cè)量精度。除此之外，也不能盲目地應(yīng)用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)來替代傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，而是要將二者結(jié)合的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來，最大程度上發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。

四、結(jié)語

在新時(shí)代的初中化學(xué)教學(xué)過程中，需要將學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)作為重點(diǎn)，而以數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用為基礎(chǔ)，在課堂上滲透數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，可以有效地降低實(shí)驗(yàn)成本、提高實(shí)驗(yàn)效率，讓學(xué)生掌握知識(shí)的同時(shí)解決教學(xué)難點(diǎn)，挖掘?qū)W生自身的潛能。在具體應(yīng)用中，應(yīng)當(dāng)將化學(xué)知識(shí)與學(xué)生生活結(jié)合起來，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

參考文獻(xiàn)：

[1]鎖瑋，吳曉紅.如何在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有效整合數(shù)字化資源[J].中小學(xué)數(shù)字化教學(xué)，2019（09）：78～81.

[2]楊銀分.初中化學(xué)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略探討[J].新課程研究，2019（21）：106～107，118.