初中化學(xué)數(shù)字化實驗教學(xué)的認知與思考

王夢軍

【摘?要】實驗在初中化學(xué)教學(xué)中是一種基本的教學(xué)方式，而將數(shù)字化實驗與生活實踐相結(jié)合，在一定程度上能讓化學(xué)與生活更好地結(jié)合在一起，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，可以讓學(xué)生將學(xué)到的化學(xué)知識運用到生活中，去解決生活中出現(xiàn)的化學(xué)問題，為以后的學(xué)習(xí)積淀一定的科學(xué)素養(yǎng)。此外，數(shù)字化實驗教學(xué)依賴于實驗儀器的更新，將數(shù)字化實驗融入初中化學(xué)的教學(xué)中，有利于學(xué)生更好地了解數(shù)字化實驗，為他們以后的化學(xué)學(xué)習(xí)提供基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】初中化學(xué);數(shù)字化實驗教學(xué);認知與思考

傳統(tǒng)實驗大多是定性實驗。定性實驗有利于學(xué)生了解研究對象，但如果進行深入探究的話則會有一定的困難。實驗的基本方法有定性實驗和定量實驗，而數(shù)字化實驗就是將定性實驗轉(zhuǎn)化成定量實驗，這種實驗結(jié)果更精確，在有了一定的數(shù)據(jù)作參考的基礎(chǔ)上，會更有利于接下來的研究?；瘜W(xué)不是一門理論性強的學(xué)科，而是以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，為了學(xué)科以后的發(fā)展，教師要將數(shù)字化技術(shù)滲透到教學(xué)中，使一些知識和結(jié)果通過一些數(shù)據(jù)得以呈現(xiàn)。

一、初中化學(xué)數(shù)字化實驗教學(xué)的優(yōu)勢

（一）數(shù)字化實驗教學(xué)有利于突破教學(xué)難點

化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，這個學(xué)科本身所具有的變化就能激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。數(shù)字化實驗是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)果，數(shù)字化儀器與電腦相連，在實驗過程中繪制的曲線圖，更能吸引學(xué)生的目光。例如，在學(xué)習(xí)酸堿中和反應(yīng)的過程中，電腦中圖像的變化有利于學(xué)生對酸堿中和反應(yīng)有更深的了解和認識，激發(fā)他們對相關(guān)題目的興趣，使其主動去進行研究?；瘜W(xué)實驗更直觀地將實驗現(xiàn)象呈現(xiàn)在學(xué)生面前，有利于學(xué)生理解教材中提到的化學(xué)概念以及理論。在化學(xué)實驗過程中融入數(shù)字化實驗，能更加快速準確地將實驗數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出來。學(xué)生再根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)進行深入分析，可以達到突破教學(xué)難點的目的。

（二）將數(shù)字化實驗與傳統(tǒng)實驗相結(jié)合，有利于開拓學(xué)生思維

在做酒精燈火焰各部位不同溫度的實驗時，教師通常拿一截火柴梗放入火焰中，讓學(xué)生觀察火柴梗炭化的速度來比較酒精燈各部位的火焰溫度。但這種做法的實驗結(jié)果有時候并不明顯，因此很難得出結(jié)論。如果將這個實驗通過數(shù)字化儀器來進行，酒精燈各層火焰的溫度就會比較直觀地以表格的方式呈現(xiàn)出來。通過觀看表格中的數(shù)據(jù)，學(xué)生可以比較準確地得出實驗結(jié)論。實驗數(shù)據(jù)比肉眼觀察到的實驗現(xiàn)象更清晰，也會更加準確，出現(xiàn)較大誤差的可能性較小。將傳統(tǒng)實驗與數(shù)字化實驗結(jié)合在一起，學(xué)生不僅能看到比較形象的實驗現(xiàn)象，還有準確的實驗數(shù)據(jù)作為支撐，進一步體現(xiàn)了實驗的嚴謹性與準確性。數(shù)字化實驗與傳統(tǒng)實驗相結(jié)合，二者進行優(yōu)勢互補，有利于學(xué)生進一步理解實驗內(nèi)容，從而在一定程度上促進學(xué)生化學(xué)素養(yǎng)的提升。

（三）數(shù)字化實驗為研究性學(xué)習(xí)提供技術(shù)支撐

研究性學(xué)習(xí)模式與平常的學(xué)習(xí)模式不同，可以給學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)提供更廣闊的思維空間。將數(shù)字化實驗應(yīng)用于研究性學(xué)習(xí)中，可以開闊學(xué)生的視野，讓學(xué)生在一種比較新鮮的環(huán)境下進行學(xué)習(xí)，有利于激發(fā)他們對學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，也有利于拓展他們的思維。數(shù)字化實驗會在一定程度上減輕學(xué)生在收集數(shù)據(jù)上的壓力，數(shù)字化實驗并不僅限于課堂，學(xué)生也可以將化學(xué)實驗拓展到生活中，有利于他們對于化學(xué)問題的進一步研究。

二、初中化學(xué)數(shù)字化實驗的應(yīng)用

（一）實現(xiàn)數(shù)字化實驗和傳統(tǒng)實驗的優(yōu)勢互補

在初中化學(xué)的教學(xué)中，教師應(yīng)該合理統(tǒng)籌安排數(shù)字化實驗和傳統(tǒng)實驗，根據(jù)實驗要求，在必要的時候要在實驗教學(xué)中融入數(shù)字化實驗，實現(xiàn)傳統(tǒng)實驗與數(shù)字化實驗的優(yōu)勢互補。在初中化學(xué)實驗教學(xué)中，教師應(yīng)當把數(shù)字化實驗與傳統(tǒng)實驗結(jié)合起來。但初中化學(xué)相當于入門級的化學(xué)，并且以定性實驗為主，所以在進行實驗時，教師應(yīng)當以傳統(tǒng)實驗為主，讓學(xué)生掌握一些實驗的操作步驟和儀器的規(guī)范使用方法，培養(yǎng)他們實驗操作的基本能力和分析實驗現(xiàn)象的能力。數(shù)字化實驗大多以定量實驗為主，而定量實驗在初中化學(xué)的實驗中只占小部分，因此，教師可將數(shù)字化實驗作為輔助，通過一些先進的電子設(shè)備采集數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)，將得到的數(shù)據(jù)結(jié)果，通過表格或圖像的形式呈現(xiàn)出來，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)分析能力。教師在將數(shù)字化實驗引入初中化學(xué)課堂教學(xué)時，不能操之過急，要明白這是一個長期的過程。初中化學(xué)中也有很多探究性實驗，而引入數(shù)字化實驗?zāi)軐崿F(xiàn)與傳統(tǒng)實驗的優(yōu)勢互補，更新實驗方法。

（二）循序漸進，加強實驗互動探究

將數(shù)字化實驗引入初中化學(xué)教學(xué)是一個循序漸進的過程，不能操之過急。第一步，應(yīng)當以教師示范為主。學(xué)生第一次接觸數(shù)字化實驗，對進行數(shù)字化實驗的目的和操作方法都是處于比較模糊的狀態(tài)，所以，教師一開始應(yīng)當先進行演示，之后再讓學(xué)生模仿教師的操作。第二步，應(yīng)以教師引導(dǎo)學(xué)生為主。通過上一階段的學(xué)習(xí)，學(xué)生對數(shù)字化實驗的操作已經(jīng)有了一點基礎(chǔ)，所以，教師接下來可以慢慢放手，引導(dǎo)學(xué)生參與到實驗中。但學(xué)生獨立完成實驗還是存在一定的難度，這個時候教師可以讓學(xué)生分小組進行實驗，引導(dǎo)學(xué)生通過小組合作的方式合理設(shè)計實驗方案。教師可以在合適的時候給予指導(dǎo)，及時解決學(xué)生的困惑。課后，學(xué)生還要進行實驗反思。第三步，可以讓學(xué)生獨立設(shè)計實驗。教師根據(jù)教材為學(xué)生提供實驗主題，小組成員可以討論決定選擇適合的實驗主題，然后進行實驗方案的設(shè)計。這個階段完全是由小組成員合作完成，教師不對實驗方案設(shè)計進行指導(dǎo)。在前兩個階段的積累下，第三階段可以由小組成員獨立設(shè)計實驗方案，讓他們在實驗中一步步優(yōu)化自己的實驗方案。在完成之后，教師和學(xué)生要進行總結(jié)和反思，針對出現(xiàn)的一些問題進行改正，幫助學(xué)生優(yōu)化自己的實驗設(shè)計。在實驗完成之后，小組成員可以根據(jù)自己的實驗結(jié)果和結(jié)論提出實驗課題，以便進一步進行實驗探究。

三、數(shù)字化實驗的特點

（一）實驗測量結(jié)果數(shù)字化

利用傳統(tǒng)實驗方法收集數(shù)據(jù)，然后進行數(shù)據(jù)整合、公式運算等數(shù)字化處理，會得出一個數(shù)字，這個數(shù)字就代表了實驗結(jié)果。

（二）實驗測量方式多元化

利用數(shù)字化傳感技術(shù)，可以同時測量實驗中所需要的數(shù)據(jù)，如溫度值、pH值等。數(shù)字化實驗將傳統(tǒng)實驗的實驗范圍擴大，豐富了實驗測量方式。

（三）實驗過程可視化

實驗過程中出現(xiàn)的溫度變化，pH變化等，有的不能通過肉眼直接觀察出，而通過數(shù)字化實驗可以曲線的方式呈現(xiàn)出來。

（四）化學(xué)實驗過程化

數(shù)字化實驗是將傳統(tǒng)的實驗過程通過計算機顯示出來。數(shù)字化實驗系統(tǒng)可以不斷收集實驗數(shù)據(jù)，通過曲線圖等向?qū)W生動態(tài)展示化學(xué)實驗的變化過程。

四、注意事項

數(shù)字化實驗儀器是高科技的產(chǎn)物，在使用的時候，也要注意它的日常維修和保護。數(shù)字化實驗儀器在初中化學(xué)教學(xué)中并沒有普及，因此要對第一次使用儀器的教師和學(xué)生進行培訓(xùn)，在熟悉操作流程之后，再運用到實踐中。一些數(shù)字化實驗儀器的探頭，在沾染了溶液之后要及時清理干凈，并放在保養(yǎng)液中，還要注意保養(yǎng)液的定期更換。在數(shù)字化實驗引入課堂教學(xué)之后，教師不能忽略傳統(tǒng)實驗對學(xué)生學(xué)習(xí)的作用，而是要分清二者在學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的過程中扮演的不同角色。要讓兩種實驗方式在課堂教學(xué)中充分發(fā)揮作用，從而達到最好的教學(xué)效果。

五、結(jié)語

初中化學(xué)教學(xué)不僅要注重傳統(tǒng)實驗，還要創(chuàng)新教學(xué)理念，開拓學(xué)生的科學(xué)思維。要讓數(shù)字化技術(shù)走進初中化學(xué)教學(xué)，在課堂教學(xué)中融入數(shù)字化實驗，進而提高課堂教學(xué)效率。數(shù)字化實驗走進初中化學(xué)教學(xué)，有利于發(fā)掘?qū)W生的潛能，拓展化學(xué)課程資源。數(shù)字化實驗的儀器是隨科技發(fā)展而發(fā)展的，因此要在資金允許的情況下及時更新數(shù)字化實驗儀器。

參考文獻：

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