淺談數(shù)字化實驗與高中化學(xué)小組合作學(xué)習(xí)有效融合的策略

郭薇

摘 要：課堂教學(xué)中合理使用數(shù)字化實驗技術(shù)不僅有助于提高教學(xué)效率，促進學(xué)生的學(xué)習(xí)，而且有助于轉(zhuǎn)變教師觀念，促進教師的專業(yè)化發(fā)展，將數(shù)字化實驗與小組合作學(xué)習(xí)有效融合給教師的教和學(xué)生的學(xué)帶來了全新的視角。以數(shù)字化實驗為基礎(chǔ)，分析高中化學(xué)教學(xué)中數(shù)字化實驗與小組合作學(xué)習(xí)有效融合的策略。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化實驗;高中化學(xué);小組合作學(xué)習(xí);策略

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字化實驗作為一種相對新穎的實驗手段出現(xiàn)在高中化學(xué)課堂教學(xué)中，數(shù)字化實驗應(yīng)用信息技術(shù)，拓寬了化學(xué)實驗的教育功能，不僅提高了教師應(yīng)用信息技術(shù)的水平，更新了教學(xué)觀念，改進了實驗方法，提高了教學(xué)效率，而且激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生嚴謹、創(chuàng)新的科學(xué)精神。自新課改以來，小組合作學(xué)習(xí)已成為當(dāng)下深受師生喜愛的教學(xué)方式，通過合作讓學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題、解決問題，從而了解學(xué)科特點，變死記硬背為探究體驗，在有限的時間內(nèi)創(chuàng)造更大的價值，大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。在信息時代背景下，我們倡導(dǎo)將數(shù)字化實驗與高中化學(xué)小組合作學(xué)習(xí)融合教學(xué)，使得信息技術(shù)真正進入高中化學(xué)課堂。本文主要探討將數(shù)字化實驗與高中化學(xué)小組合作學(xué)習(xí)有效融合的策略。

一、通過數(shù)字化實驗與小組合作學(xué)習(xí)融合，豐富實驗教學(xué)的內(nèi)容

數(shù)字化實驗的特色是借用傳感器和信息處理終端進行實驗數(shù)據(jù)的實時采集與分析。數(shù)字化實驗具有數(shù)據(jù)采集智能化、定量研究便攜化、實驗現(xiàn)象直觀化的特點。它能將“理想”變?yōu)椤艾F(xiàn)實”，變“不可做”為“可做”。實時呈現(xiàn)實驗過程的圖像，變“不可見”為“可見”，使實驗過程的變量在時間和空間上得到統(tǒng)一，利于學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題的本質(zhì)。正是這種自動的數(shù)據(jù)采集模式，給高中化學(xué)實驗教學(xué)帶來了變革，豐富了實驗教學(xué)內(nèi)容。例如，在人教版高中化學(xué)必修一“離子反應(yīng)”的教學(xué)中，教師提出問題：如何證明Ba（OH）2溶液與鹽酸確實發(fā)生了反應(yīng)？學(xué)生通過小組合作實驗：用滴加酚酞的Ba（OH）2溶液與鹽酸反應(yīng)，反應(yīng)后紅色褪去證明OH-與H+反應(yīng)生成了水。但是，離子的存在是難以通過肉眼觀察到的，而若用電導(dǎo)率傳感器測量出電解質(zhì)溶液反應(yīng)過程中電導(dǎo)率的變化曲線，則可讓學(xué)生直觀地感受到溶液中離子的變化過程。對傳統(tǒng)實驗加以改進，一方面可以在教學(xué)中讓學(xué)生觀察到明確的量化數(shù)據(jù)、清晰直觀的曲線圖，使之對化學(xué)知識有一個更加全面、深刻的認識;另一方面也進一步完善并優(yōu)化了化學(xué)實驗教學(xué)的內(nèi)容，使之更適合開展教學(xué)。

二、通過數(shù)字化實驗與小組合作學(xué)習(xí)融合，突破學(xué)生理解的難點

在高中化學(xué)教學(xué)中，教師對于一些學(xué)生難理解、教師難教的純理論內(nèi)容通常用以講授為主的教學(xué)模式開展教學(xué)，這樣不利于學(xué)生對難點內(nèi)容的理解，教師也非常困惑如何促進學(xué)生的理解。筆者建議教師嘗試利用數(shù)字化實驗與小組合作相結(jié)合的方式來解決這一困惑。例如，在人教版高中化學(xué)選修四“弱電解質(zhì)電離平衡的影響因素”的教學(xué)中濃度對弱電解質(zhì)電離平衡的影響是本節(jié)課的一個難點內(nèi)容，學(xué)生容易理解醋酸溶液的濃度越小，醋酸溶液的酸性越小，醋酸溶液的pH值也就越小，但是，學(xué)生難以理解為什么醋酸溶液加水稀釋濃度越低，其電離程度卻是增大的，也就是傳統(tǒng)教學(xué)中教師總結(jié)的規(guī)律：對于弱電解質(zhì)的電離，溶液越稀越易電離。這時，教師可以讓學(xué)生通過小組合作利用pH傳感器實測稀釋醋酸溶液的pH，從顯示的數(shù)據(jù)圖像中學(xué)生可以直觀地看到溶液中pH值隨溶液的稀釋而發(fā)生的變化，同時，可以與稀釋相同倍數(shù)相同濃度鹽酸的pH數(shù)據(jù)進行對照，從而感知到醋酸的電離平衡因為稀釋而發(fā)生了移動，引起氫離子濃度的變化。再通過教師步步引導(dǎo)，學(xué)生的小組討論，分析出稀釋醋酸溶液pH變化的原因，讓學(xué)生真正理解濃度對醋酸電離平衡的影響，從而有效突破該教學(xué)難點。

三、通過數(shù)字化實驗和小組合作學(xué)習(xí)融合，讓學(xué)生體驗科學(xué)探究的樂趣

將數(shù)字化實驗與高中化學(xué)小組合作學(xué)習(xí)相融合有利于改變傳統(tǒng)的教學(xué)形式，突出學(xué)生主動學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)，讓學(xué)生真正成為課堂的主體。例如，在“探究影響H2O2分解速率的因素”一課時，教師從生活生產(chǎn)中各種不同快慢的化學(xué)變化出發(fā)創(chuàng)設(shè)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生猜想有哪些因素可以影響化學(xué)反應(yīng)速率，學(xué)生再以H2O2分解為載體，通過小組合作逐一設(shè)計實驗，利用氧氣傳感器對各組實驗中生成氧氣的量進行測量，探究改變各種外界條件，如：催化劑、反應(yīng)介質(zhì)、濃度、溫度等對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。在這些探究活動中學(xué)生積極參與，相互合作，體驗到了科學(xué)探究過程的樂趣。同時，通過本節(jié)課的探究也加深了學(xué)生對控制變量思想的認識，有利于學(xué)生科學(xué)觀念的形成。

總之，數(shù)字化實驗在高中化學(xué)教學(xué)中發(fā)揮著獨特的作用，讓學(xué)生通過小組合作學(xué)習(xí)完成數(shù)字化實驗，對激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，探究化學(xué)知識的本質(zhì)，更好地理解化學(xué)概念和理論有著積極的意義。故當(dāng)前環(huán)境下，筆者建議教師在高中化學(xué)教學(xué)中將數(shù)字化實驗與小組合作學(xué)習(xí)有效融合，以提高高中化學(xué)教學(xué)的效率，增強化學(xué)實驗教學(xué)的有效性。

參考文獻：

夏建華.數(shù)字化實驗與中學(xué)化學(xué)教學(xué)深度融合[M].合肥：安徽教育出版社，2016.

編輯 張佳琪