數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

楊芙蓉

摘 要： 本文分析了在高中化學(xué)教學(xué)中運(yùn)用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)，探討了在高中化學(xué)教學(xué)中如何合理運(yùn)用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)突破教學(xué)難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)探究式學(xué)習(xí)等模式。

關(guān)鍵詞： 數(shù)字化實(shí)驗(yàn) 高中化學(xué)教學(xué) 教學(xué)應(yīng)用

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)就是依靠計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集器、傳感器等儀器設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的活動(dòng)。在高中化學(xué)教學(xué)過程中，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)改變了教師傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)理念，規(guī)范了教師實(shí)驗(yàn)的行為，實(shí)現(xiàn)了高中化學(xué)教學(xué)的新革命。

一、高中化學(xué)教學(xué)中，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)

1.數(shù)字化實(shí)驗(yàn)對(duì)對(duì)學(xué)校的優(yōu)點(diǎn)

在高中化學(xué)試驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)一般都會(huì)產(chǎn)生有毒氣體，為了保障學(xué)生的安全，這就要求學(xué)校在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中配備通風(fēng)櫥。但是就目前來看，大多數(shù)學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室都沒有通風(fēng)櫥。開展數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，對(duì)通風(fēng)櫥沒有要求，從而降低了學(xué)校實(shí)驗(yàn)的成本。此外，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中，如果操作稍有不當(dāng)，就會(huì)造成爆炸或者是毒氣泄漏，從而引發(fā)安全事故，但是數(shù)字化實(shí)驗(yàn)基本上不會(huì)對(duì)學(xué)生的安全造成威脅。

2.數(shù)字化實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生的優(yōu)點(diǎn)

在數(shù)字化實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生可以動(dòng)手進(jìn)行操作，并且可以反復(fù)地對(duì)實(shí)驗(yàn)的過程進(jìn)行探究，分析實(shí)驗(yàn)的原理，掌握化學(xué)儀器的組裝，并在實(shí)驗(yàn)操作過程中探究實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和規(guī)律，從而加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。此外，對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行復(fù)習(xí)時(shí)，學(xué)生不必來回穿梭于實(shí)驗(yàn)室，在課堂中就可以完成對(duì)實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)，既方便又快捷。

3.數(shù)字化教學(xué)對(duì)教師的優(yōu)點(diǎn)

由于一些學(xué)校的實(shí)驗(yàn)設(shè)備陳舊、不健全，無法使學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐操作，只能以畫圖的方式進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。如此一來，課堂氣氛就會(huì)顯得很沉悶，不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，達(dá)不到良好的教學(xué)效果。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，能夠使學(xué)生親自動(dòng)手進(jìn)行實(shí)踐操作，從而調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。此外，對(duì)于錯(cuò)誤操作的演示實(shí)驗(yàn)，無法在課堂上或者是試驗(yàn)中進(jìn)行演示，但是通過多媒體，可以使學(xué)生觀看到錯(cuò)誤操作所帶來的后果，從而對(duì)學(xué)生起到一定的警示作用，告誡學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中不能犯同樣的錯(cuò)誤。在數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可以通過多媒體進(jìn)行反復(fù)操作，不僅不會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)，而且在反復(fù)實(shí)驗(yàn)中，會(huì)加深學(xué)生對(duì)化學(xué)原理的掌握，從而達(dá)到良好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

二、高中化學(xué)教學(xué)中合理運(yùn)用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)突破教學(xué)難點(diǎn)

在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，對(duì)于比較復(fù)雜的化學(xué)原理，傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)無法使學(xué)生對(duì)其進(jìn)行深刻的理解和掌握。但是數(shù)字化實(shí)驗(yàn)通過運(yùn)用傳感技術(shù)，給學(xué)生以形象、直觀的展示，從而加深學(xué)生對(duì)化學(xué)原理的了解，增強(qiáng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果。

例如，在學(xué)習(xí)強(qiáng)電解質(zhì)和如電解質(zhì)的時(shí)候，電離子是化學(xué)中的難點(diǎn)。在高中化學(xué)教材中，沒有充分地對(duì)電解質(zhì)的電離度進(jìn)行分析、研究。并且缺乏一定的實(shí)際操作性，所以對(duì)學(xué)生來說，是有一定難度的。然而在數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，通過數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，并運(yùn)用pH數(shù)據(jù)傳感器對(duì)不同濃度乙酸溶液的pH變化情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)；運(yùn)用數(shù)據(jù)采集器對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，然后通過計(jì)算機(jī)對(duì)所收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。最后通過數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，得出電解質(zhì)對(duì)電離度影響的結(jié)論：隨著乙酸稀釋的不斷加快，弱電解質(zhì)的電離度會(huì)不斷增大，而乙酸溶液的濃度越低，則對(duì)弱電解質(zhì)的電離影響越大。

三、利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)探究式學(xué)習(xí)

高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的探究式實(shí)驗(yàn)，就是把學(xué)生看成教學(xué)的主體，弱化教師的主導(dǎo)地位，使學(xué)生能夠獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，在操作過程中對(duì)問題進(jìn)行大膽猜想，從而實(shí)現(xiàn)探究式教學(xué)的目的。利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)探究式教學(xué)，就是在實(shí)驗(yàn)過程中，讓學(xué)生之間進(jìn)行討論，找出問題所在，教師在一旁對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)。

例如，在學(xué)習(xí)苯酚的化學(xué)性質(zhì)時(shí)，可以讓學(xué)生相互討論，然后進(jìn)行具體的實(shí)踐操作。

操作過程：取苯酚的濁液3mL于試管中，并向其中逐滴加入氫氧化鈉溶液，濁液將變澄清。將得到的澄清液分到兩支試管中，向其中一支滴加稀鹽酸，另一支通入二氧化碳?xì)怏w，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

注意：實(shí)驗(yàn)的二氧化碳?xì)怏w用石灰石和鹽酸讓學(xué)生自己現(xiàn)場(chǎng)制取。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：苯酚乳濁液中滴加NaOH溶液會(huì)變澄清。

結(jié)論：苯酚與無機(jī)酸鹽酸、碳酸三者的酸性強(qiáng)度為：鹽酸>碳酸>苯酚。

注意：苯酚的酸性極弱，不能使石蕊、甲基橙等指示劑變色。

在實(shí)驗(yàn)完畢后，再由教師提出問題進(jìn)一步鞏固學(xué)生所學(xué)的知識(shí)，即：苯酚有殺菌能力，有毒，對(duì)皮膚有強(qiáng)烈的腐蝕作用，如果不慎沾到皮膚上，是用熱水還是用NaOH溶液？

學(xué)生回答道：都不好，因?yàn)闊崴畷?huì)燙傷人的皮膚，NaOH有很強(qiáng)的腐蝕性，會(huì)對(duì)皮膚有強(qiáng)烈的腐蝕性，應(yīng)該用一種對(duì)人體沒有危害并且能溶解苯酚的試劑，如用酒精洗滌。

再例如，在學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)速率時(shí)，教師可以依據(jù)外界的條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率進(jìn)行分析。對(duì)于得到的數(shù)據(jù)，可以讓學(xué)生去分析、研究，然后由教師對(duì)研究的結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)、講解。最后得出結(jié)論：在外界條件的影響下，化學(xué)反應(yīng)的過程要放熱，導(dǎo)致反應(yīng)物體的溫度升高，從而使反應(yīng)速率加快。并且反應(yīng)物鹽酸的濃度會(huì)逐漸減小，而且反應(yīng)物的固體顆粒也在不斷地發(fā)生變化。所以在這個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，不僅加深了學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，而且鍛煉了學(xué)生動(dòng)手操作的能力，從而促進(jìn)了學(xué)生全面發(fā)展。

在我國高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，運(yùn)用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅改變了傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，而且彌補(bǔ)了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足，在很大程度上促進(jìn)了高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]張玉娟.數(shù)字化實(shí)驗(yàn)與中學(xué)化學(xué)教學(xué)的整合[D].2010.南京師范大學(xué)：學(xué)科教學(xué)（化學(xué)）.

[2]周良駿.中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)字化研究[D].2011.南京師范大學(xué)：學(xué)科教學(xué)（化學(xué)）.

[3]夏梅芳，嚴(yán)西平.基于數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的化學(xué)探究教學(xué)案例[J].化學(xué)教學(xué)，2013（3）.