數字化實驗應用于化學實驗教學的思考

李浩

【摘 要】數字化實驗是學習化學和理解化學的一種工具，它作為化學實驗教學的工具，可以創造出高效、直觀的學習環境，這對于化學實驗教學有著至關重要的作用。從數字化實驗對于化學實驗的引入、數字化實驗對于傳統化學實驗教學有哪些影響、數字化實驗在化學實驗教學中的應用等方面闡述了數字化實驗在化學實驗教學中的引入、應用和思考。

【關鍵詞】數字化實驗 化學實驗教學

2010年——2020年的《國家中長期教育改革和發展規劃綱要》中指出：“信息技術對教育的發展具有革命性影響，必須給予高度重視。推進數字化校園建設，引進國際優質數字化教學資源?！?而數字化實驗運用了智能控制、實時測量、數據的采集和分析等先進技術，可以完成國家政策中指出的數字化化學實驗教學的各種實驗。數字化實驗通過傳感器的轉換，能夠實現化學試驗數據的即時處理、編輯，可存儲化學實驗數據文件，利用數字化實驗手段可以創新化學實驗設計理念和模式，實現化學實驗教學的現代化。

一、數字化實驗在化學實驗教學的中引入

1.數字化實驗在化學實驗中引入引起教師排斥

任何一樣新生事物總是會引起爭議的，數字化實驗引入化學實驗教學中更是如此，圍繞著是接納還是摒棄這兩點的爭議就一直沒有停止過。

在數據已經成為了世界第三戰略資源的今天，重要的不再是要不要引入數字化實驗而是怎么更好的應用數字化實驗。

2.引入數字化實驗對化學教學的影響

同傳統實驗儀器比較，電子傳感器的優勢在于功能強、技術新、性能可靠等方面。其應用于課堂教學，可以更加便利的對實驗進行模擬和檢測，有利于教師的具體化指導，有利于學生感知認識的培養。而數據采集器在實際生產活動中應用廣泛，也在中學物理實驗中發揮重要作用。其由生產活動中引入課堂，能使學生盡快接觸和認識數據采集器，培養學生適應時代發展的能力。

二、數字化實驗在化學教學中的作用

1.提高了教學效率

傳感器和計算機在數字化實驗室發揮了超越傳統化學實驗教學的優勢，擁有高精度、高速度以及自動化測量的優點，能夠采集到完整、動態的信息，然后對實驗數據作出多方面綜合性的分析和處理。這樣就能使師生們的精力主要集中于于設計實驗、歸納結論和交流討論然后從中發現規律。與傳統教學相比效率提高了100%及以上。

2.解決了教學難題

傳統的實驗設備，有著簡便、直接、易操作等優點。但是單一的用途，以及需要人工讀數記錄，使其難以觀測實驗中快速變化的過程，這不便于復雜問題的研究。而數字化實驗室里高速度、高精度的采集數據，能夠實時的將實驗的每一個過程以及實驗數據都記錄下來，簡潔又有效，更便于學生的觀察和理解，輕松解決實驗教學中的難題。

三、數字化實驗在化學實驗教學中的應用

1.強弱電解質電離度實驗

在高中化學實驗教學中，由于化學原理較為復雜，傳統實驗教學無法使學生對其進行深刻的理解和掌握。但是數字化實驗通過傳感技術，給學生形象，直觀的展示，從而加深學生對化學原理的了解。

例如，在學習強電解質的和弱電解質的時候，電離子是化學中的難點。在高中化學教材中，沒有充分的對電解質的電離度進行分析。對學生來說是有一定的難度的。而在數字化實驗中，通過數字化實驗，運用ph數據傳感器對不同濃度的乙酸溶液的ph變化情況進行監測；運用數據采集器對收集數據進行整理，然后通過計算機分析，最后通過數字化實驗，很容易得出電解質對電離度影響的結論，隨著乙酸稀釋的不斷加快，弱電解質的電離度也會隨之不斷增大，乙酸溶液的濃度越低，則對弱電解質的電離影響越大。

2.苯酚、無機酸鹽酸、碳酸酸性強度實驗

高中化學實驗中的探究式實驗，就是把學生看成教學的主體，弱化教師的主導地位，使學生可以獨立完成實驗的操作，然后對問題進行大膽假設，從而實現探究式教學的目的。利用數字化實驗實現探究式教學，就是在實驗過程中，讓學生之間進行討論，找出問題，然后由教師來對學生進行教學。

例如，在學習苯酚的化學性質時，可以讓學生相互討論，然后進行具體的實踐操作。

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氣體，觀察實驗現象。

注意：實驗的二氧化碳氣體用石灰石和鹽酸讓學生自己現場制取。

實驗現象：滴加NaOH溶液會使苯酚乳濁液變澄清。

得出結論：三者的酸性強度為：鹽酸>碳酸>苯酚。

在實驗完畢后，再由教師提出問題進一步鞏固學生所學的知識，即：如果不慎將苯酚沾到皮膚上，是用熱水還是用NaOH溶液？

學生回答道：都不好，因為熱水會燙傷人的皮膚，NaOH有很強的腐蝕性，會對皮膚有強烈的腐蝕性，應該用一種對人體沒有危害并且能溶解苯酚的試劑，如用酒精洗滌。

在化學實驗教學中應用數字化實驗，能夠改變及彌補傳統的實驗教學方式中的不足之處。

參考文獻

[1]沈世紅. 數字化實驗應用于化學實驗教學的思考[J]. 現代中小學教育，2016，32（06）：79-82.

[2]張斌玉. 數字化實驗與中學化學教學融合的實踐研究[D].合肥師范學院，2016.

[3]數字化實驗百度百科；數字化實驗應用于高中化學百度百科