開發數字化實驗校本課程培養化學核心素養探究

紀鋒

摘 要：教師開發數字化化學實驗校本課程，可以提高教學效率，培養學生化學核心素養。教師可從結合傳統實驗操作、讓學生關注數字化實驗本身的價值、考慮數字化實驗測量誤差進行校準探究等方面入手，探索如何開發數字化實驗校本課程。

關鍵詞：高中化學;數字化實驗;校本課程;核心素養

中圖分類號：G421;G633.8文獻標志碼：A文章編號：1008-3561（2019）11-0039-01

數字化實驗作為一種全新的實驗方式，現在已逐步進入中學化學課堂。數字化實驗，是指基于計算機平臺的使用，以真實的實驗為基礎完成的實驗，包括仿真實驗、借助傳感器的實驗以及多媒體展現的實驗。與傳統的實驗相比，它具有實驗結果更真實精確、實驗效率更高、實驗過程更易于觀察等優點。數字化實驗固然有很多優點，但是其缺點也不容忽視，如弱化學生的實驗操作、容易使學生忽略實驗本身、容易產生實驗誤差等，因此化學教師在開發數字化實驗校本課程時必須取長補短，對其高效運用。

一、結合傳統操作，辨析探究

數字化實驗固然能夠簡化學生的實驗操作，讓學生把更多心思放在實驗原理和實驗的精確數據上，但有的實驗在考試中卻往往更側重實驗操作步驟，這樣一來數字化實驗反而弊大于利，因此教師應該結合傳統操作，引導學生辨析探究。

例如，教學“離子反應”這一內容時，教師會講到酸堿中和反應，而這涉及一個非常重要的實驗——“酸堿中和滴定實驗”。這個實驗如果采用數字化實驗的形式展示給學生，就是用儀器與pH傳感器來繪制pH變化曲線，讓學生感受酸堿反應并快速求出中和點，以利用C標V標=C待V待這個公式求出溶液的物質的量濃度。但考慮到在考試中這個實驗考得更多的是具體的實驗過程與實驗操作步驟，如用堿滴定酸時通常采用什么試劑、是什么原因，用酸滴定堿時用什么試劑、是什么原因，到達中和點時試劑會有什么樣的變色現象，實驗中為什么要將氣體排出等。教師應該將傳統的實驗操作與數字化實驗結合起來，先帶領學生到實驗室親手操作這個實驗，讓學生掌握每一個實驗細節并觀察酚酞與甲基橙變色的現象，然后再用儀器向學生展示pH的變化，讓他們深刻掌握實驗原理。

在上面的例子中，教師將傳統的實驗操作與數字化實驗結合起來，能夠讓學生對酸堿中和滴定實驗有全面的掌握，進而避免學生出現知識盲區，并能引導學生辨析并深刻地探究這個實驗。

二、關注實驗價值，有效探究

數字化實驗對于學生而言是十分新鮮的，能夠大大吸引學生的注意力，因此在應用初期教師必須引導學生更多地關注實驗本身而非實驗儀器，進而讓學生實現高效學習。

例如，教學“原電池”這一內容時，教師會講解“金屬的電化學腐蝕”這一實驗。這個實驗如果采用傳統的操作方法，不僅操作難度極大，而且不容易觀測實驗數據。因此，教師可以采用數字化實驗幫助學生探究該實驗。實驗是用針筒與壓強傳感器組成的實驗儀器通過計算機來呈現數據，但是與實驗本身相比，學生仿佛對實驗儀器更感興趣。于是，教師便讓學生們分組到講臺上觀察這個實驗儀器，并讓他們預測實驗結果。這樣一來，不但滿足了學生的好奇心，更將學生的觀察重點轉移回了實驗本身。實驗顯示，起始的大氣壓強為101.7kPa，若濾紙為飽和的食鹽水，則傳感器示數為81.8kPa，若將濾紙換為硫酸，則示數變為121.6kPa。可想而知，壓強的變化是因為原電池的正極正在進行吸氧或釋放氫氣。

在上面的例子中，對于學生更關注數字化實驗儀器這一現象，教師非但沒有指責，反而引導性鼓勵學生，這不但讓學生真正參與、徹底理解了這個實驗，更讓學生在實驗過程中進行了有效探究。

三、考慮測量誤差，校準探究

數字化實驗雖然運用了高科技，但同傳統實驗一樣，實驗中的不當操作與實驗誤差是不可避免的，這也是實驗的一部分。因此，教師在開發數字化實驗課程的過程中應當考慮到這一點并充分利用，引導學生進行校準探究。

例如，教學“油脂”這一內容時，教師會講解“比較在不同的酸堿度條件下油脂的水解的影響因素”這一知識點。在傳統的教學條件下，學生只能抽象地學習這個知識點，很難進行實驗探究。但是引入數字化實驗后，教師可以運用計算機技術設計實驗讓學生們進行探究。實驗中，剛開始儀器的導電率十分不穩定，示數的波動很大，于是教師與學生共同探究原因，發現是因為油脂的量太多，所以電導率儀有時會接觸不到溶液。接著，師生便共同進行了校正，然后再進行實驗。這樣一來，示數就穩定了許多，學生們又進行了很多組不同的油脂的水解，實驗結果都算正常。在這個實驗過程中，學生們學習到了很多知識。

在上面的例子中，教師在遇到實驗操作上的失誤時并沒有終止實驗，而是與學生共同進行校準探究。這不但提高了課堂效率，也通過讓學生化被動接受為主動探究大大提高了他們的學習素質。

總而言之，在開發數字化實驗校本課程的過程中，教師要結合傳統的實驗操作進行辨析探究，引導學生關注實驗本身進行有效探究，考慮到數字化實驗也會存在操作不當或實驗誤差而進行校準探究。教師只要對數字化實驗揚長避短，取其精華，就一定會使數字化實驗成為化學教學的得力工具，讓化學教學更加高質、高效，進而不斷提升學生的化學核心素養。

參考文獻：

[1]高弘.淺析數字化實驗系統與新課標實施[J].實驗教學與儀器，2009（03）.

[2]張玉娟.數字化實驗與化學教學的整合[D].南京師范大學，2010.