數字化實驗輔助教學在化學創新教育中的應用

龐嵩

【摘 要】新技術不斷在教學工作中得到推廣與應用，數字化實驗技術應運而生。本文針對數字化實驗技術在初中化學教學中的應用進行了分析，分別總結了數字化實驗融入生活實際、促進學生自我保護意識方面的作用，并說明了其中需要注意的問題，希望可以給在教學工作的開展提供一些參考。

【關鍵詞】數字化實驗;初中化學;創新教育

初中階段的化學教學對于學生的科學思維以及核心素養的培養較為重視，而應用數字化實驗手段來部分替代傳統手段可以有效地提高教學效率，應用客觀的數據來顯示微觀與宏觀的關系可以大大降低學生的理解難度。而將化學知識與學生的日常生活結合起來，有助于讓學生理解科學的本質，形成基本的科學素養。

一、與生活實際相結合，以拓展核心素養為目標

化學是一門基礎科學學科，但是在教學工作中由于長期缺乏科學思維的養成，加之數據支撐不足，所以當前的化學教學有著較為濃重的經驗主義成分。在初中化學應用數字化實驗技術，可以將微觀知識融入到實驗流程當中，通過這些更為直觀的表達形式來加深學生的認識。為了讓數字化實驗技術在初中化學教學中的作用得以充分發揮，不僅需要結合課程內容設計實驗流程，還可以結合學生已經掌握的知識以及本地區特點來對化學教學資源進行擴充，將課堂教學中的知識點與學生的生活進行結合，這樣才能更好地突出學生在課堂中的主體地位。

舉例來說，滬教版初中化學教材九年級上冊中，涉及到了如下的思考內容：呼吸作用會產生二氧化碳，是否能夠設計實驗，對呼吸作用進行驗證？并給出了如下數據：在人所吸入的氣體中，氧氣占據21%，二氧化碳成分則為0.03%;而相比之下，呼出的氣體中，氧氣占16%，二氧化碳則占0.4%。在以往的實驗中，為了證明的確產生了二氧化碳，學生大多是設計如下對比實驗：在兩個試管中分別加入少量的澄清石灰水，并且讓學生向其中一個試管中吹氣，該試管中的澄清石灰水變混濁，因而可以證明，與空氣中的組分相比，人呼出的氣體二氧化碳占比更高。但僅憑這樣的一個結果，無法準確確定具體的二氧化碳成分變化情況。對此，則可以在本實驗當中應用數字化技術，在實驗過程中體現出所有的具體數據，再與學生的實驗操作現象中的觀察結果相結合，就會讓學生對于本實驗有一個更為直觀的認識，這對于學生嚴謹性科學思維的形成來說極為有利。具體可以按照如下流程進行操作：先將電腦與采集器相連，再同時將氧氣與二氧化碳傳感器與數字采集器連接。之后取兩只保鮮袋，向其中吹氣，并設置以時間為基準，在計時后應用傳感器在空氣中測定數據，將傳感器置于保鮮袋當中，就會在計算機上生成曲線圖像[1]。

經由曲線的對比，可以讓學生更為直觀地了解經過人體呼吸作用之后氧氣與二氧化碳成分的變化情況，同時將數據與曲線圖的形式展示出來。這樣的學習方式可以讓學生脫離原有的主觀印象，教師也同樣可能糾正原本經驗主義教學方式。而將其推廣到其他知識內容的教學中，必然可以形成更好的教學效果。

二、自我保護意識的養成

二氧化碳成分在空氣中的含量并不高，僅占0.03%，但其卻是形成植物光合作用的重要原料。然而如果二氧化碳成分過高，則會對人的生命造成嚴重威脅，對此，滬教版化學教材中也進行了介紹：如果空氣中的二氧化碳成分含量過高，會對人體產生不利影響，所以在人流量較大的區域需要注重通風換氣，避免人體健康受到不利影響。如果二氧化碳成分高于1%，則會讓人感到氣悶與頭昏;如果二氧化碳成分高于4%，則會讓人感到頭痛與眩暈;在達到6%以上時則會形成死亡風險。教室屬于人群密集場所，在氣溫較低的冬季，學生往往不愿開窗通風，長此以往則會導致室內二氧化碳成分含量超標，對此，我校化學興趣小組設計了如下實驗：將兩個傳感器分別置于教室外與教室內，進行25分鐘的測試，記錄氧氣與二氧化碳成分的變化情況。其中教室內的氧氣含量已經低至15%，二氧化碳成分含量高達0.2%，此數值與自然界正常數值的21%與0.03%相比已然有了較大的差距。通過數據的說服力來讓學生養成自我保護的意識，從而讓學生養成每節課間到教室外活動、并且在每節課中間至少通風一次的習慣。

所以總結起來，化學學科知識的學習，需要積極進行科學探究活動，為學生創造機會來對自然界的科學進行實踐和解釋。將數字化實驗入到課堂教學中，對于學生科學思維方式的養成極為有利[2]。

三、數字化實驗輔助教學應用中的注意事項

數字化實驗設備屬于高科技電子產品，往往具有較為昂貴的價格，所以在日常使用中需要注意設備的維修與養護，先對教師進行使用操作培訓，之后再向學生普及設備操作流程與要點，進而開展具體實驗流程。舉例來說，pH傳感器設備的探頭在使用后需要清理，并在保養液當中存放，否則將會影響儀器設備的測量精度。除此之外，也不能盲目地應用數字化實驗來替代傳統實驗，而是要將二者結合的優勢結合起來，最大程度上發揮實驗教學的效果。

四、結語

在新時代的初中化學教學過程中，需要將學生科學思維的培養作為重點，而以數字化技術的應用為基礎，在課堂上滲透數字化實驗，可以有效地降低實驗成本、提高實驗效率，讓學生掌握知識的同時解決教學難點，挖掘學生自身的潛能。在具體應用中，應當將化學知識與學生生活結合起來，激發學生學習興趣。

參考文獻：

[1]鎖瑋，吳曉紅.如何在化學實驗教學中有效整合數字化資源[J].中小學數字化教學，2019（09）：78～81.

[2]楊銀分.初中化學數字化實驗教學策略探討[J].新課程研究，2019（21）：106～107，118.