淺析數(shù)字化實驗在高二化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用策略

劉冬寒

摘要：化學(xué)實驗是化學(xué)這門學(xué)科的重要組成部分，理論通常是在大量的實踐基礎(chǔ)上得來的，因此，具備良好的實驗思路和實踐操作是高中階段教學(xué)的重點。在高中化學(xué)的教學(xué)中，電、熱以及離子共存問題是研究的重點，但是很多學(xué)生往往不理解圖像的變化以及其背后存在的本質(zhì)。在實際的操作中，學(xué)生也沒有辦法實現(xiàn)精準(zhǔn)定量，這就為學(xué)生的理解帶來了極大的挑戰(zhàn)。數(shù)字化實驗是結(jié)合信息技術(shù)發(fā)展演變而來的新型教育資源，它借助新技術(shù)中的不同設(shè)備，完成定量的操作。本文主要分析了這一新技術(shù)為高中化學(xué)教學(xué)帶來的轉(zhuǎn)變，提高高中生對知識的理解能力。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化實驗;高二化學(xué);應(yīng)用策略

引言：

數(shù)字化實驗這一項新的教育技術(shù)主要是以真實的實驗操作為基礎(chǔ)，利用電腦中儀器的分析和處理，采用較為先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理方式，通過圖像等方式展現(xiàn)出更為深刻的本質(zhì)，在多角度的結(jié)合中突出化學(xué)規(guī)律，引導(dǎo)學(xué)生更加詳細(xì)的了解相關(guān)的操作。在高中化學(xué)的教學(xué)中，電解池、熱平衡、離子共存等問題都是較為抽象的概念，在相關(guān)的操作中只能實現(xiàn)定性而缺乏定量的相關(guān)證實。在資源的補(bǔ)充中，能夠直觀的展現(xiàn)出背后隱藏的規(guī)律，加深對知識的理解。為此，這篇文章將深入探討其在學(xué)科中的應(yīng)用方式。

一、數(shù)字化實驗的概念及優(yōu)勢

數(shù)字化實驗是指以真實的實踐為基礎(chǔ)，通過電腦的各個元件，例如傳感器代替操作中的儀器，將得出的數(shù)據(jù)輸入到電腦當(dāng)中，能夠利用現(xiàn)代化的處理方式，清晰明確的展示操作過程中出現(xiàn)的現(xiàn)象，同時在圖像和數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)中，引導(dǎo)高中生總結(jié)出其中存在的規(guī)律。這一教育方式需要的基本構(gòu)成包括了數(shù)字化的教育系統(tǒng)、現(xiàn)階段常規(guī)操作需要用到的儀器、現(xiàn)代化的采集器、傳感器等信息技術(shù)原件。這一教育方式對于學(xué)校的硬件設(shè)備有著較高的要求。在數(shù)據(jù)分析的過程中，精準(zhǔn)的衡量數(shù)據(jù)對于背后原理的分析十分重要，這一授課方式能夠為傳統(tǒng)的課堂帶來哪些優(yōu)勢呢？首先，這一技術(shù)解決了定量的問題，很多中間階段是沒有辦法在操作中展現(xiàn)的，通過這一技術(shù)，能夠及時的分析出中間狀態(tài)，加深學(xué)生的理解，其次能夠使教學(xué)的內(nèi)容更加多樣化，培養(yǎng)高中生的創(chuàng)新思維，強(qiáng)化他們的理解能力。這篇文章從三個方面介紹了如何將這一技術(shù)應(yīng)用到課堂中，加深他們對化學(xué)學(xué)科的探索^[1]。

二、如何將這一技術(shù)應(yīng)用到高二化學(xué)教學(xué)中

（一）電化學(xué)方面

電化學(xué)是高中階段接觸的較為新潮的內(nèi)容，這與海水中金屬的防腐措施有著較大的關(guān)聯(lián)。在教學(xué)的過程中，理論與實際的結(jié)合能夠加深學(xué)生的理解。在課上，很多同學(xué)對于原電池的原理較為陌生，很難去判斷這一反應(yīng)是如何發(fā)生的。首先請他們思考原電池形成的原理，即在鹽溶液中，陰極失去電子形成負(fù)極，利用氧化還原反應(yīng)保護(hù)正極的金屬免受腐蝕。那么這一反應(yīng)是如何進(jìn)行的呢？首先請同學(xué)設(shè)計一款原電池保護(hù)海水中的金屬。以純鋅和粗鋅為例，分析反應(yīng)速率，并判斷哪種原電池更能夠保證正極的金屬不受腐蝕。此實驗以氯化鈉溶液為例，模仿海水中的環(huán)境。在數(shù)據(jù)的分析中，需要用到數(shù)字化資源進(jìn)行幫助。為此，教師要詳細(xì)的介紹如何開展數(shù)字化的實驗，分析這一技術(shù)在電化學(xué)方面的應(yīng)用。這一技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)定量分析，從而控制在一段時間內(nèi)判斷反應(yīng)速率，以便高中生們得出結(jié)論^[2]。

（二）離子共存方面

離子共存問題是高中階段研究的較為綜合的題目，在考試中常會以圖像的方式呈現(xiàn)出來。這一知識點經(jīng)常會和溶液的PH值研究存在關(guān)聯(lián)。為此，教師可以將圖像與溶液中存在的離子結(jié)合，以數(shù)字化的方式進(jìn)行教學(xué)，加深同學(xué)們對于這部分內(nèi)容的分析能力。弱酸與堿的反應(yīng)常常是圖像題中較為復(fù)雜的類型。本節(jié)課以醋酸和氨水反應(yīng)為前提條件，分析當(dāng)向醋酸溶液中加入不同量的氨水，溶液中離子的變化以及PH值的改變。首先醋酸和氨水能夠酸堿結(jié)合生成醋酸銨，醋酸銨為一種能夠水解的鹽，常規(guī)來講顯弱酸性，因此溶液中PH值的變化較為復(fù)雜。因此在實驗中，首先向儀器中緩慢加入氨水，結(jié)合屏幕中呈現(xiàn)出的圖像，分別分析當(dāng)加入氨水的量不足、等量和過量時溶液中離子的變化以及PH值，進(jìn)行綜合分析，找到這一類題目的規(guī)律。在操作中，醋酸與氨水的濃度均為1摩爾每升^[3]。

（三）相關(guān)實驗方面

上述兩點分別介紹了數(shù)字化實驗在化學(xué)中的應(yīng)用，涉及的領(lǐng)域較為廣泛，并能夠在操作中得出精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。這一技術(shù)還可以用于與化學(xué)相關(guān)的其他知識。在高二階段還主要介紹了酸堿反應(yīng)，其中弱酸和弱堿的反應(yīng)中涉及到的平衡問題，這一問題也是需要重點探討的內(nèi)容。為此，老師可以嘗試將這一資源應(yīng)用到化學(xué)平衡的研究中，強(qiáng)化高中生的知識記憶，培養(yǎng)他們的分析思路。

結(jié)束語：

數(shù)字化教學(xué)在高中化學(xué)教學(xué)中有著非常廣泛的利用。為此，教師要合理運(yùn)用數(shù)字化實驗這一技術(shù)，為高中生們帶來新的學(xué)習(xí)方式，提高他們的探究和分析能力，調(diào)動他們的學(xué)習(xí)動力。

參考文獻(xiàn)

[1]陸偉.淺談化學(xué)前沿知識融入高中化學(xué)教學(xué)的應(yīng)用[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2019，16：8-9.

[2]馬騁.基于STEM教育的高中化學(xué)教學(xué)目標(biāo)與評價研究[D].河南大學(xué)，2019.

[3]王洪鑫.基于新課程標(biāo)準(zhǔn)的高中化學(xué)概念教學(xué)策略研究[D].哈爾濱師范大學(xué)，2019.