數(shù)字化實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的思考

陳俊敏

【摘 要】隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我們迎來了數(shù)字化時(shí)代，將數(shù)字化實(shí)驗(yàn)應(yīng)用到化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)更是一種新型的教學(xué)工具，通過將數(shù)字化實(shí)驗(yàn)與化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合，讓化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程更加方便、快捷，提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，也能讓學(xué)生通過數(shù)據(jù)直觀的學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)。在化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中也可以增進(jìn)學(xué)生之間的交流，讓學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的討論，加深化學(xué)知識(shí)的理解。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字化;實(shí)驗(yàn);化學(xué)實(shí)驗(yàn);教學(xué);思考

化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)于學(xué)生掌握化學(xué)知識(shí)來說是非常重要的，隨著數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的廣泛應(yīng)用，也逐漸推動(dòng)了數(shù)字化教學(xué)在化學(xué)當(dāng)中的應(yīng)用，將數(shù)字化實(shí)驗(yàn)融入到化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，不僅可以提高化學(xué)教學(xué)的整體質(zhì)量，也可以提高教育事業(yè)的進(jìn)一步科學(xué)化發(fā)展，讓學(xué)生接觸到先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備，在產(chǎn)生好奇心的同時(shí)更全身心的投入到化學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)中。

一、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的概念

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)稱DIS（Digital Information System的縮寫），即數(shù)字化信息系統(tǒng)，由“傳感器+數(shù)據(jù)采集器+計(jì)算機(jī)（含配套使用的通用和專用軟件）”構(gòu)成的能夠定量采集數(shù)據(jù)，并以圖表的形式將實(shí)驗(yàn)結(jié)果清晰、準(zhǔn)確的呈現(xiàn)出來的一種新型現(xiàn)代化實(shí)驗(yàn)技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)可以和計(jì)算機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和信息的采集，通過傳感器轉(zhuǎn)化計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的信息將數(shù)據(jù)體現(xiàn)在學(xué)生眼前，也可以自己進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，固定存貯，也可以自動(dòng)識(shí)別各種傳感器和自定義傳感器功能。配備的傳感器可以檢測(cè)溫度、壓強(qiáng)、電壓、pH、電導(dǎo)率、氧氣、二氧化碳、濕度等物理量，支持對(duì)相關(guān)化學(xué)反應(yīng)的監(jiān)測(cè)，這項(xiàng)技術(shù)目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用到教學(xué)中。

二、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性

（一）激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣

興趣是最好的老師。就化學(xué)學(xué)科本身而言它是一門以科學(xué)為基礎(chǔ)進(jìn)行發(fā)散知識(shí)的學(xué)科，很多生活中的現(xiàn)象都有化學(xué)的存在，本身學(xué)生對(duì)于新奇的事物就比較好奇，將數(shù)字化實(shí)驗(yàn)融入到化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，通過一些特有的實(shí)驗(yàn)儀器，在和計(jì)算機(jī)連接后，通過對(duì)化學(xué)知識(shí)的分析，將化學(xué)知識(shí)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果以數(shù)字的形式為學(xué)生直觀的表現(xiàn)出來，這些數(shù)據(jù)又可以在計(jì)算機(jī)的計(jì)算下通過生成圖表讓學(xué)生更清楚的看到、了解到化學(xué)知識(shí)中也存在數(shù)學(xué)知識(shí)，通過觀察發(fā)現(xiàn)量變和質(zhì)變的關(guān)系，這樣會(huì)加深他們對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的好奇，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情和對(duì)知識(shí)的渴望，進(jìn)而提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ跀?shù)字化教學(xué)過程中也很容易讓學(xué)生進(jìn)行思維的發(fā)散，如在水中氧氣含量的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，就有學(xué)生大膽提出要做水中氧含量多少魚才能存活的實(shí)驗(yàn)。每一個(gè)實(shí)驗(yàn)都能讓學(xué)生聯(lián)想翩翩，給學(xué)生打開了另一扇探究的門，對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)又多了一條途徑。

（二）提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)的動(dòng)手能力

通過將數(shù)字化實(shí)驗(yàn)應(yīng)用到化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂中，讓學(xué)生通過先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)操作工具，根據(jù)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的要求及目的自己操作，提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力，進(jìn)行數(shù)字化化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，還需要學(xué)生對(duì)電腦有一定的基礎(chǔ)操作經(jīng)驗(yàn)，因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)過程中需要學(xué)生運(yùn)用電腦處理數(shù)據(jù)，也能提高學(xué)生的電腦動(dòng)手能力。通過數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠提高學(xué)生的作圖能力，通過將實(shí)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)中，通過正確的計(jì)算機(jī)操作將得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)總結(jié)，形成圖表，提高學(xué)生的作圖能力。通過對(duì)數(shù)據(jù)和圖像的掌握，更加加深了學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的掌握，也對(duì)化學(xué)知識(shí)存在的原理更加了解。

（三）提高學(xué)生協(xié)作精神的培養(yǎng)

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中，不僅需要自己進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，教師還可以將學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在數(shù)字化化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過程中，需要學(xué)生小組之間進(jìn)行共同合作，從而完成化學(xué)實(shí)驗(yàn)。在這個(gè)過程中也在無形中鍛煉著學(xué)生的合作實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ趯?shí)驗(yàn)中，當(dāng)小組同學(xué)遇到問題時(shí)，可以進(jìn)行小組之間的討論，發(fā)揮出每個(gè)學(xué)生的優(yōu)勢(shì)，通過討論有助于學(xué)生之間相互學(xué)習(xí)，提高問題的解決效率，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生相互協(xié)作解決問題的精神，讓每個(gè)學(xué)生都能夠獨(dú)立思考，通過實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的能力。

（四）使實(shí)驗(yàn)更加直觀，更加方便化學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)

通過數(shù)字化化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中觀察不到的微觀事物，如分子、離子、電解質(zhì)、酸性、堿性、濃度等，通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器傳感器轉(zhuǎn)化成計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的信號(hào)，通過計(jì)算機(jī)處理，以圖表或者圖像的方式呈現(xiàn)在學(xué)生的眼前。同時(shí)也可以放大微觀粒子的數(shù)量，例如在化學(xué)教學(xué)的過程中Na2CO3與NaHCO3的溶解過程中，通過傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)的方法很難進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，教師可以通過溫度傳感器測(cè)量食鹽在溶解的過程中的熱效應(yīng)，酸堿中和滴定的實(shí)驗(yàn)過程，也可以利用PH傳感器，能夠直觀的觀察到實(shí)驗(yàn)過程中PH值的變化過程。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)有很大差異，對(duì)于現(xiàn)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)的要求傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法是無法達(dá)到的，這也讓傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)難以解決的問題得到了有效的解決。

三、結(jié)束語

綜合所述，隨著教育事業(yè)的不斷的發(fā)展，學(xué)校對(duì)提高學(xué)生整體素質(zhì)有了更高的要求，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中融入數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在滿足學(xué)校的教育需求之外，更能夠滿足學(xué)生對(duì)于學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)的需求，通過運(yùn)用數(shù)字化教學(xué)提高學(xué)生的動(dòng)手能力，提高學(xué)生互相協(xié)作精神，更能通過先進(jìn)技術(shù)加深對(duì)化學(xué)知識(shí)的理解和吸收。

【參考文獻(xiàn)】

[1]汪涌.成都市數(shù)字化實(shí)驗(yàn)應(yīng)用現(xiàn)狀調(diào)查研究[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2018（10）：47-48

[2]王壽紅.基于數(shù)字化手持技術(shù)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)——以“化學(xué)反應(yīng)中的能量變化”為例[J].教育與裝備研究，2019（7）：21-24

[3]朱慶，錢揚(yáng)義，麥裕華，等.化學(xué)教師對(duì)手持技術(shù)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)應(yīng)用的態(tài)度調(diào)查[J].化學(xué)教學(xué)，2019（10）：13-18

（江西省贛州市興國中學(xué)）