初中化學數字化實驗教學的認知與思考

何涵幫

摘要：數字化實驗是由“傳感器+數據采集器+計算機（含配套使用的通用和專用軟件）”構成的，能夠定量采集數據，并以圖表曲線的形式呈現的新型實驗技術手段，具有定量、可視、實時、便攜等特點。數字化實驗的出現，豐富了化學實驗的形式，促進了化學教學的變革。本文對初中化學數字化實驗教學進行了思考。

關鍵詞：初中化學;數字化實驗教學;優勢;應用

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A 文章編號：（2021）-5-213

傳統實驗大多是定性實驗。定性實驗有利于學生了解研究對象，但如果進行深入探究的話則會有一定的困難。實驗的基本方法有定性實驗和定量實驗，而數字化實驗就是將定性實驗轉化成定量實驗，這種實驗結果更精確，在有了一定的數據作參考的基礎上，會更有利于接下來的研究。化學不是一門理論性強的學科，而是以實驗為基礎的學科。隨著科學技術的發展，為了學科以后的發展，教師要將數字化技術滲透到教學中，使一些知識和結果通過一些數據得以呈現。

一、初中化學數字化實驗教學的優勢

（一）數字化實驗教學有利于突破教學難點

化學是一門以實驗為基礎的學科，這個學科本身所具有的變化就能激起學生的學習興趣。數字化實驗是科學技術發展的結果，數字化儀器與電腦相連，在實驗過程中繪制的曲線圖，更能吸引學生的目光。例如，在學習酸堿中和反應的過程中，電腦中圖像的變化有利于學生對酸堿中和反應有更深的了解和認識，激發他們對相關題目的興趣，使其主動去進行研究。化學實驗更直觀地將實驗現象呈現在學生面前，有利于學生理解教材中提到的化學概念以及理論。在化學實驗過程中融入數字化實驗，能更加快速準確地將實驗數據呈現出來。學生再根據獲得的數據進行深入分析，可以達到突破教學難點的目的。

（二）將數字化實驗與傳統實驗相結合，有利于開拓學生思維

在做酒精燈火焰各部位不同溫度的實驗時，教師通常拿一截火柴梗放入火焰中，讓學生觀察火柴梗炭化的速度來比較酒精燈各部位的火焰溫度。但這種做法的實驗結果有時候并不明顯，因此很難得出結論。如果將這個實驗通過數字化儀器來進行，酒精燈各層火焰的溫度就會比較直觀地以表格的方式呈現出來。通過觀看表格中的數據，學生可以比較準確地得出實驗結論。實驗數據比肉眼觀察到的實驗現象更清晰，也會更加準確，出現較大誤差的可能性較小。將傳統實驗與數字化實驗結合在一起，學生不僅能看到比較形象的實驗現象，還有準確的實驗數據作為支撐，進一步體現了實驗的嚴謹性與準確性。數字化實驗與傳統實驗相結合，二者進行優勢互補，有利于學生進一步理解實驗內容，從而在一定程度上促進學生化學素養的提升。

（三）數字化實驗為研究性學習提供技術支撐

研究性學習模式與平常的學習模式不同，可以給學生學習化學提供更廣闊的思維空間。將數字化實驗應用于研究性學習中，可以開闊學生的視野，讓學生在一種比較新鮮的環境下進行學習，有利于激發他們對學習化學的興趣，也有利于拓展他們的思維。數字化實驗會在一定程度上減輕學生在收集數據上的壓力，數字化實驗并不僅限于課堂，學生也可以將化學實驗拓展到生活中，有利于他們對于化學問題的進一步研究。

二、初中化學數字化實驗的應用

（一）實現數字化實驗和傳統實驗的優勢互補

在初中化學的教學中，教師應該合理統籌安排數字化實驗和傳統實驗，根據實驗要求，在必要的時候要在實驗教學中融入數字化實驗，實現傳統實驗與數字化實驗的優勢互補。在初中化學實驗教學中，教師應當把數字化實驗與傳統實驗結合起來。但初中化學相當于入門級的化學，并且以定性實驗為主，所以在進行實驗時，教師應當以傳統實驗為主，讓學生掌握一些實驗的操作步驟和儀器的規范使用方法，培養他們實驗操作的基本能力和分析實驗現象的能力。數字化實驗大多以定量實驗為主，而定量實驗在初中化學的實驗中只占小部分，因此，教師可將數字化實驗作為輔助，通過一些先進的電子設備采集數據、處理數據，將得到的數據結果，通過表格或圖像的形式呈現出來，培養學生的數據分析能力。教師在將數字化實驗引入初中化學課堂教學時，不能操之過急，要明白這是一個長期的過程。初中化學中也有很多探究性實驗，而引入數字化實驗能實現與傳統實驗的優勢互補，更新實驗方法。

（二）循序漸進，加強實驗互動探究

將數字化實驗引入初中化學教學是一個循序漸進的過程，不能操之過急。第一步，應當以教師示范為主。學生第一次接觸數字化實驗，對進行數字化實驗的目的和操作方法都是處于比較模糊的狀態，所以，教師一開始應當先進行演示，之后再讓學生模仿教師的操作。第二步，應以教師引導學生為主。通過上一階段的學習，學生對數字化實驗的操作已經有了一點基礎，所以，教師接下來可以慢慢放手，引導學生參與到實驗中。但學生獨立完成實驗還是存在一定的難度，這個時候教師可以讓學生分小組進行實驗，引導學生通過小組合作的方式合理設計實驗方案。教師可以在合適的時候給予指導，及時解決學生的困惑。課后，學生還要進行實驗反思。第三步，可以讓學生獨立設計實驗。教師根據教材為學生提供實驗主題，小組成員可以討論決定選擇適合的實驗主題，然后進行實驗方案的設計。這個階段完全是由小組成員合作完成，教師不對實驗方案設計進行指導。在前兩個階段的積累下，第三階段可以由小組成員獨立設計實驗方案，讓他們在實驗中一步步優化自己的實驗方案。在完成之后，教師和學生要進行總結和反思，針對出現的一些問題進行改正，幫助學生優化自己的實驗設計。在實驗完成之后，小組成員可以根據自己的實驗結果和結論提出實驗課題，以便進一步進行實驗探究。

三、結語

初中化學教學不僅要注重傳統實驗，還要創新教學理念，開拓學生的科學思維。要讓數字化技術走進初中化學教學，在課堂教學中融入數字化實驗，進而提高課堂教學效率。數字化實驗走進初中化學教學，有利于發掘學生的潛能，拓展化學課程資源。數字化實驗的儀器是隨科技發展而發展的，因此要在資金允許的情況下及時更新數字化實驗儀器。

參考文獻

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