數(shù)字化實驗在高中化學教學中的應用

楊芙蓉

摘 要： 本文分析了在高中化學教學中運用數(shù)字化實驗的優(yōu)點，探討了在高中化學教學中如何合理運用數(shù)字化實驗突破教學難點，實現(xiàn)探究式學習等模式。

關(guān)鍵詞： 數(shù)字化實驗 高中化學教學 教學應用

數(shù)字化實驗就是依靠計算機、數(shù)據(jù)采集器、傳感器等儀器設(shè)備進行實驗的活動。在高中化學教學過程中，數(shù)字化實驗改變了教師傳統(tǒng)的化學實驗理念，規(guī)范了教師實驗的行為，實現(xiàn)了高中化學教學的新革命。

一、高中化學教學中，數(shù)字化實驗的優(yōu)點

1.數(shù)字化實驗對對學校的優(yōu)點

在高中化學試驗中，實驗一般都會產(chǎn)生有毒氣體，為了保障學生的安全，這就要求學校在化學實驗室中配備通風櫥。但是就目前來看，大多數(shù)學校的實驗室都沒有通風櫥。開展數(shù)字化實驗教學，對通風櫥沒有要求，從而降低了學校實驗的成本。此外，在化學實驗過程中，如果操作稍有不當，就會造成爆炸或者是毒氣泄漏，從而引發(fā)安全事故，但是數(shù)字化實驗基本上不會對學生的安全造成威脅。

2.數(shù)字化實驗對學生的優(yōu)點

在數(shù)字化實驗過程中，學生可以動手進行操作，并且可以反復地對實驗的過程進行探究，分析實驗的原理，掌握化學儀器的組裝，并在實驗操作過程中探究實驗現(xiàn)象和規(guī)律，從而加深學生對知識的理解。此外，對化學實驗進行復習時，學生不必來回穿梭于實驗室，在課堂中就可以完成對實驗的復習，既方便又快捷。

3.數(shù)字化教學對教師的優(yōu)點

由于一些學校的實驗設(shè)備陳舊、不健全，無法使學生進行實踐操作，只能以畫圖的方式進行化學實驗教學。如此一來，課堂氣氛就會顯得很沉悶，不能激發(fā)學生的學習興趣，達不到良好的教學效果。數(shù)字化實驗教學，能夠使學生親自動手進行實踐操作，從而調(diào)動學生的學習積極性。此外，對于錯誤操作的演示實驗，無法在課堂上或者是試驗中進行演示，但是通過多媒體，可以使學生觀看到錯誤操作所帶來的后果，從而對學生起到一定的警示作用，告誡學生在實驗過程中不能犯同樣的錯誤。在數(shù)字化實驗教學中，教師可以通過多媒體進行反復操作，不僅不會發(fā)生危險，而且在反復實驗中，會加深學生對化學原理的掌握，從而達到良好的實驗教學效果。

二、高中化學教學中合理運用數(shù)字化實驗突破教學難點

在高中化學實驗教學中，對于比較復雜的化學原理，傳統(tǒng)的化學實驗教學無法使學生對其進行深刻的理解和掌握。但是數(shù)字化實驗通過運用傳感技術(shù)，給學生以形象、直觀的展示，從而加深學生對化學原理的了解，增強化學實驗的教學效果。

例如，在學習強電解質(zhì)和如電解質(zhì)的時候，電離子是化學中的難點。在高中化學教材中，沒有充分地對電解質(zhì)的電離度進行分析、研究。并且缺乏一定的實際操作性，所以對學生來說，是有一定難度的。然而在數(shù)字化實驗教學中，通過數(shù)字化技術(shù)進行實驗設(shè)計，并運用pH數(shù)據(jù)傳感器對不同濃度乙酸溶液的pH變化情況進行監(jiān)測；運用數(shù)據(jù)采集器對收集的數(shù)據(jù)進行整理，然后通過計算機對所收集的數(shù)據(jù)進行分析。最后通過數(shù)字化實驗，得出電解質(zhì)對電離度影響的結(jié)論：隨著乙酸稀釋的不斷加快，弱電解質(zhì)的電離度會不斷增大，而乙酸溶液的濃度越低，則對弱電解質(zhì)的電離影響越大。

三、利用數(shù)字化實驗實現(xiàn)探究式學習

高中化學實驗中的探究式實驗，就是把學生看成教學的主體，弱化教師的主導地位，使學生能夠獨立進行實驗操作，在操作過程中對問題進行大膽猜想，從而實現(xiàn)探究式教學的目的。利用數(shù)字化實驗實現(xiàn)探究式教學，就是在實驗過程中，讓學生之間進行討論，找出問題所在，教師在一旁對學生進行指導。

例如，在學習苯酚的化學性質(zhì)時，可以讓學生相互討論，然后進行具體的實踐操作。

操作過程：取苯酚的濁液3mL于試管中，并向其中逐滴加入氫氧化鈉溶液，濁液將變澄清。將得到的澄清液分到兩支試管中，向其中一支滴加稀鹽酸，另一支通入二氧化碳氣體，觀察實驗現(xiàn)象。

注意：實驗的二氧化碳氣體用石灰石和鹽酸讓學生自己現(xiàn)場制取。

實驗現(xiàn)象：苯酚乳濁液中滴加NaOH溶液會變澄清。

結(jié)論：苯酚與無機酸鹽酸、碳酸三者的酸性強度為：鹽酸>碳酸>苯酚。

注意：苯酚的酸性極弱，不能使石蕊、甲基橙等指示劑變色。

在實驗完畢后，再由教師提出問題進一步鞏固學生所學的知識，即：苯酚有殺菌能力，有毒，對皮膚有強烈的腐蝕作用，如果不慎沾到皮膚上，是用熱水還是用NaOH溶液？

學生回答道：都不好，因為熱水會燙傷人的皮膚，NaOH有很強的腐蝕性，會對皮膚有強烈的腐蝕性，應該用一種對人體沒有危害并且能溶解苯酚的試劑，如用酒精洗滌。

再例如，在學習化學反應速率時，教師可以依據(jù)外界的條件對化學反應速率進行分析。對于得到的數(shù)據(jù)，可以讓學生去分析、研究，然后由教師對研究的結(jié)果進行評價、講解。最后得出結(jié)論：在外界條件的影響下，化學反應的過程要放熱，導致反應物體的溫度升高，從而使反應速率加快。并且反應物鹽酸的濃度會逐漸減小，而且反應物的固體顆粒也在不斷地發(fā)生變化。所以在這個實驗過程中，不僅加深了學生對所學知識的理解，而且鍛煉了學生動手操作的能力，從而促進了學生全面發(fā)展。

在我國高中化學實驗教學中，運用數(shù)字化實驗教學，不僅改變了傳統(tǒng)的實驗教學方式，而且彌補了傳統(tǒng)實驗教學的不足，在很大程度上促進了高中化學實驗教學的發(fā)展。

參考文獻：

[1]張玉娟.數(shù)字化實驗與中學化學教學的整合[D].2010.南京師范大學：學科教學（化學）.

[2]周良駿.中學化學實驗數(shù)字化研究[D].2011.南京師范大學：學科教學（化學）.

[3]夏梅芳，嚴西平.基于數(shù)字化實驗的化學探究教學案例[J].化學教學，2013（3）.