談中學化學數字化實驗技巧

陰健

摘 要：探索數字化實驗在高中化學教學中運用的有效方法，從而提升實驗教學的實效。分別從利用數字化實驗實現探究式學習，利用數字化實驗突破教學重難點，傳統實驗和數字化實驗相結合，整合各種資源、優化數字化實驗等方面進行論述。

關鍵詞：數字化；實驗；技巧

當今社會是信息化時代、數字化時代，課堂教學也應跟緊時代發展，適應社會的需求。數字化實驗是由傳感器、數據采集器、計算機及相關數據處理軟件等構成的測量、采集、處理設備和與之配套的相應的實驗儀器裝備組成開展的實驗。化學實驗是化學教學中的重要內容之一，我們通過化學實驗探知化學原理，豐富學生的化學知識和技能，從而培養學生的化學素養。根據化學實驗教學的需要，把數字化實驗引入化學教學之中，探索化學實驗原理，提升化學實驗效果，讓學生有效地進行實驗操作，從而培養學生的觀察能力和實驗能力。

一、利用數字化實驗實現探究式學習

化學中的探究式學習就是讓學生自主進行實驗，經歷實驗設計，實驗操作，通過交流與討論，然后得出正確的結論，充分體現了學生的主體地位，讓學生經歷探究的全部過程。數字化實驗的介入，也能實現學生的探究式學習，發揮學生的主體作用，讓他們認真討論和交流，然后找出問題的所在，在老師指導下進行有效學習。本實驗學生做了以下活動與探究：①向稀苯酚溶液中加入濃溴水，觀察實驗現象。②根據實驗現象，推測該反應是取代反應還是加成反應，推測依據是什么？然后設計探究方案證明推測，并進行探究活動。通過數字化實驗設備裝置進行實驗，電導率傳感器實時檢測稀苯酚溶液和飽和溴水反應過程中溶液的電導率k，并由實驗軟件系統直接繪制反應過程中混合溶液的電導率k隨時間t的變化曲線即可便捷、直觀地反映該反應過程中電導率的變化情況。它可以在短時間內完成。采用先進的DIS實驗技術將該探究實驗化學反應的實驗數據記錄下來仔細分析，測出來的數據以數字、圖表形式呈現，更客觀、真實地體現了實驗過程。

二、利用數字化實驗突破教學重難點

高中化學實驗比較抽象，運用常規的實驗無法開展實驗或實驗效果不明顯，這樣就會導致學生無法理解和掌握化學知識和技能。數字化實驗具有形象直觀的特點，這樣有利于學生觀察和思考，學生便能對其中的化學原理進行了解，提升了化學實驗的效果。

例如，在學習“強電解質和弱電解質”的時候，對于離子學生很難理解，這部分內容也是教學中的重難點，課本中沒有對這部分內容進行深入的分析和解釋。另外，存在缺乏實際操作的環境，這樣就會導致學生難以掌握和理解。這時，我們正好可以借用數字化實驗進行實驗設計，運用pH數據傳感器對不同濃度乙酸溶液的pH變化情況進行監測，利用數據采集器對數據進行收集和整理，然后利用計算機對這些數據進行分析。這樣通過數字化實驗可以得出電解質對電離度的影響，即隨著乙酸稀釋的不斷加快，弱電解質的電離度會不斷增大，而乙酸溶液的濃度越低，則對弱電解質的電離影響越大。通過數字化實驗，有利于學生觀察和分析，從而得出正確的結論，提升了化學實驗的效果。

三、傳統實驗和數字化實驗相結合

學生通過計算機軟件計算采集的數據，方便得出結論。學生在觀察最后的結論時，很容易理解實驗原理，但是沒有重視對公式的運算過程，這樣就會影響學生的計算能力。因此，利用數字化實驗時，教師要根據實驗的需要和學生能力的發展，有機地把傳統實驗和數字化實驗結合起來，要求學生在觀測最后數據的同時，自己親身計算一次，對比自己的結論是否和儀器顯示結論相同，若不同，要找出原因。

例如，在開展“氨的制取”實驗時，NH4Cl與Ca（OH）2反應后，會生出氣體。而當儀器把對氣味的感知傳達給學生時，學生并不能感同身受，這就需要親自聞一聞。再加上氨氣易溶于水，還需要加熱使氨氣溢出。對于加熱的過程，學生會體會更深。再要求學生寫出方程式：2NH4Cl+Ca（OH）2=CaCl2+2NH3↑+2H2O。利用平衡計算，這樣學生就會理解不同反應物和生成物的比例，儀器檢測指標中的數據就會得到驗證。這樣的過程，把傳統實驗和數字化實驗結合起來，學生的計算能力和推導能力得到了培養和提升，讓數字化實驗的效果更佳。

四、整合各種資源、優化數字化實驗

數字化實驗的開展需要軟硬件的支持，然后對實驗進行可視化的展示，讓學生有效觀察實驗現象，探知實驗原理。實驗裝備是以硬件的配備以及各種軟件的更新為依托的。因此，我們要在現有的條件下，整合各種資源，從而優化數字化實驗，培養學生的觀察和實驗能力。加強硬件設施和應用軟件配置。實驗中的裝備是我們開始實驗的有利保證，數字化實驗更需要裝備的支持，特別是技術硬件和軟件，還包括計算機數據采集處理系統中的開放式軟件系統、智能接口、在線系統或離線系統，還有各種實驗器材，包括溫度傳感器、pH值傳感器、電流傳感器、壓強傳感器、電子白板、投影儀等，多媒體實驗常用軟件有Flash，PowerPoint等；傳感器實驗常用的主要是數據處理軟件，如Data Studio數據處理軟件；仿真實驗軟件有多種，如COREL Chemlab等，這些硬件和軟件就構成了開展化學數字化實驗的基礎和條件。

總之，數字化實驗是實驗教學中不可缺少的手段，能夠輔助實驗教學的開展，利用學生觀察和分析實驗現象，解決了抽象的、受時空限制的實驗操作。數字化實驗在化學教學中的運用，提升了化學教學的效果。

參考文獻：

朱春紅.高中化學數字化實驗教學的初步探討[J].廣西教育，2015.