數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

司正權(quán)??

摘要：化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)是進(jìn)行化學(xué)教學(xué)的重要手段。隨著社會(huì)的進(jìn)步，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在傳統(tǒng)的教學(xué)方式上做出了創(chuàng)新和改變，使教學(xué)富有信息化，同時(shí)加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的深刻認(rèn)知，使學(xué)生更好地掌握到實(shí)驗(yàn)的原理和本質(zhì)，提高了教學(xué)的效率。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化實(shí)驗(yàn)；高中化學(xué)教學(xué)；教學(xué)應(yīng)用

中圖分類號(hào)：G633.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1992-7711（2017）13-023-1

隨著課程改革的深入，新課標(biāo)對(duì)高中化學(xué)教學(xué)提出了更高的要求。傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)學(xué)生能力的提高存在一定的局限性，隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)幫助解決了化學(xué)教學(xué)中更多的難題，使化學(xué)課堂教學(xué)的質(zhì)量有了明顯的提高。

筆者下面談?wù)剶?shù)字化實(shí)驗(yàn)在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用。

一、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的含義

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)打破了傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，根據(jù)新課程的改革配備了新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備，它通過計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集器以及傳感器、通用軟件的運(yùn)用，把各種物料信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，然后傳入計(jì)算機(jī)中，然后再通過通用軟件的分析和處理之后，把相關(guān)的信息以圖表等形式呈現(xiàn)。

傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)比較單一，實(shí)驗(yàn)者僅根據(jù)觀察現(xiàn)象得出簡單結(jié)論。引入數(shù)字化實(shí)驗(yàn)后，許多傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)無法演示的而數(shù)字實(shí)驗(yàn)卻可以進(jìn)行，比如二氧化錳作為催化劑對(duì)雙氧水的分解有多大作用，測定二氧化碳的溫室效應(yīng)等。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的引入給一些枯燥的化學(xué)實(shí)驗(yàn)帶來了很大的方便，比如說酸堿中和滴定可以把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和圖像直觀地展現(xiàn)在大家面前。因此，將數(shù)字化實(shí)驗(yàn)與化學(xué)探究學(xué)習(xí)相結(jié)合，可以為探究學(xué)習(xí)和提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)提供新思路。

二、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

1.運(yùn)用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)進(jìn)行高中化學(xué)教學(xué)，與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相比，可以使實(shí)驗(yàn)過程“可視化”，數(shù)據(jù)采集“實(shí)時(shí)化”，數(shù)據(jù)處理“智能化”。

通過數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在化學(xué)教學(xué)中的運(yùn)用，能夠把許多抽象的化學(xué)教學(xué)內(nèi)容數(shù)字化，讓學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)理解的更加清楚，從而調(diào)動(dòng)學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)的積極性，提高學(xué)生的探究欲望。

比如在高中化學(xué)教學(xué)中“配制一定濃度的溶液，比較不同濃度溶液的某些性質(zhì)差異”的“實(shí)驗(yàn)探究”。由于傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)中使用的pH試紙顯色范圍比較寬泛，不易準(zhǔn)確區(qū)分不同濃度溶液的pH性質(zhì)差異，而pH傳感器能測量溶液的pH值精確到0.01，讀數(shù)直觀，不易混淆，可以減少人為誤差的干擾。利用pH傳感器測定不同濃度Na2CO3溶液之間pH的差異，深入理解鹽類水解過程及濃度對(duì)鹽類水解程度的影響。

用pH傳感器分別測定0.01mol/L Na2CO3溶液、0.1mol/L Na2CO3溶液和1mol/L Na2CO3溶液和飽和Na2CO3溶液的pH值，進(jìn)行比較，分析造成差異的原因。上圖為在測量飽和Na2CO3溶液時(shí)所采集的溫度和pH值。

結(jié)論與分析：

①結(jié)論：

其中第一步電離起決定作用。由于電離平衡的存在，當(dāng)Na2CO3溶液濃度增大時(shí)，CO2-3濃度也隨之增大，電離生成的OH-濃度也增大，表現(xiàn)為溶液PH值的增大。

2.突破教學(xué)難點(diǎn)——應(yīng)用高中化學(xué)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)。

有些化學(xué)知識(shí)比較抽象，比如化學(xué)反應(yīng)原理的知識(shí)。在化學(xué)學(xué)習(xí)上不少學(xué)生都遇到了不小的困難，在化學(xué)教學(xué)中，教師如果單純依靠講解很難讓學(xué)生對(duì)抽象的化學(xué)知識(shí)做出深刻的理解，依靠傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，有些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，也不利用學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察和化學(xué)知識(shí)的理解。通過數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的運(yùn)用，將準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)展示，使學(xué)生對(duì)抽象的化學(xué)原理的認(rèn)識(shí)更加清晰、深刻。

比如酸堿中和滴定曲線的繪制。酸堿中和滴定反應(yīng)開始時(shí)由于被中和的酸或堿的濃度相對(duì)較大，加入少量的堿或酸對(duì)其pH影響不大，此時(shí)滴定曲線比較平滑。當(dāng)反應(yīng)接近終點(diǎn)時(shí)，很少量的堿或酸就會(huì)引起溶液pH突變，酸、堿濃度不同，突變范圍不同，這個(gè)突變點(diǎn)即是反應(yīng)的終點(diǎn)。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)需要觀察、測量并計(jì)算，而且計(jì)算復(fù)雜麻煩，一堂課時(shí)間也只能能繪制出一張曲線圖。而數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，利用pH傳感器，可時(shí)刻監(jiān)控溶液的pH，記錄不同滴入體積所對(duì)應(yīng)的pH，用pH對(duì)V作圖，即可得到中和滴定曲線，并找出中和點(diǎn)，幾分鐘就可得到曲線圖。下圖為酸堿滴定pHV曲線圖。

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)雖然方便了化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，但同時(shí)降低了學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的能力，減少了學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的機(jī)會(huì)，所以在采用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中要注意將傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法和數(shù)字實(shí)驗(yàn)法結(jié)合運(yùn)用。只要我們合理運(yùn)用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，發(fā)揮出其優(yōu)勢作用，一定能夠給我們的課堂教學(xué)提供新的活力。