數字化實驗在高中化學教學中的應用

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摘要：化學是一門以實驗為基礎的學科，實驗是進行化學教學的重要手段。隨著社會的進步，數字化實驗在傳統的教學方式上做出了創新和改變，使教學富有信息化，同時加強了學生對化學實驗的深刻認知，使學生更好地掌握到實驗的原理和本質，提高了教學的效率。

關鍵詞：數字化實驗；高中化學教學；教學應用

中圖分類號：G633.8文獻標識碼：A 文章編號：1992-7711（2017）13-023-1

隨著課程改革的深入，新課標對高中化學教學提出了更高的要求。傳統的化學實驗教學對學生能力的提高存在一定的局限性，隨著社會的發展和進步，數字化實驗教學幫助解決了化學教學中更多的難題，使化學課堂教學的質量有了明顯的提高。

筆者下面談談數字化實驗在高中化學教學中的應用。

一、數字化實驗的含義

數字化實驗打破了傳統的實驗教學方式，根據新課程的改革配備了新的實驗教學設備，它通過計算機、數據采集器以及傳感器、通用軟件的運用，把各種物料信號轉化成電信號，然后傳入計算機中，然后再通過通用軟件的分析和處理之后，把相關的信息以圖表等形式呈現。

傳統的化學實驗比較單一，實驗者僅根據觀察現象得出簡單結論。引入數字化實驗后，許多傳統實驗無法演示的而數字實驗卻可以進行，比如二氧化錳作為催化劑對雙氧水的分解有多大作用，測定二氧化碳的溫室效應等。數字化實驗的引入給一些枯燥的化學實驗帶來了很大的方便，比如說酸堿中和滴定可以把實驗數據和圖像直觀地展現在大家面前。因此，將數字化實驗與化學探究學習相結合，可以為探究學習和提高學生科學素養提供新思路。

二、數字化實驗在高中化學教學中的應用

1.運用數字化實驗進行高中化學教學，與傳統實驗相比，可以使實驗過程“可視化”，數據采集“實時化”，數據處理“智能化”。

通過數字化實驗在化學教學中的運用，能夠把許多抽象的化學教學內容數字化，讓學生對化學知識理解的更加清楚，從而調動學生化學學習的積極性，提高學生的探究欲望。

比如在高中化學教學中“配制一定濃度的溶液，比較不同濃度溶液的某些性質差異”的“實驗探究”。由于傳統的實驗中使用的pH試紙顯色范圍比較寬泛，不易準確區分不同濃度溶液的pH性質差異，而pH傳感器能測量溶液的pH值精確到0.01，讀數直觀，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，進行比較，分析造成差異的原因。上圖為在測量飽和Na2CO3溶液時所采集的溫度和pH值。

結論與分析：

①結論：

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

2.突破教學難點——應用高中化學數字化實驗。

有些化學知識比較抽象，比如化學反應原理的知識。在化學學習上不少學生都遇到了不小的困難，在化學教學中，教師如果單純依靠講解很難讓學生對抽象的化學知識做出深刻的理解，依靠傳統的實驗教學，有些實驗現象不明顯，也不利用學生對實驗現象的觀察和化學知識的理解。通過數字化實驗的運用，將準確的數據展示，使學生對抽象的化學原理的認識更加清晰、深刻。

比如酸堿中和滴定曲線的繪制。酸堿中和滴定反應開始時由于被中和的酸或堿的濃度相對較大，加入少量的堿或酸對其pH影響不大，此時滴定曲線比較平滑。當反應接近終點時，很少量的堿或酸就會引起溶液pH突變，酸、堿濃度不同，突變范圍不同，這個突變點即是反應的終點。傳統實驗需要觀察、測量并計算，而且計算復雜麻煩，一堂課時間也只能能繪制出一張曲線圖。而數字化實驗，利用pH傳感器，可時刻監控溶液的pH，記錄不同滴入體積所對應的pH，用pH對V作圖，即可得到中和滴定曲線，并找出中和點，幾分鐘就可得到曲線圖。下圖為酸堿滴定pHV曲線圖。

數字化實驗雖然方便了化學實驗的教學，但同時降低了學生觀察實驗現象的能力，減少了學生分析實驗數據的機會，所以在采用數字化實驗教學過程中要注意將傳統實驗方法和數字實驗法結合運用。只要我們合理運用數字化實驗教學，發揮出其優勢作用，一定能夠給我們的課堂教學提供新的活力。