數(shù)字化實驗在高中化學教學中的應用

摘 "要：隨著我國信息技術(shù)的快速發(fā)展，我國化學學科高中教學中的數(shù)字化實驗已經(jīng)取得了很大的成就。很多教師或是專業(yè)專業(yè)人員都作為這方面的研發(fā)者對此進行研究探索，為在教學中能夠給學生提供更清晰的演示實驗、開展研究性學習做出努力。目前來說，數(shù)字化實驗已經(jīng)從初步的實驗開發(fā)設計轉(zhuǎn)向了教學應用的過渡，并在教學理論和認知理論方面取得了顯著的成果。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化實驗 "高中化學 "教學應用

高中化學學科中的知識點相對其他來說較為抽象，學生所要學習的化學反應或是化學現(xiàn)象，教師在教學中如果只是單純的采用說的方式為學生講解，使得大部分學生感覺化學知識枯燥乏味，難以理解。但是用過實驗教學，教師就能夠?qū)⒊橄蟮幕瘜W知識用實驗的方式為學生直觀的呈現(xiàn)出來。在高中化學教學中，教師可以采用數(shù)字化實驗，既能激發(fā)學生的學習興趣，對學生所學知識進行延伸，又能夠培養(yǎng)學生的自主學習能力與探究能力，從而提高學生的學科素養(yǎng)。

一、現(xiàn)代化技術(shù)創(chuàng)新實驗教學

在高中化學實驗課堂中，教師采用數(shù)字化實驗進行高中化學學科的教學，提高了傳統(tǒng)教學中對實驗過程的學生“可視化”的觀察，并在實驗的數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理方面實現(xiàn)了“實時化”和“智能化”。在課堂教學中采用數(shù)字化實驗，教師能夠?qū)⒋蠖鄶?shù)抽象教學內(nèi)容數(shù)字化，增加學生對化學知識的理解掌握，以調(diào)動學生學習化學知識的積極性，促進學生對化學知識的探究欲望。

例如，高中新課標中對學生的實驗探究中“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”。在傳統(tǒng)實驗教學中學生多是使用pH試紙進行實驗，但由于pH試紙的顯色范圍較為寬泛，學生不容易準確區(qū)分各個溶液濃度的pH性質(zhì)差異。而采用pH傳感器進行溶液測定，在測定后學生能夠?qū)H值精確到小數(shù)點后兩位，同時直觀的度數(shù)不容易讓學生造成混淆，減少了因為人為而出現(xiàn)的誤差干擾。指導學生在實驗中用pH傳感器分別對0.01mol/L、0.1mol/L、1mol/L碳酸鈉溶液的pH值進行測定，得到數(shù)據(jù)后對造成差異的原因進行分析。教師在教學中利用pH傳感器對不同濃度的碳酸鈉溶液進行pH值的差異進行測定，讓學生更進一步的理解鹽類水解過程及濃度對鹽類水解程度的影響。

二、多種教學資源應用數(shù)字化實驗

在教師開展數(shù)字化化學實驗的過程中教學資源是十分重要的，教師在課前要進行充分的準備，對教學資源進行合理的配置，包括有實驗設備、數(shù)據(jù)處理軟件、實驗資源，為學生落實好數(shù)字化化學實驗教學，增強數(shù)字化實驗的效果。高中化學教師要積極的開發(fā)數(shù)字化實驗教學的教學資源，利用現(xiàn)代化的教學資源進行教學創(chuàng)新。在數(shù)字化化學實驗的教學資源一般包括軟件設施與硬件設施兩方面，硬件設施主要是計算機、各種類型的傳感器，投影儀、視頻屏幕、攝像機等等;而軟件設施則是包括一些化學用品的分析軟件、數(shù)字處理軟件、多媒體教學軟件以及繪制化學分子結(jié)構(gòu)軟件等。而在數(shù)字化實驗開中包括的實驗資源，則主要是關(guān)于實驗的相關(guān)圖片或是視頻，教學中所用的課件等。在教學中，教師要結(jié)合各個實驗的實際需求，在網(wǎng)絡平臺上自助收集和整合其他資源。促進數(shù)字化實驗的有效完成，需要教師對搜集到的教學資源進行整合，教會學生使用各種數(shù)字化的實驗技術(shù)。例如，手持設備是數(shù)字化實驗中的常見設備，在數(shù)字化實驗中使用需要數(shù)據(jù)采集器或是相關(guān)配套軟件等多種軟件的支持。在教學中教師要先為學生講解手持設備的原理，讓學生利用傳感器先從外部感應到化學量他在通過電信號的方式傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集器中，數(shù)據(jù)采集器會將電信號進行整理，最后利用數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)進行實時分析，對實驗結(jié)果與規(guī)律進行最終統(tǒng)計。數(shù)字化的高中化學實驗中的pH值的測量、溫度與電流電壓時都會用到這一流程。如在實驗過程中學生講溫度傳感器放置到少量水的燒杯中后，緩慢地往燒杯中加入熱水，傳感器通過收集水溫數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)中，這是計算機中的實驗數(shù)據(jù)分析軟件就會自行進行分析并顯示出一條實驗曲線。

三、數(shù)字化實驗突破教學難點

而在抽象知識學習時，教師也可利用數(shù)字化實驗的方式幫助學生進行理解。如酸堿中和滴定曲線的繪制，在傳統(tǒng)實驗中需要對實驗進行觀察、測量、計算，由于計算標為繁瑣，在課堂有限的實踐中學生很難繪制多張曲線圖。而在數(shù)字化實驗中利用pH傳感器，對溶液的pH值進行實時的監(jiān)控，記錄不同滴入體積所對應的pH，之后用pH對V作圖，最終得到中和滴定曲線，并找出其中和點，利用數(shù)字化的實驗只需要幾分鐘就可以得到曲線圖。

在高中化學教學中有些化學實驗采用傳統(tǒng)的教學方式是無法順利進行的，還有些知識較為抽象，像是有關(guān)化學反應或是反應原理的知識點。學生在學習高中化學實驗中會遇到很多困難，在化學教學中，教師只是依靠單純的講解很難讓學生深刻的理解抽象的化學知識，并且在傳統(tǒng)實驗教學中部分實驗的現(xiàn)象不明顯，不利于學生對實驗的觀察和對化學知識的理解。在教學中進行數(shù)字化實驗，使得實驗形象直觀數(shù)據(jù)準確等特點，能夠幫助學生對突破學習中的重難點內(nèi)容，幫助學生理解化學實驗的反應原理。例如，在學習“硫在氧氣中燃燒”的實驗時，教師會對實驗現(xiàn)象進行描述“硫在燃燒時會發(fā)出明亮的紫藍色火焰并散發(fā)熱量，同時產(chǎn)生一種具有刺激性的氣體。”對于實驗過程中出現(xiàn)的現(xiàn)象需要學生進一步的理解而不僅僅是死記硬背。而數(shù)字化的實驗教師就可通過圖像模擬出藍紫色的火焰，通過溫度傳感器測量出實驗反應散發(fā)熱量的溫度，使實驗結(jié)果更具有說服力，利用這種直觀的方式加深學生對實驗的理解。

在高中化學課堂中使用數(shù)字化實驗雖然方便了化學實驗教學，但卻阻礙了學生對實驗現(xiàn)象的觀察能力，降低了學生自己對化學實驗數(shù)據(jù)分析的機會，所以教師在教學中采用數(shù)字化實驗時，要注意將傳統(tǒng)實驗方式與數(shù)字化實驗教學相結(jié)合。只要教師在教學中能夠合理運用數(shù)字化實驗教學，充分發(fā)揮其教學優(yōu)勢，一定能夠為高中化學課堂教學提供新的活力。

參考文獻

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