中學化學數字化實驗教學案例開發及其應用研究

陳麗

摘要：若想合理地采用信息技術來有效地填補過去實驗方式所帶來的弊端，讓數字化實驗在中學化學教學中能夠全面地體現出其價值，那么相關教育工作者就要根據國內外的研究經驗，來對全新的數字化實驗教學形式進行鉆研，在和傳統的教學形式進行比較之后，充分發揮數字化實驗的優勢，并研究出數字化實驗教學的案例，這樣一來就能夠讓學生更好地掌握實驗內容.

關鍵詞：中學化學數字?實驗教學?教學案例

一、數字化實驗教學模式概述

若想合理地制定數字化實驗案例，并將其與中學化學進行結合，那么就要在建構主義學習理論的基礎上，將各種案例巧妙地與教學模式進行融合，如此一來就能夠讓師生合理地采用數字化實驗案例.現在，不管是傳統的教學形式，或是最新研究出的教學形式，已經較為成熟的已經有以下幾種：實驗探究模式、課題探究模式等.

二、數字化實驗案例開發

1.用數字化實驗探究石灰水與濃燒堿溶液吸收CO2的能力.

（1）研究背景

在進行初中化學實驗期間，很多教師覺得能夠采用石灰水來吸取CO2，不過盡量要采用燒堿溶液來進行吸取，通過認真地研究發現，飽和石灰水沒有較高的濃度，單位體積中的OH-也不大，所以不能夠隨意吸取CO2.通過計算得知，50mL的飽和石灰水如果全部被CO2所吸取，那么也就能夠獲取25mL，燒堿溶解度不錯，而且單位體積中的OH-數量也較多，所以能夠吸取全部的CO2.而如今比較先進、使用較為普遍的數字化實驗，則能夠直接比較它們在吸取CO2方面的差別.

（2）儀器、藥品

計算機、Y型管、止氣夾、膠皮管等.

（3）實驗裝置圖

（4）實驗步驟

如圖1所示，連接號儀器，采用止氣夾K3.

運行數字化信息系統操作界面，先打開“波形圖”，之后再點“開始”按鈕，這個時候壓強傳感器所檢測出的結果就是瓶里真實的CO2的壓強.

使用止氣夾K1，往瓶子里灌進50mL飽和石灰水，結束以后對細口瓶進行輕輕的搖晃，然后查看波形圖.

④在曲線穩定以后，再采用止氣夾K2，往瓶里灌進50mL濃燒堿溶液，結束以后停止使用止氣夾K3，輕輕的搖晃細口瓶，過段時間以后再搖晃細口瓶，然后查看波形圖.

（5）實驗結果：

（6）實驗分析

在圖2當中，壓強起始值是101kPa，曲線起點到a點體現出的是瓶里的原始氣壓，a點到b點曲線處于升高狀態，是因為放進的石灰水會給瓶里的氣體構成擠壓，b點到c點，曲線下降，是因為石灰水吸取了一些CO2，c點大于a點，這就表明所吸取的氣體體積不大于石灰水的體積，c點到d曲線還處于升高狀態，這是因為放入了濃燒堿溶液，d點到e點，曲線下滑幅度較明顯，這是因為濃燒堿溶液在迅速的吸取瓶里的CO2.

在圖3中，f點到g點，曲線處于下滑狀態，最后降到了28kPa，這主要是因為成分的搖晃了細口瓶，造成濃燒堿溶液能夠充分吸取瓶里剩余的CO2.

最終的實驗表明，飽和石灰水吸取不能夠全面吸取CO2，不過相同量的濃燒堿溶液則能夠全面吸取CO2.

2.用數字化實驗探究人體吸入空氣與呼出氣體的差異.

（1）儀器、藥品

計算機、塑料瓶、濕度傳感器等、二氧化碳傳感器等.

（2）實驗裝置圖

（3）實驗步驟

①如圖4，將各種儀器以及數據線進行銜接，并采用二氧化碳傳感器.

②進入到數字化信息系統操作界面，然后先打開“波形圖”，然后點“開始”按鈕，這個時候傳感器所檢測到的是瓶里空氣里所包含的氧氣、二氧化碳等.

③利用膠皮管往塑料瓶里呼出氣體，瓶里的氣體就會在三個傳感器的插口的細縫中排除，這樣瓶里的氣體就能夠進行互換，然后再查看波形圖.

④依次保存三個通道界面的圖像.

（4）實驗結果

（5）實驗分析

在圖5當中，所體現的是氧氣含量，初始值是19.1%，呼出氣體后，曲線就會逐漸降低，最后確定在16.5%.這就很好地表明氧氣含量降低了，但是降低幅度并不明顯.

圖6體現出的是二氧化碳含量的波形圖，初始值是575ppm，在呼出氣體后，曲線迅速升高，最后確定為45100ppm，這就表明二氧化碳含量迅速的升高，而且升高的程度還非常明顯，擴大了80倍.

圖7所體現的是水蒸氣含量的波形圖，初始值是42.5%，在呼出氣體后，曲線會迅速升高，最后確定為98.5%，這就表明水蒸氣含量會快速升高，而且升高幅度非常的明顯，擴大了2倍.

通過實驗我們能夠了解到，要將數字化徹底的與教材進行結合，以此來強化數字化實驗的作用.有一部分師生還不完全認可數字化實驗，主要是因為教材并沒有和其進行結合，對評價標準也沒有采取具體的規定，而如果能夠有效融合的話，那么就能更好地推動數字化實驗的效果，而且能夠更好地讓師生所接受.

參考文獻：

[1]楊莉莉. 數字化實驗在中學化學教學中的應用研究[D].合肥師范學院，2018.

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[3]石云.數字化實驗在初中化學實驗教學中的應用實例兩則[J].化學教與學，2017（11）：96-97+74.