淺談數字化環境下化學實驗教學創新的方法

白秀麗

摘要：化學實驗是九年級初中化學的重要教學內容，但在實踐教學中卻存在著安全性低、不環保、直觀性較差、可讀性較差等問題，這些問題對學生學習化學知識及發展學習化學興趣造成了較大的阻礙。而在數字化環境下，化學教師可以利用信息技術創新化學實驗教學，即利用各種數字設備輔助或代替化學實驗，增強化學實驗的安全性、可讀性，提升化學實驗教學的質量。

關鍵詞：數字化環境;化學實驗;教學創新

初中九年級的化學實驗內容較為豐富，但危險性也較大，尤其是九年級下冊的“酸和堿”等內容。并且，化學實驗的過程多是分子、原子層次的變化，傳統的化學實驗并不能帶給學生直觀的認知。而在數字化環境下，化學教師便可以將各種數字設備應用在化學實驗中，優化化學實驗的教學過程，讓學生從多個角度感知化學實驗的實際變化提升化學實驗的可讀性、新奇性。

一、模擬微觀化學實驗過程

化學實驗的本質是構成粒子的化學鍵斷裂與重新結合的過程，這樣的過程是師生肉眼無法觀察到的，師生只能從化學實驗的宏觀表現來判斷化學實驗的進程，以至于學生對化學實驗中抽象的反應機理不甚了解。而在傳統的化學實驗教學中，化學教師往往會使用塑料模型來模擬化學鍵的變化過程，以加深學生對化學反應過程本質的理解，這樣的方法雖然有效，但是未免太過繁瑣，且不易于學生理解[1]。在數字化環境下，化學教師可以利用數字化軟件及硬件，基于化學鍵的“真實”情況，編制模擬動畫，以此輔助學生理解化學實驗。在實踐中，化學教師可以借助數字軟件繪制分子、原子、離子等微觀離子的動畫模型，然后基于所教學的化學實驗編制化學變化過程的示意圖，并且通過剪輯技術放大并放慢重點過程，并輔以教師的解說與引導。如此，化學教師可以將微觀的化學實驗本質以模擬動畫的形式展示給學生，加深學生對化學反應的理解，并感受到化學反應的魅力所在。例如，在初中人教版九年級的教學中，學生對使用金屬鋅與稀硫酸反應制取氫氣的化學實驗存在疑惑，即難以理解化學反應中酸根的“共價鍵”是否被破壞。在演示完實驗之后，化學教師便可以利用多媒體設備播放教師制作的模擬視頻，讓學生通過模擬動畫視頻了解該化學反應的實質。

二、展示定量化學實驗內容

在以往的化學實驗過程中，由于受到計量手段的制約，化學教師開展的化學實驗精確度較差，許多化學反應過程中的參數并不能被準確的測量到，以至于化學實驗草草了事，給學生帶去敷衍的感覺。而在數字化環境中，化學教師便可以利用數字化設備精確的展示定量化學實驗的內容，增加化學實驗的精確程度。在定量化學實驗中，化學教師可以利用傳感器采集實驗過程中的變化，并以電信號的形式收集，然后再通過數模轉換與分析變成學生可直接讀取的數字符號。如此，學生便能夠從全新的角度了解化學實驗過程，為化學實驗的精細化設計打好基礎[2]。例如，人教版初中九年級利用二氧化錳與過氧化氫制備氧氣的化學實驗，以往的實驗中，化學教師與學生都是通過氣泡的密集程度判斷實驗速率。而在數字化環境下，化學教師可以利用傳感器直接測量密閉容器中的壓強。如此，化學教師可以利用傳感器及軟件模擬出不同量二氧化錳催化相同質量與濃度的過氧化氫的實驗速率及產物。

三、呈現現象不明化學實驗

在初中階段的化學實驗中，部分化學實驗并不具備可讀性，即化學實驗要么過快，無法讓學生持續觀測，要么化學實驗的宏觀表現沒有多少變化，學生并不能直接判斷反應物之間是否進行了反應。而在數字化環境下，化學教師可以參照定量化學實驗，利用多樣化的數字傳感器提出實驗環境中的參數信息，并利用計算機及相關的實驗軟件將參數信息轉化為可視的圖像或者是數字，讓學生能夠從另一個角度直觀的感知化學實驗的過程[3]。例如，在人教版九年級下冊的教學中，稀鹽酸與氫氧化鈉溶液的反應沒有明顯的現象，是否發生了反應以及反應進行的程度難以被直接觀測到。在實驗中，學生難以從宏觀角度得到化學反應速率等內容的信息。針對這種情況，化學教師可以利用電導率傳感器檢測反應溶液的電導率，以此表示溶液中的離子濃度，再結合化學反應式，教師與學生便可以將化學反應過程直觀的展現出來。

結束語：

綜上所述，在數字化環境下，化學實驗教學可使用多種創新方式解決現存的問題，提升化學教學的有效性。在實踐中，化學教師需要善于利用數字化環境中的軟件及硬件，將危險性強、可讀性差的化學實驗以創新的形式展示給學生，解決傳統化學實驗中存在的問題，并組織引導學生對新角度中呈現的化學反應過程進行探討，以此提升化學實驗的教育教學價值。

參考文獻：

[1]葉成杰.數字化實驗在中學化學教學中的應用——評《數字化實驗與中學化學教學深度融合》[J].化學教育（中英文），2019，40（23）：97.

[2]陳麗.中學化學數字化實驗教學案例開發及其應用研究[J].中學生數理化（教與學），2019（09）：82-83.

[3]沈世紅.數字化實驗應用于化學實驗教學的思考[J].現代中小學教育，2016，32（06）：79-82.