初中化學(xué)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的認(rèn)知與思考

何涵幫

摘要：數(shù)字化實(shí)驗(yàn)是由“傳感器+數(shù)據(jù)采集器+計(jì)算機(jī)（含配套使用的通用和專用軟件）”構(gòu)成的，能夠定量采集數(shù)據(jù)，并以圖表曲線的形式呈現(xiàn)的新型實(shí)驗(yàn)技術(shù)手段，具有定量、可視、實(shí)時(shí)、便攜等特點(diǎn)。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的出現(xiàn)，豐富了化學(xué)實(shí)驗(yàn)的形式，促進(jìn)了化學(xué)教學(xué)的變革。本文對初中化學(xué)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了思考。

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

中圖分類號：G4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：（2021）-5-213

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)大多是定性實(shí)驗(yàn)。定性實(shí)驗(yàn)有利于學(xué)生了解研究對象，但如果進(jìn)行深入探究的話則會有一定的困難。實(shí)驗(yàn)的基本方法有定性實(shí)驗(yàn)和定量實(shí)驗(yàn)，而數(shù)字化實(shí)驗(yàn)就是將定性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化成定量實(shí)驗(yàn)，這種實(shí)驗(yàn)結(jié)果更精確，在有了一定的數(shù)據(jù)作參考的基礎(chǔ)上，會更有利于接下來的研究。化學(xué)不是一門理論性強(qiáng)的學(xué)科，而是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，為了學(xué)科以后的發(fā)展，教師要將數(shù)字化技術(shù)滲透到教學(xué)中，使一些知識和結(jié)果通過一些數(shù)據(jù)得以呈現(xiàn)。

一、初中化學(xué)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)勢

（一）數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)有利于突破教學(xué)難點(diǎn)

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，這個(gè)學(xué)科本身所具有的變化就能激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)果，數(shù)字化儀器與電腦相連，在實(shí)驗(yàn)過程中繪制的曲線圖，更能吸引學(xué)生的目光。例如，在學(xué)習(xí)酸堿中和反應(yīng)的過程中，電腦中圖像的變化有利于學(xué)生對酸堿中和反應(yīng)有更深的了解和認(rèn)識，激發(fā)他們對相關(guān)題目的興趣，使其主動(dòng)去進(jìn)行研究。化學(xué)實(shí)驗(yàn)更直觀地將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象呈現(xiàn)在學(xué)生面前，有利于學(xué)生理解教材中提到的化學(xué)概念以及理論。在化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中融入數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，能更加快速準(zhǔn)確地將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出來。學(xué)生再根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，可以達(dá)到突破教學(xué)難點(diǎn)的目的。

（二）將數(shù)字化實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，有利于開拓學(xué)生思維

在做酒精燈火焰各部位不同溫度的實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師通常拿一截火柴梗放入火焰中，讓學(xué)生觀察火柴梗炭化的速度來比較酒精燈各部位的火焰溫度。但這種做法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果有時(shí)候并不明顯，因此很難得出結(jié)論。如果將這個(gè)實(shí)驗(yàn)通過數(shù)字化儀器來進(jìn)行，酒精燈各層火焰的溫度就會比較直觀地以表格的方式呈現(xiàn)出來。通過觀看表格中的數(shù)據(jù)，學(xué)生可以比較準(zhǔn)確地得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比肉眼觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更清晰，也會更加準(zhǔn)確，出現(xiàn)較大誤差的可能性較小。將傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)結(jié)合在一起，學(xué)生不僅能看到比較形象的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，還有準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作為支撐，進(jìn)一步體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性與準(zhǔn)確性。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，二者進(jìn)行優(yōu)勢互補(bǔ)，有利于學(xué)生進(jìn)一步理解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，從而在一定程度上促進(jìn)學(xué)生化學(xué)素養(yǎng)的提升。

（三）數(shù)字化實(shí)驗(yàn)為研究性學(xué)習(xí)提供技術(shù)支撐

研究性學(xué)習(xí)模式與平常的學(xué)習(xí)模式不同，可以給學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)提供更廣闊的思維空間。將數(shù)字化實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于研究性學(xué)習(xí)中，可以開闊學(xué)生的視野，讓學(xué)生在一種比較新鮮的環(huán)境下進(jìn)行學(xué)習(xí)，有利于激發(fā)他們對學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，也有利于拓展他們的思維。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)會在一定程度上減輕學(xué)生在收集數(shù)據(jù)上的壓力，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)并不僅限于課堂，學(xué)生也可以將化學(xué)實(shí)驗(yàn)拓展到生活中，有利于他們對于化學(xué)問題的進(jìn)一步研究。

二、初中化學(xué)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用

（一）實(shí)現(xiàn)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢互補(bǔ)

在初中化學(xué)的教學(xué)中，教師應(yīng)該合理統(tǒng)籌安排數(shù)字化實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，在必要的時(shí)候要在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中融入數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢互補(bǔ)。在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)當(dāng)把數(shù)字化實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來。但初中化學(xué)相當(dāng)于入門級的化學(xué)，并且以定性實(shí)驗(yàn)為主，所以在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師應(yīng)當(dāng)以傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)為主，讓學(xué)生掌握一些實(shí)驗(yàn)的操作步驟和儀器的規(guī)范使用方法，培養(yǎng)他們實(shí)驗(yàn)操作的基本能力和分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的能力。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)大多以定量實(shí)驗(yàn)為主，而定量實(shí)驗(yàn)在初中化學(xué)的實(shí)驗(yàn)中只占小部分，因此，教師可將數(shù)字化實(shí)驗(yàn)作為輔助，通過一些先進(jìn)的電子設(shè)備采集數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)，將得到的數(shù)據(jù)結(jié)果，通過表格或圖像的形式呈現(xiàn)出來，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)分析能力。教師在將數(shù)字化實(shí)驗(yàn)引入初中化學(xué)課堂教學(xué)時(shí)，不能操之過急，要明白這是一個(gè)長期的過程。初中化學(xué)中也有很多探究性實(shí)驗(yàn)，而引入數(shù)字化實(shí)驗(yàn)?zāi)軐?shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢互補(bǔ)，更新實(shí)驗(yàn)方法。

（二）循序漸進(jìn)，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)互動(dòng)探究

將數(shù)字化實(shí)驗(yàn)引入初中化學(xué)教學(xué)是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，不能操之過急。第一步，應(yīng)當(dāng)以教師示范為主。學(xué)生第一次接觸數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，對進(jìn)行數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的目的和操作方法都是處于比較模糊的狀態(tài)，所以，教師一開始應(yīng)當(dāng)先進(jìn)行演示，之后再讓學(xué)生模仿教師的操作。第二步，應(yīng)以教師引導(dǎo)學(xué)生為主。通過上一階段的學(xué)習(xí)，學(xué)生對數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的操作已經(jīng)有了一點(diǎn)基礎(chǔ)，所以，教師接下來可以慢慢放手，引導(dǎo)學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)中。但學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)還是存在一定的難度，這個(gè)時(shí)候教師可以讓學(xué)生分小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生通過小組合作的方式合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。教師可以在合適的時(shí)候給予指導(dǎo)，及時(shí)解決學(xué)生的困惑。課后，學(xué)生還要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)反思。第三步，可以讓學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。教師根據(jù)教材為學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)主題，小組成員可以討論決定選擇適合的實(shí)驗(yàn)主題，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)。這個(gè)階段完全是由小組成員合作完成，教師不對實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)進(jìn)行指導(dǎo)。在前兩個(gè)階段的積累下，第三階段可以由小組成員獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，讓他們在實(shí)驗(yàn)中一步步優(yōu)化自己的實(shí)驗(yàn)方案。在完成之后，教師和學(xué)生要進(jìn)行總結(jié)和反思，針對出現(xiàn)的一些問題進(jìn)行改正，幫助學(xué)生優(yōu)化自己的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。在實(shí)驗(yàn)完成之后，小組成員可以根據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論提出實(shí)驗(yàn)課題，以便進(jìn)一步進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。

三、結(jié)語

初中化學(xué)教學(xué)不僅要注重傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，還要?jiǎng)?chuàng)新教學(xué)理念，開拓學(xué)生的科學(xué)思維。要讓數(shù)字化技術(shù)走進(jìn)初中化學(xué)教學(xué)，在課堂教學(xué)中融入數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而提高課堂教學(xué)效率。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)走進(jìn)初中化學(xué)教學(xué)，有利于發(fā)掘?qū)W生的潛能，拓展化學(xué)課程資源。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的儀器是隨科技發(fā)展而發(fā)展的，因此要在資金允許的情況下及時(shí)更新數(shù)字化實(shí)驗(yàn)儀器。

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青海省大通縣良教鄉(xiāng)中心學(xué)校