關于初中化學數字化實驗教學的思考

廖者蘭

（福建省三明市梅列第一實驗學校，福建三明 365000）

引 言

與傳統實驗相比，數字化實驗減少了許多煩瑣的實驗操作，學生操作起來更容易，且出錯率小，更能將關注點放在對實驗原理的理解上。數字化實驗是一項新技術，在激發學生學習興趣的同時，能促進學生思維能力的發展。因此，在化學教學中，教師應合理應用數字化實驗技術，為學生理解化學知識提供助力。

一、數字化實驗教學的優勢與不足

（一）數字化實驗教學的優勢

初中化學課堂上的數字化實驗對學生來講是一種新的學習手段，帶給了學生新奇感，也便于學生探究學習化學知識[1]。學生運用數字化實驗設備采集化學反應過程中不同時間點的數據，記錄下數據并進行分析對比后可以得出結論，通過數據對比得出的結論是簡單易懂的。數字化實驗能調動學生的學習積極性，使學生獲得成就感，讓學生的學習質量隨著學習興趣的提升而逐漸提高。

（二）數字化實驗教學的不足

1.實驗設備轉移了學生的關注點

數字化實驗教學也有不足的一面。很多學生初次接觸數字化實驗設備，會對其充滿好奇心，這會導致他們將過多的注意力放在設備上，而忘記了自己是要運用這些設備學習化學反應原理，從而使學習方向發生偏離。

2.使學習目標不明確

數字化實驗的作用毋庸置疑，但是想要得到自己想要的化學實驗過程和數據，學生需要先掌握數字化實驗運作原理[2]。課堂上，教師應先讓學生認識到，數字實驗是一個由數據收集、傳感器和輔助軟件等共同組成的系統。它可以對各種公開數據進行收集，并且可以與計算機連接，同時數字化實驗設備的數據采集是用了很多的光電原理轉換機制來實現運轉的。教師如果不給學生講這些，就會模糊教學目標，影響學生學習效果。

二、優化初中化學課堂上運用數字化實驗教學的策略

（一）靈活采用教學方式，減少新技術與傳統操作的矛盾

在初中化學教學中，教師應合理安排傳統實驗和數字化實驗，抓住數字化實驗教學的契機，實現優勢互補。傳統化學實驗和數字化化學實驗都有各自的優勢。完全用數字化化學實驗代替傳統的化學實驗是不明智的。教師需要將以前的化學實驗與現在的數字化實驗相互融合，根據實驗內容選擇合適的實驗方式。傳統化學實驗以定性實驗為主體，正確使用儀器，并需要學生精通實驗的基本操作。教師要引導學生注意實驗材料的變化過程，并將其記錄下來，對結果進行解釋和討論[3]。而數字化實驗是一種定量實驗，通過電子設備采集、記錄數據，并以表格或圖像的形式呈現，教師要重視培養學生對數據的分析和處理能力。在初中化學教學中，引入數字化實驗可以培養學生獲取信息、分析表格和圖像的能力。數字化實驗與傳統實驗的操作存在一定的差異，教師不能沿用以前的教學操作方法來教授學生，而應靈活變換方法，使學生能夠更快地掌握數字化實驗。

例如，在“化學反應和能量變化”的實驗中，教師可將鹽酸溶液與鎂條作為實驗材料，以便學生觀察實驗結果。首先，教師要做的是將兩種反應物放入大試管中，讓學生通過觸摸試管底部的外壁來感受反應中所產生的熱量，并在腦海中形成一種“這個反應會釋放熱量”的意識。

在“酸堿中和反應”的實驗中，教師可以使用溫度傳感器測量反應前鹽酸溶液和氫氧化鈉溶液的溫度。人類的感官靈敏度是有限的，當溫度變化的范圍非常小時，教師就要借助新的科學技術，以此加深學生對化學知識的理解。

所以，教師只有靈活改變實驗教學方法，才能減少新技術與傳統教學之間的矛盾，從而更好地實現化學教學優化改革。

（二）聚焦學生關注點，激發學習興趣

初中化學數字化實驗設備的數據采集器與計算機、傳感器之間采用USB接口。四通道傳感器接口用于并行采集，想用時插上便可以使用。同時，它采用大尺寸液晶屏顯示，方便學生觀察與分析，并配有學生分組實驗室，便于學生操作。課堂上，學生的關注點容易被儀器帶偏，所以教師要善于引導學生關注點，將學生的視線拉回到實驗上，讓學生明確學習目標。

教師可以專門留一節課的時間帶學生認識儀器，讓他們觀察、研究儀器的構造等，先滿足他們的好奇心，這樣學生在下次上課見到這些儀器時就沒有那么強烈的探索欲望，會認真聽教師講解實驗操作步驟。教師可以先在教室向學生講解一遍操作步驟，讓學生將關鍵的實驗操作步驟記錄下來。教師也可以利用幻燈片播放實驗步驟，然后讓學生自己動手操作，或分組進行實驗。學生在其中不僅能夠獲得成就感和滿足感，還能體會到科技的便捷性和有趣性，從而激發探索欲望和學習動力[4]。

（三）明確實驗目標，提前了解實驗步驟

數字化實驗設備涉及的化學、物理原理是晦澀難懂的，不易于學生理解，教師講解起來也有一些吃力。如果教師在課堂上花費大量的時間和精力講解數字化實驗設備，實驗教學效果就會大打折扣。所以，數字化實驗教學中，教師應明確實驗目標，帶領學生提前對實驗設備進行了解。這樣不僅能給學生留有足夠的實驗時間，還能提高學生動手操作的實踐能力[5]。

例如，在“外部條件對化學反應速度的影響”實驗中，當塊狀大理石、粉末狀大理石與相同濃度的鹽酸溶液反應時，學生可以從氣體產生率觀察反應速度。在使用絕對壓力傳感器的情況下，學生不僅能觀察到上述現象，還可以通過數據分析得出結論。隨著反應時間的增加，反應速度會不連續提高或降低，這是整個反應過程的實情。在這個實驗過程中，學生用到了絕對壓力傳感器，因此教師可以提前將絕對壓力傳感器的使用方法、運作原理、注意事項等告知學生或讓學生自主了解，不用在課堂上進行細致的講解，簡單介紹即可。這不僅提高了學生的學習效率，還保證了教學質量。

結 語

數字化實驗教學不僅能激發學生的學習興趣，還可以培養學生在數據處理和數據分析方面的能力。數字化實驗可以真實地再現實驗過程中每一個時段的數據，為學生理解化學知識起到了非常重要的作用，也為學生運用化學知識解決實際問題做好鋪墊。