对高中化学数字化实验的探索:高中化学73个实验

对高中化学数字化实验的探索

1 数字化实验的优点 在化学教学中利用数字化实验，主要还是由于其具有的优势，总结起 来有三点。1)安全性高。传统实验中会遇到很多有毒药品，给学生构成安全隐患， 有可能引发安全事故，而数字化实验则不会出现这种情况。2)数字化实验不仅可 以操作，还可以让学生反复进行实验研究，使学生能够更快地掌握所学知识。3) 数字化实验有利于教师开展化学教学。很多学校实验器材不足，有的实验根本无 法开展，只能画图或者说教，这样的教学效果可想而知。数字化实验的反复操作 不仅不会浪费器材，还能调动学生的积极性。

2 数字化实验的实践研究 利用数字化实验突破教学难点 数字化实验教学弥补了传统实验的不 足，传统的实验对一些特殊的实验做出的效果不是很好，而数字化实验能够更好 地体现实验的效果，并能提高实验教学的效率。对于教学中难以理解的概念和原 理，通过数字化实验来解释，变得简单，实验结论也更清晰，学生理解也更透彻。

如在讲解“酒精灯火焰温度的变化”时，在课堂上对学生说得最多的是加热要用外 焰，外焰的温度高，这样加热就快。缺乏数据的支持，学生只能记住教师的话， 显然没有深入理解。引入数字化实验很容易解决这些问题，用温度传感器在酒精 灯的外焰、内焰和焰心测量一下就能说明问题了，在实验中得出这些数据更具有 说服力，学生的印象也比较深刻。

数字化实验在化学实验中的应用解决了传统的化学实验解决不了的 问题，提升了化学实验课的教学质量。充分利用计算机、数据采集器、传感器、 系统软件等，这样化学实验就变得具有综合性，利用学生研究性和探究性学习， 培养综合能力。数字化实验对难点问题的解决也凸显了其实用性和前瞻性，为化 学实验注入活力，让学生的学习更高效。

利用数字化实验促进探究学习 利用数字化实验能为学生创设一个良 好的学习环境，从而促进学生探究学习，培养学生的科学素养。在数字化实验中 利用计算机与软件系统，可以对传感器在变化过程中获取的大量数据进行处理，这也是做实验的依据，有利于对实验过程的控制。为此，利用对数据的处理与分 析，这里包含了数据转换、曲线拟合、误差计算等，甚至可以改变实验条件，对 实验结果进行对比分析，就为学生创设了探究的环境，让学生亲身经历知识形成 的过程，观察能力、分析和解决问题的能力得到提升。

比如利用酸碱指示剂的色变来判定中和滴定的终点，这样做的结果误 差大，误差计算也很复杂，而且无法观察到滴定过程中pH值的变化过程。利用 数字化实验助推学生进行探究学习，学生分组进行实验，他们把pH传感器放入 到标准液标定就可以了，然后用蒸馏水洗涤pH传感器，放入待测液体中，把采 集的pH值传递给计算机，用系统软件进行运算。这样就能清晰地得到酸碱点滴 中pH值的实时变化，避免传统实验中存在的误差和烦琐的计算。学生的探究过 程也更简洁，尝试到探究的快乐。

3 数字化实验与传统实验相结合 数字化实验与传统化学实验的结合需要慎重考虑，合理安排。数字化 实验是从数据进行分析得出实验结论，注重学生探究过程;传统实验主要是对结 果进行分析，注重具体操作和仪器的使用方法，从现象得出结论。它们都具有一 定的优势，如果把两种实验结合起来，必定能发挥实验的功效，从而助推化学高 效课堂，培养学生实验能力和创新能力。在化学实验中，可以发现它们可以互为 支撑，有利于完成实验任务，让学生经历探究过程，培养学生的动手能力。

比如在进行“氨的制取”实验时，NH4Cl与Ca(OH)2发生化学反应后会 产生气体。在这个过程中，学生无法感受到通过仪器传递过来的气味，这时候就 需要靠近仪器亲自闻一下。氨气是比较容易溶于水的气体，如果想要使氨气溢出， 需要采取加热的方法。那么在加热过程中，学生通过对实验发生过程进行仔细观 察，会体会更深。学生通过进行“氨的制取”实验，利用平衡的计算方法，总结写 出方程式“2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O”，从而更容易理解不同反应物 和生成物的比例。这就是把传统的实验方法和数字化实验方法进行结合，使学生 发散思维，增强学生的思考和观察能力，使学生的计算能力和推导能力得到培养 和提升，促使数字化实验效果更佳。

4 整合各种资源，优化数字化实验 实验的开展离不开实验装备，有了这些硬件资源，才能开启数字化实 验，让实验可视化，从而促进学生观察和分析实验现象，发现实验原理，找出物质的真相。实验装备以硬件配备以及各种软件更新为依托。要在现有的条件下， 对资源进行充分整合，优化数字化实验教学，多方位培养学生的观察能力、动手 操作能力和思考问题总结问题的能力。在进行整合资源的过程中，发挥数字化实 验的功能与作用，进行两点尝试。

1)配备和完善硬件设施及其应用软件。开始实验的有利保证就是实验 中所用的实验装备，进行数字化实验更离不开实验装备的有力支持。计算机数据 采集处理系统，包括开放式软件系统、智能接口、在线系统或离线系统等应用软 件;多媒体实验常用软件如Flash、PPT等;传感器实验常用DataStudio数据处理软件 进行数据处理;经常用到的仿真实验软件有多种，如COREL Chemlab等。实验硬 件设备包括各种实验器材，如温度传感器、压强传感器、电子白板、pH值传感 器、电流传感器、投影仪等。这些硬件和软件就构成开展化学数字化实验的基础 和条件。

2)实验资料的配备，包含了教学影片、教学案例以及实验资料光盘， 还可以通过学术期刊和、教材教案等教学辅助工具查找实验所需的数据与资料。

另外可以进行实验材料的自主研发，根据教学过程中的需要，自制实验过程的微 视频和实验过程图片，将收集的实验图片制作成实验动画，以增强学生的复习欲 望，将录制的微视频制作成实验课件，以供教学和复习参考。利用数字化实验来 充实化学课堂，从而拓展化学探究的空间，增强化学教学的实效。

总之，改善传统实验方法，引进数字化实验在高中化学课程教学中的 应用，助推了高中化学高效课堂，让学生的学习积极性调动起来，为他们创设良 好的探究环境，同时也促进他们动手操作，直观观察和分析实验现象，从而得出 正确的结论，增强了教学效果。

作者：陈先富 来源：中国教育技术装备 2016年19期