数字化实验在高中化学教学中的应用

杨芙蓉

摘 要： 本文分析了在高中化学教学中运用数字化实验的优点，探讨了在高中化学教学中如何合理运用数字化实验突破教学难点，实现探究式学习等模式。

关键词： 数字化实验 高中化学教学 教学应用

数字化实验就是依靠计算机、数据采集器、传感器等仪器设备进行实验的活动。在高中化学教学过程中，数字化实验改变了教师传统的化学实验理念，规范了教师实验的行为，实现了高中化学教学的新革命。

一、高中化学教学中，数字化实验的优点

1.数字化实验对对学校的优点

在高中化学试验中，实验一般都会产生有毒气体，为了保障学生的安全，这就要求学校在化学实验室中配备通风橱。但是就目前来看，大多数学校的实验室都没有通风橱。开展数字化实验教学，对通风橱没有要求，从而降低了学校实验的成本。此外，在化学实验过程中，如果操作稍有不当，就会造成爆炸或者是毒气泄漏，从而引发安全事故，但是数字化实验基本上不会对学生的安全造成威胁。

2.数字化实验对学生的优点

在数字化实验过程中，学生可以动手进行操作，并且可以反复地对实验的过程进行探究，分析实验的原理，掌握化学仪器的组装，并在实验操作过程中探究实验现象和规律，从而加深学生对知识的理解。此外，对化学实验进行复习时，学生不必来回穿梭于实验室，在课堂中就可以完成对实验的复习，既方便又快捷。

3.数字化教学对教师的优点

由于一些学校的实验设备陈旧、不健全，无法使学生进行实践操作，只能以画图的方式进行化学实验教学。如此一来，课堂气氛就会显得很沉闷，不能激发学生的学习兴趣，达不到良好的教学效果。数字化实验教学，能够使学生亲自动手进行实践操作，从而调动学生的学习积极性。此外，对于错误操作的演示实验，无法在课堂上或者是试验中进行演示，但是通过多媒体，可以使学生观看到错误操作所带来的后果，从而对学生起到一定的警示作用，告诫学生在实验过程中不能犯同样的错误。在数字化实验教学中，教师可以通过多媒体进行反复操作，不仅不会发生危险，而且在反复实验中，会加深学生对化学原理的掌握，从而达到良好的实验教学效果。

二、高中化学教学中合理运用数字化实验突破教学难点

在高中化学实验教学中，对于比较复杂的化学原理，传统的化学实验教学无法使学生对其进行深刻的理解和掌握。但是数字化实验通过运用传感技术，给学生以形象、直观的展示，从而加深学生对化学原理的了解，增强化学实验的教学效果。

例如，在学习强电解质和如电解质的时候，电离子是化学中的难点。在高中化学教材中，没有充分地对电解质的电离度进行分析、研究。并且缺乏一定的实际操作性，所以对学生来说，是有一定难度的。然而在数字化实验教学中，通过数字化技术进行实验设计，并运用pH数据传感器对不同浓度乙酸溶液的pH变化情况进行监测；运用数据采集器对收集的数据进行整理，然后通过计算机对所收集的数据进行分析。最后通过数字化实验，得出电解质对电离度影响的结论：随着乙酸稀释的不断加快，弱电解质的电离度会不断增大，而乙酸溶液的浓度越低，则对弱电解质的电离影响越大。

三、利用数字化实验实现探究式学习

高中化学实验中的探究式实验，就是把学生看成教学的主体，弱化教师的主导地位，使学生能够独立进行实验操作，在操作过程中对问题进行大胆猜想，从而实现探究式教学的目的。利用数字化实验实现探究式教学，就是在实验过程中，让学生之间进行讨论，找出问题所在，教师在一旁对学生进行指导。

例如，在学习苯酚的化学性质时，可以让学生相互讨论，然后进行具体的实践操作。

操作过程：取苯酚的浊液3mL于试管中，并向其中逐滴加入氢氧化钠溶液，浊液将变澄清。将得到的澄清液分到两支试管中，向其中一支滴加稀盐酸，另一支通入二氧化碳气体，观察实验现象。

注意：实验的二氧化碳气体用石灰石和盐酸让学生自己现场制取。

实验现象：苯酚乳浊液中滴加NaOH溶液会变澄清。

结论：苯酚与无机酸盐酸、碳酸三者的酸性强度为：盐酸>碳酸>苯酚。

注意：苯酚的酸性极弱，不能使石蕊、甲基橙等指示剂变色。

在实验完毕后，再由教师提出问题进一步巩固学生所学的知识，即：苯酚有杀菌能力，有毒，对皮肤有强烈的腐蚀作用，如果不慎沾到皮肤上，是用热水还是用NaOH溶液？

学生回答道：都不好，因为热水会烫伤人的皮肤，NaOH有很强的腐蚀性，会对皮肤有强烈的腐蚀性，应该用一种对人体没有危害并且能溶解苯酚的试剂，如用酒精洗涤。

再例如，在学习化学反应速率时，教师可以依据外界的条件对化学反应速率进行分析。对于得到的数据，可以让学生去分析、研究，然后由教师对研究的结果进行评价、讲解。最后得出结论：在外界条件的影响下，化学反应的过程要放热，导致反应物体的温度升高，从而使反应速率加快。并且反应物盐酸的浓度会逐渐减小，而且反应物的固体颗粒也在不断地发生变化。所以在这个实验过程中，不仅加深了学生对所学知识的理解，而且锻炼了学生动手操作的能力，从而促进了学生全面发展。

在我国高中化学实验教学中，运用数字化实验教学，不仅改变了传统的实验教学方式，而且弥补了传统实验教学的不足，在很大程度上促进了高中化学实验教学的发展。

参考文献：

[1]张玉娟.数字化实验与中学化学教学的整合[D].2010.南京师范大学：学科教学（化学）.

[2]周良骏.中学化学实验数字化研究[D].2011.南京师范大学：学科教学（化学）.

[3]夏梅芳，严西平.基于数字化实验的化学探究教学案例[J].化学教学，2013（3）.