数字化实验谱写精彩，合作性学习引领成功

袁 园

（江苏省溧阳市光华高级中学，江苏 溧阳）

教育信息化已经成为现代教育的必然发展趋势，在数字化环境下进行授课已成为现代课堂的流行模式。在高中化学教学过程中，若是能以小组合作的形式，借助先进的数字化实验技术，引导学生从问题和假设出发，在合作中进行探究，在探究中学会合作，则能更好地培养学生的交际能力、观察、数据分析处理能力、理性思维能力以及实事求是、严肃认真的科学态度，从而全面提高学生的科学素养。

目前化学实验教学的现状大多是为了一个结论，或者是对某些物质性质进行验证。学生边观看老师演示，边记实验结论。即便学生有动手操作的机会，也是在老师给定步骤的前提下进行，缺少独立思考和合作探究。基于小组合作的数字化实验注重在学生合作学习的氛围中进行实验操作，数字化实验性能稳定，测定快速直观，结果准确。

一、高中化学数字化实验包含的要点

高中化学数字化实验系统由系统软件、数据采集器、传感器组成，配备的传感器可以检测温度、压强、电流、电压、pH、电导率等物理量，支持对相关化学反应的监测。

该系统可以将化学反应和现象的本质转化为可监测的信号，从而帮助学生更深入地认识化学现象和反应的本质规律。它可以将一些定性实验设计成定量实验，帮助学生从关注现象上升到关注实质。该系统尤其能对化学概念原理的课堂教学、研究性学习起到有效的辅助作用，对培养学生良好的化学学科素养具有明显的推动作用。

高中化学数字化实验对学生探究活动有很大的影响。数字化实验的使用，能拓展探究问题的深度和广度，能丰富探究方案的选择，能使解释与结论更加真实有效，能使反思与评价更加客观。

二、基于小组合作的数字实验的特点

在小组合作学习的形式上，利用数字化实验，开展高中化学数字化实验探究，融合了合作交流、实验操作、信息处理等元素。师生、生生之间既可以面对面交流，也可以借助数字化实验共享资源与学习成果。成员之间互相帮助，共同进步，培养了学生自主探究、团队合作、观察思考、信息素养、高级思维能力等综合能力。

例如，苏教版选修四对于化学平衡移动的因素探讨时，浓度和温度都有课本实验，而压强这个因素就没有设计实验，教师在此块内容教学时，可以将学生分成若干学习小组，通过压缩装有NO2气体的注射器，根据气体颜色的变化，提出探究问题：增大压强，化学平衡向哪个方向移动？如何能检测出这种移动？组织学生小组交流讨论，这时再水到渠成地提出要表述体系中红棕色的NO2的浓度，可以使用色度传感器检测不同压强下反应体系的吸光度。以小组交流合作的形式，借助数字化实验，学生能够更精确、直观地感受到压强变化对于化学平衡移动的影响。

三、数字化实验对比传统实验的优点

传统的强弱电解质导电能力的差异实验，是配制相同浓度的溶液分别装在小烧杯中，用电极插入溶液形成导电装置，根据导电装置中小灯泡的明暗程度说明电解质的强弱。这样做是不精确的，当明暗程度差不多时，肉眼分辨不出。而且灯泡亮和暗是相对的，不能说明亮就一定是完全电离。

传统的离子反应，一般会根据肉眼能看见的现象，比如设计生成沉淀、气体等反应，采用试管中溶液滴加的方式，说明发生了离子反应。学生只是从宏观上看见了反应的发生，并不能透过现象分析本质，也不能从微观角度解释分析。

若在“离子反应”的教学中，以小组合作的形式，使用数字化实验，将能帮助学生充分理解强弱电解质的区别、离子反应的本质，将能对化学概念教学进行科学的解释和结论，将传统的定性实验转化为定量实验，学生就能从关注现象上升至关注本质。

“强弱电解质”探究过程大致如下：

1.学生操作：测定不同浓度的同种电解质的电导率。测定0.2mol/L盐酸的电导率，稀释一倍、两倍，再分别测电导率。

2.学生推理：同种电解质，浓度越大，离子浓度越大，导电性越强。

3.学生操作：测定同浓度的不同种电解质的电导率。分别测定 0.2mol/LHCl、NaOH、CH3COOH、NH·3H2O 电导率。

4.学生推理：同浓度的不同种电解质中的离子浓度不同，即电离能力不同。

“离子反应本质及发生条件”探究过程大致如下：

1.学生合作：缓缓地往0.1mol/L的醋酸中注入0.1mol/L氨水，测定并自动绘制该过程中电导率的变化曲线。

2.学生实验：缓缓地往0.1mol/LBa（OH）2溶液中注入0.1mol/L的H2SO4溶液，观察现象，测定并自动绘制该过程的电导率变化曲线。

3.学生交流：曲线展示了整个变化过程的几个阶段？曲线中的哪段变化能表示电解质溶液发生了离子反应？说明离子反应的本质特征是什么？

4.学生反思：图形中上升段和下降段之后的变化又能说明什么问题呢？（离子浓度的改变）

5.学生思考：什么原因导致反应前后离子浓度的改变？

6.学生分享：尝试用化学符号表示出电解质在反应前后的真实情况。

在高中化学课堂教学中巧妙设计数字化实验探究，将数字化与课堂内的合作学习合二为一，互助互补，为提高课堂的有效性提供了有力的基础和保障。合理使用数字化实验，可以成为化学实验教学的一种十分有用的辅助手段。如何进一步创造性地使这一工具充分发挥它的作用，我们还将继续研究和探索。