数字化实验教学法在化学课堂中的应用探索

蔡群

摘 要：数字化实验教学在实验教学中应用广泛，在化学学科中引入这种教学模式，教师能有效节省课堂时间，学生能更加细致看到实验现象，学生的课堂表现会更加主动。文章通过教学案例的生动呈现，阐述数字化实验在教学中的应用策略。

关键词：数字化实验;中学化学;酸碱中和反应;案例

中图分类号：G633.8文献标志码：A文章编号：1008-3561（2019）07-0081-01

实验教学法在化学课堂中已经广泛应用，数字化实验教学也逐渐受到重视。在化学学科中引入数字化实验教学模式，学生会更加精确地看到实验现象，学生的课堂参与感会更加强烈。本文介绍数字化实验对化学教学的影响，分析其优点，强调其在化学教学中的必要性，最后通过教学案例，分享实验教学中的经验，并给出相应建议。

一、数字化实验教学概述

数字化实验教学是将化学知识与多媒体技术相结合，将相应的化学数据通过相应的设备进行转化，通过绘制图纸、数据分析等过程呈现实验现象和结果。数字化实验可以将肉眼观察不到的现象以电子数据图像呈现，从而方便学生们去归纳总结。它主要由传感器、数据采集器、计算机处理软件等几个部分构成。在这些组成部件中，传感器是最重要的部分，化学中常用pH传感器、电导率传感器、温度传感器等。利用这些传感器，可以更加精确地测定实验物质的物理或者化学性质的变化关系，随后这些数据会被数据收集器直接传送到计算机上，最后再通过计算机设计好的编程软件处理，得到对应的图像，然后让学生去观察、分析图像，分析对应化学现象的变化。

二、数字化实验的优点

1.数字化实验有利于节约课堂时间

相对于传统的实验教学方式，数字化实验会大大缩短课堂的教学时间。因为传感器的敏感度非常高，它能将很微弱的信号传送到计算机上，教师只需要调整好坐标比例的大小，学生就能在投影仪上观察到明显的现象。例如，要探究小苏打分解过程中碱性变化情况，就可以利用pH传感器直接测定对应实时pH变化曲线，从而得出结果。值得注意的是，数字化实验目前还不能让大量学生去体验，只能选个别学生去演示。学生演示过程能够节省课堂时间，教师可以利用剩余的时间去分析图形变化，让学生直观感受数据变化带来的实验变化情况，还可以让学生观察每一个分步骤的变化与总体变化之间的关系。

2.数字化实验使实验结果更加准确

数字化实验的数据测量、收集以及处理过程都由对应仪器直接完成，相应的感应器、收集器以及计算机直接处理数据，这就减少了实验误差。绘制图像也是通过编辑好的软件直接进行，这样也避免了实验发生失误。学生可以先根据实验现象自己思考图像的走势，然后再和计算机进行对比，在这个过程中加深对现象变化规律的理解。

3.数字化实验有利于调动学生学习的主动性

数字化实验教学课堂区别于传统的教学模式，它更加符合学生的探究心理，学生会非常专注于实验中的每一个元素是如何变化的。学生能够直观看到在某个化学量改变的情况下另一个化学量是如何变化的，这样就使学生课堂参与度大大提高，发挥学生的学习能动性。另外要注意一点，在课堂上教师进行实验教学时一定要注意让学生动手操作，利用传感器去解决问题，不能只是教师一个人去完成所有操作，只有学生的积极参与才能发挥课堂的最大效益。

三、数字化实验教学案例“测量酸碱中和反应”

教学设备：pH传感器、温度传感器、10%盐酸、10%氢氧化钠，磁力搅拌器、100mL烧杯、250mL烧杯、海绵、酚酞溶液、数据收集器、计算器等。

仪器连接：将两个烧杯放到一起，中间用海绵塞上并置于磁力搅拌器上，将pH传感器、温度传感器插入小烧杯中，最后将感應器与收集器、计算机依次相连。

教学过程：

教师：同学们，我们已经知道酸可以与碱发生反应，反应结束后对应指示剂会变色，但是我们还不明白在这个过程中它们的对应酸碱性是如何变化的，那现在我们来看一个实验，感受一下酸碱中和反应的温度以及酸碱性的变化。首先我先请一位同学，向小烧杯中加入20mL氢氧化钠以及几点酚酞指示剂，其他同学观察溶液颜色变化。学生：溶液变成红色，显碱性。教师：请这位同学打开搅拌器开关，向溶液中缓慢滴加酸，我帮同学们打开了对应的软件，请思考什么时候反应结束？学生：溶液变成无色时反应刚好结束。教师：实际上是不是这种情况？我们一起来验证一下，请同学们记录溶液变色的时间点。（教师调出pH变化的图像，让学生们找到对应的时间点验证一下变成无色是否为反应结束。学生分析图像，发现酚酞变成无色是在pH=8附近，并不是恰好呈中性。pH的变化曲线也是先微小变化，然后骤变，最后趋于稳定）教师：再来观察一下温度的变化。（调出温度变化曲线）学生：温度随着反应的进行逐渐升高，而当反应终止时温度又慢慢下降。（在这个实验过程中，学生理解了酸和碱反应过程中的温度以及酸碱性的变化关系）

总之，数字化实验教学能够培养学生观察总结的能力，并通过问题驱动帮助学生独立思考、关注课堂。在这种模式下，化学课堂的实验效果得到了增强，学生更全面地掌握了有关实验现象和实验结论。

参考文献：

[1]王军翔.追求饱含学科意义的中学化学教学[J].中学化学教学参考，2016（17）.

[2]陈琛，董雄辎，姚如富，姚成立，于博士.数字化实验在化学教学中的应用研究[J].合肥师范学院学报，2018（03）.