数字化在高中化学实验教学中的应用途径

叶君明 (福建省南安市柳城中学 362300)

强化数字化与高中化学实验教学的联系,转变教师传统化学实验教学观念,优化高中化学实验过程,充分调动学生参与化学实验课程学习的自主性,能有效提升高中化学实验课程教学质量。

一、数字化在高中化学实验教学中的应用价值

1.有利于突破教学内容的难点和重点

在当前高中化学实验课程教学过程中,涉及很多复杂的实验内容。教师若仍旧采用传统教学方式,实验教学效果将大受影响。为弥补传统实验教学不足,教师应合理应用数字化技术,同时,借助数字化技术来展示化学实验重难点内容,更加清晰展示化学实验结果,在深化学生认知与理解的同时提高实验教学效果。例如,在教学“酒精灯加热仪器”这一知识点时,为使学生意识到酒精灯的外焰温度更高,可利用温度传感器展开直观化教学。如此一来,相较于死记硬背自然能给学生留下更深刻印象。随即教师可指导学生亲自运用温度传感器对酒精灯的内焰及外焰温度加以测量,记录下测得的温度数据。有了亲身体验,学生对该化学知识点的认知与理解势必会更加深刻,最大限度提升教学实效性。

2.有利于增强学生的探究能力和学习能力

在高中化学实验教学中,引入数字化技术可为学生创造更大的探究平台,锻炼学生实践能力,促使学生化学素养提升。例如,在pH 内容教学中,多数教师让学生以肉眼去观察酸碱指示剂颜色,而对溶液是否被中和的判断则是以颜色变化为依据。如此一来,学生对pH 的变化过程较难产生直接认知。借助数字化实验平台能加深学生认知,促使学生积极、主动参与到化学实验探究中。随即,教师将学生划分为若干小组并为每小组提供一台pH 传感器,要求学生自主进行溶液的酸碱度检测。检测数据被输入电脑,再通过相关软件导出pH 传感器所获取到的pH 检测数值,其间许多复杂的实验操作乃至计算过程均可被省略,进而让化学实验趣味性得以凸显。

二、数字化在高中化学实验教学中的应用途径

1.制订“可视性”实验目标,明确化学实验教学方向

将数字化技术合理应用到高中化学实验教学,可以紧密结合化学实验内容制订“可视性”的实验目标,明确化学实验课程的教学方向。其中,化学实验内容能够将学生所学理论知识点和实践行为结合起来,能全方面考量学生所掌握化学知识的准确度,检验学生化学学习水平。

例如,在开展“溶液pH 酸碱度中和滴定”实验时,传统的实验模式主要由操作者将相关指示剂滴入不同溶液,再通过目测现象来判定滴定终点。整个操作过程虽然记录下了相关数据,但发生的中断性操作很容易影响实验结果的精准度。将数字化引入化学实验,pH 传感器不仅能直接获取pH 值数据,且能将溶液酸碱度变化过程直观展示出来,电脑还能依据所接收到的pH 数据生成相应的变化曲线图,将溶液浓度一并加以展示。如此一来,化学实验的可视性与可操作性均得到显著提升,继而确保实验结果的精准性。最重要的是,有了数字化技术的加持,实验过程趣味性也得到显著提升,还能激起学生的实验兴趣,进而切实锻炼学生观察及思考能力。

2.开展数字化实验,促进学生主动探究

新课改凸显学生的主体地位。让学生主动投入化学实验课程学习,在加深学生对化学实验知识认知和理解的同时,能够有效增强学生探究能力。化学知识点较为抽象,开展数字化实验能够将化学实验知识与学生实际生活结合起来,让学生将所学知识灵活应用到实际生活,加深学生对化学实验知识的认知和理解。

例如,“原电池的实验”这节内容,可以组织学生开展数字化实验,让学生对“原电池的实验”这个知识点有更加深入的认知和了解,促使学生在主动探究中去了解Al-Cu 电压不如Zn-Cu高,加深对实验现象及图像的分析和了解,更加准确掌握Zn-Cu电极和电解质溶液浓度、电池电压值的相关知识。

将数字化技术合理应用到高中化学实验教学中,可让实验环境的真实性得到全面提升。数字化软件与化学实验内容结合,可创设数字化实验操作凭条,让学生能够利用信息技术设备来完成相关实验。如在开展“酸碱中和滴定”实验时,酸碱溶液混合后的pH 变化情况便可经由pH 传感器进行实时反馈,随后还可利用计算机软件生成酸碱中和滴定曲线,为确定滴定重点提供依据。还可以尝试数字化实验模式,连接计算机和数据采集器建立安装滴定台,开展仿真实验,提升教学实效性。这样一来,不但能降低学生学习难度,还能有效增强学生的动手操作能力。

3.突出数字化实验重点,强化学生实操能力

灵活借助计算机、传感器、数据终端、图像分析、板书定位系统,构建数字化实验室,统筹分析高中化学实验教学现状,再针对化学实验环节进行数字化剖析,让学生在既定教学条件下增强自身化学实验操作能力,最大限度提升数字化应用实效性。

教师可统筹分析化学实验教学情况和学生掌握知识点程度,合理构建数字化实验室,再指导学生灵活利用化学实验仪器、试纸、有毒药品、过滤、蒸发、升华、萃取和透析等形式来剖析化学课程教学过程,明确提出化学实验教学中学生应该掌握的知识点和当前高中化学实验课程的局限性,明确哪些是实验室教学可以开展但无法控制精准度的内容,哪些是当前高中学生必须具备的化学实操能力等。这样一来,便能为学生参加后续社会实践奠定坚实基础。

例如,开展“H2还原CuO 实验”,教师可以充分利用数字化设备先对CuO 进行加热处理,再加入H2,并将实验方程式罗列出来。这样,便能够计算出Cu的质量。学生通过探究,认真观察化学实验现象,再对实验中所涉及的数据进行分析,便能够总结出Cu0的还原性。如果先加入H2,便能够更好避免CuO 与其他气体发生反应,更好地保障实验效果。

4.设计数字化化学实验过程,深化化学实验知识

将数字化技术应用到高中化学实验教学中,不但需要投入大量的人力、物力和财力,还需要教师不断增强自身数字化设备操作能力,更好向学生讲解某些化学实验项目知识。同时,数字化实验室建设能将化学实验的知识与微课、录播课等形式结合,拓展化学实验课程资源,从而最大限度提升教学实效性。

例如,“有机化合物的分类”这节内容,可以借助数字化技术建立实验室,紧密结合化学实验内容准备好相关录制设备,让学生通过数字化视频掌握相关化学实验知识。同时,有针对性地制订化学实验课程开展规则和注意事项,明确提出在哪些化学实验内容板块中可开展数字化实验,切实解决化学实验课程中存在的细节问题,从而为保证高中化学实验课程的教学效果奠定坚实的基础。如“合成氨”教学,教师可以指导学生开展关于氨的制取实验,并认真观察两种物质在发生反应过程中是否有气体产生。为了让学生更加直观看到化学反应现象,便可将溶于氨气的水进行加热处理,再让氨气通过热气逸散出来,当学生闻到氨气味道后,便能够更加直观感知到化学实验效果。整个化学实验借助数字化技术,学生能够对氨气的形成过程有更加深入认知和理解,从而有效增强其化学核心素养。

5.重视化学基础实验教学,提升学生化学核心素养

教师应高度重视化学基础知识点的实验教学,以此增强学生应用化学实验知识解决实际问题能力,有效拓展高中学生知识面。例如,在“三氯化铁和硫化钠的性质、预测可能出现的化学反应及化学方程式”教学中,可以灵活应用数字化技术来了解完全双水解反应还是氧化还原反应物对产物的影响。通过优化高中化学实验教学内容,促使学生主动投入化学实验学习,逐步增强对化学实验知识点的认知和理解,真正达到提升高中化学实验教学效率的目标。

又如,“不同价位含硫物质的转化”知识点教学,教师可以借助数字化技术模拟化学实验过程,注重相关化学基础知识讲解,组织学生认真观察不同价态的硫物质实验过程,再通过实验来了解硫从二价变成三价,或者是三价变成二价的现象,以及整个实验过程中会产生的多余物质,从而最大限度提升数字化在高中化学实验教学中的应用效果。

再如,在制取氨的实验开展过程中,NH4C1与Ca(OH)2发生反应会产生气体,学生无法直观观察到气体,要让学生真正理解氨气是溶于水的化学原理。然后,再指导学生通过加热让氨气逸出来。这样一来,学生便能更加准确把握化学实验开展结果,最大限度地增强推导能力和计算能力,有效提升学生化学核心素养。

三、结语

数字化实验教学是一种先进的教学方法,合理运用并发挥其优势作用,并与其他教学手段相结合,能给课堂教学带来新的活力。一线教师应充分发挥数字化技术优势作用,紧密结合化学实验教学内容,优化高中化学实验教学过程,营造良好化学实验教学情境,便能让学生主动投入化学实验课程教学中,在主动探究中巩固化学实验知识,有效增强高中生观察能力和实验操作能力。