谈中学化学数字化实验技巧

摘 要：探索数字化实验在高中化学教学中运用的有效方法，从而提升实验教学的实效。分别从利用数字化实验实现探究式学习，利用数字化实验突破教学重难点，传统实验和数字化实验相结合，整合各种资源、优化数字化实验等方面进行论述。

关键词：数字化；实验；技巧

当今社会是信息化时代、数字化时代，课堂教学也应跟紧时展，适应社会的需求。数字化实验是由传感器、数据采集器、计算机及相关数据处理软件等构成的测量、采集、处理设备和与之配套的相应的实验仪器装备组成开展的实验。化学实验是化学教学中的重要内容之一，我们通过化学实验探知化学原理，丰富学生的化学知识和技能，从而培养学生的化学素养。根据化学实验教学的需要，把数字化实验引入化学教学之中，探索化学实验原理，提升化学实验效果，让学生有效地进行实验操作，从而培养学生的观察能力和实验能力。

一、利用数字化实验实现探究式学习

化学中的探究式学习就是让学生自主进行实验，经历实验设计，实验操作，通过交流与讨论，然后得出正确的结论，充分体现了学生的主体地位，让学生经历探究的全部过程。数字化实验的介入，也能实现学生的探究式学习，发挥学生的主体作用，让他们认真讨论和交流，然后找出问题的所在，在老师指导下进行有效学习。本实验学生做了以下活动与探究：①向稀苯酚溶液中加入浓溴水，观察实验现象。②根据实验现象，推测该反应是取代反应还是加成反应，推测依据是什么？然后设计探究方案证明推测，并进行探究活动。通过数字化实验设备装置进行实验，电导率传感器实时检测稀苯酚溶液和饱和溴水反应过程中溶液的电导率k，并由实验软件系统直接绘制反应过程中混合溶液的电导率k随时间t的变化曲线即可便捷、直观地反映该反应过程中电导率的变化情况。它可以在短时间内完成。采用先进的DIS实验技术将该探究实验化学反应的实验数据记录下来仔细分析，测出来的数据以数字、图表形式呈现，更客观、真实地体现了实验过程。

二、利用数字化实验突破教学重难点

高中化学实验比较抽象，运用常规的实验无法开展实验或实验效果不明显，这样就会导致学生无法理解和掌握化学知识和技能。数字化实验具有形象直观的特点，这样有利于学生观察和思考，学生便能对其中的化学原理进行了解，提升了化学实验的效果。

例如，在学习“强电解质和弱电解质”的时候，对于离子学生很难理解，这部分内容也是教学中的重难点，课本中没有对这部分内容进行深入的分析和解释。另外，存在缺乏实际操作的环境，这样就会导致学生难以掌握和理解。这时，我们正好可以借用数字化实验进行实验设计，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，利用数据采集器对数据进行收集和整理，然后利用计算机对这些数据进行分析。这样通过数字化实验可以得出电解质对电离度的影响，即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。通过数字化实验，有利于学生观察和分析，从而得出正确的结论，提升了化学实验的效果。

三、传统实验和数字化实验相结合

学生通过计算机软件计算采集的数据，方便得出结论。学生在观察最后的结论时，很容易理解实验原理，但是没有重视对公式的运算过程，这样就会影响学生的计算能力。因此，利用数字化实验时，教师要根据实验的需要和学生能力的发展，有机地把传统实验和数字化实验结合起来，要求学生在观测最后数据的同时，自己亲身计算一次，对比自己的结论是否和仪器显示结论相同，若不同，要找出原因。

例如，在开展“氨的制取”实验时，NH4Cl与Ca（OH）2反应后，会生出气体。而当仪器把对气味的感知传达给学生时，学生并不能感同身受，这就需要亲自闻一闻。再加上氨气易溶于水，还需要加热使氨气溢出。对于加热的过程，学生会体会更深。再要求学生写出方程式：2NH4Cl+Ca（OH）2=CaCl2+2NH3+2H2O。利用平衡计算，这样学生就会理解不同反应物和生成物的比例，仪器检测指标中的数据就会得到验证。这样的过程，把传统实验和数字化实验结合起来，学生的计算能力和推导能力得到了培养和提升，让数字化实验的效果更佳。

四、整合各种资源、优化数字化实验

数字化实验的开展需要软硬件的支持，然后对实验进行可视化的展示，让学生有效观察实验现象，探知实验原理。实验装备是以硬件的配备以及各种软件的更新为依托的。因此，我们要在现有的条件下，整合各种资源，从而优化数字化实验，培养学生的观察和实验能力。加强硬件设施和应用软件配置。实验中的装备是我们开始实验的有利保证，数字化实验更需要装备的支持，特别是技术硬件和软件，还包括计算机数据采集处理系统中的开放式软件系统、智能接口、在线系统或离线系统，还有各种实验器材，包括温度传感器、pH值传感器、电流传感器、压强传感器、电子白板、投影仪等，多媒体实验常用软件有Flash，PowerPoint等；传感器实验常用的主要是数据处理软件，如Data Studio数据处理软件；仿真实验软件有多种，如COREL Chemlab等，这些硬件和软件就构成了开展化学数字化实验的基础和条件。

总之，数字化实验是实验教学中不可缺少的手段，能够辅助实验教学的开展，利用学生观察和分析实验现象，解决了抽象的、受时空限制的实验操作。数字化实验在化学教学中的运用，提升了化学教学的效果。

参考文献：

朱春红.高中化学数字化实验教学的初步探讨[J].广西教育，2015.