尤永

【摘 要】數(shù)字化實驗就是依靠計算機、數(shù)據(jù)采集器、傳感器等儀器設備進行實驗的活動。在中學化學教學過程中，數(shù)字化實驗改變了教師傳統(tǒng)的化學實驗理念，規(guī)范了教師實驗的行為，實現(xiàn)了中學化學教學的新革命。

【關鍵詞】數(shù)字化實驗技術 中學化學 教學應用

隨著數(shù)字化手持技術實驗在教學中廣泛應用和較為成熟的研究，也推動了其在初中化學中的逐步應用，越來越多的初中化學教師開始學習、研究數(shù)字化實驗技術，并嘗試在教學中應用，并取得了一定的成就。

一、化學教學中，數(shù)字化實驗的優(yōu)點

1.數(shù)字化實驗對學校的優(yōu)點

在化學試驗中，實驗一般都會產(chǎn)生有毒氣體，為了保障學生的安全，這就要求學校在化學實驗室中配備通風櫥。但是就目前來看，大多數(shù)學校的實驗室都沒有通風櫥。開展數(shù)字化實驗教學，對通風櫥沒有要求，從而降低了學校實驗的成本。此外，在化學實驗過程中，如果操作稍有不當，就會造成爆炸或者是毒氣泄漏，從而引發(fā)安全事故，但是數(shù)字化實驗基本上不會對學生的安全造成威脅。

2.數(shù)字化實驗對學生的優(yōu)點

在數(shù)字化實驗過程中，學生可以動手進行操作，并且可以反復地對實驗的過程進行探究，分析實驗的原理，掌握化學儀器的組裝，并在實驗操作過程中探究實驗現(xiàn)象和規(guī)律，從而加深學生對知識的理解。此外，對化學實驗進行復習時，學生不必來回穿梭于實驗室，在課堂中就可以完成對實驗的復習，既方便又快捷。

3.數(shù)字化教學對教師的優(yōu)點

由于一些學校的實驗設備陳舊、不健全，無法使學生進行實踐操作，只能以畫圖的方式進行化學實驗教學。如此一來，課堂氣氛就會顯得很沉悶，不能激發(fā)學生的學習興趣，達不到良好的教學效果。數(shù)字化實驗教學，能夠使學生親自動手進行實踐操作，從而調(diào)動學生的學習積極性。此外，對于錯誤操作的演示實驗，無法在課堂上或者是試驗中進行演示，但是通過多媒體，可以使學生觀看到錯誤操作所帶來的后果，從而對學生起到一定的警示作用，告誡學生在實驗過程中不能犯同樣的錯誤。在數(shù)字化實驗教學中，教師可以通過多媒體進行反復操作，不僅不會發(fā)生危險，而且在反復實驗中，會加深學生對化學原理的掌握，從而達到良好的實驗教學效果。

二、數(shù)字化實驗在初中化學教學中的應用

1.化隱為顯

在化學實驗中有很多我們觀察不到的隱性變化，如密閉裝置中氣壓的改變、氣體含量的變化、一些沒有明顯現(xiàn)象的化學反應的發(fā)生，常見的有以下這幾個例子：①“手捂法”檢查氣密性的原理；②呼出氣體中氧氣、二氧化碳的含量；③稀鹽酸和氫氧化鈉溶液的反應；④二氧化碳和水反應、二氧化碳和氫氧化鈉溶液反應。而通過手數(shù)字化實驗我們可以通過數(shù)據(jù)和曲線將這些隱性的東西顯現(xiàn)出來，化抽象為具體，使原本需要學生憑想象的東西通過數(shù)據(jù)呈現(xiàn)在眼前。以“呼出氣體二氧化碳、氧氣含量為例”，很多學生誤以為呼出氣體中沒有氧氣或者只有很少的氧氣，通過氧氣傳感器可以測出呼出氣體中還含有較多的氧氣，并且呼吸的深淺不同，氧氣的含量也不同，如下圖所示，從而使學生對呼出氣體中的氣體含量有了更深入、準確的認識。

2.定性到定量

初中化學的很多探究活動停留在定性的層面上，如對于化學反應速率的快慢比較，往往是通過產(chǎn)生氣泡的快慢粗略的判斷，定量測定——比較相同時間內(nèi)收集到的氣體體積多少，實際操作起來也特別麻煩。利用壓力傳感器可以快速、精確解決化學反應速率比較這一類問題。以“影響酸和金屬反應快慢的影響因素”為例，在兩只大小相同的試管中分別加入等量但大小不同的鎂，再分別加入5mL相同濃度的鹽酸，用壓力傳感器測試管內(nèi)的壓力變化，通過顯示的數(shù)據(jù)可以直觀看出鎂的顆粒越小，反應速率越快。

3.由點到過程

對于化學反應，我們往往關注的是反應前后的點，而數(shù)字化實驗可以幫助我們深入到反應的過程。以酸堿中和反應為例，在一定濃度的稀鹽酸中逐滴滴入氫氧化鈉溶液，可以采集到連續(xù)的pH變化的數(shù)據(jù)、形成曲線（如下圖所示），真實反應了整個反應過程，學生加深了對中和反應的認識。同時也有助于提高學生的數(shù)據(jù)和圖形的分析和處理能力，為高中進一步認識中和反應的滴定打下基礎。手持技術加深了初中化學科學探究的深度和廣度。

4.現(xiàn)象明顯化

有些化學現(xiàn)象不太明顯，需要用大量的藥品才能達到很好的演示效果，如溶解時的吸熱、放熱現(xiàn)象、中和反應放熱?？梢允殖旨夹g較為靈敏，可以感受到細微的變化，并顯示出數(shù)據(jù)，在用很少藥品的情況下便能達到較好效果。下圖為用溫度傳感器測出的在鹽酸中逐滴加入氫氧化鈉溶液時，溶液的溫度變化。

總之，選擇使用數(shù)字化實驗時，應該顯示出數(shù)字化實驗的優(yōu)勢以及必要性，數(shù)字化試驗比較適合用在那些過程比較復雜的要采集的數(shù)據(jù)比較多的數(shù)據(jù)處理中計算量比較大的實驗。數(shù)字化實驗的運用應注意不能濫用，九年級化學處于啟蒙階段，適當?shù)臄?shù)字化實驗可以錦上添花，但過度追求現(xiàn)代化、數(shù)字化，處處定量實驗，反而會使學生覺得化學很深奧，失去學習化學的興趣。