对高中化学数字化实验的探索

　　分析数字化实验的优点，探索高中化学数字化实验的运用方法与技巧，提升高中化学教学实效，培养学生的实验能力和信息技术水平。

　　1 数字化实验的优点

　　在化学教学中利用数字化实验，主要还是由于其具有的优势，总结起来有三点。1)安全性高。传统实验中会遇到很多有毒药品，给学生构成安全隐患，有可能引发安全事故，而数字化实验则不会出现这种情况。2)数字化实验不仅可以操作，还可以让学生反复进行实验研究，使学生能够更快地掌握所学知识。3)数字化实验有利于教师开展化学教学。很多学校实验器材不足，有的实验根本无法开展，只能画图或者说教，这样的教学效果可想而知。数字化实验的反复操作不仅不会浪费器材，还能调动学生的积极性。

　　2 数字化实验的实践研究

　　利用数字化实验突破教学难点 数字化实验教学弥补了传统实验的不足，传统的实验对一些特殊的实验做出的效果不是很好，而数字化实验能够更好地体现实验的效果，并能提高实验教学的效率。对于教学中难以理解的概念和原理，通过数字化实验来解释，变得简单，实验结论也更清晰，学生理解也更透彻。如在讲解“酒精灯火焰温度的变化”时，在课堂上对学生说得最多的是加热要用外焰，外焰的温度高，这样加热就快。缺乏数据的支持，学生只能记住教师的话，显然没有深入理解。引入数字化实验很容易解决这些问题，用温度传感器在酒精灯的外焰、内焰和焰心测量一下就能说明问题了，在实验中得出这些数据更具有说服力，学生的印象也比较深刻。

　　数字化实验在化学实验中的应用解决了传统的化学实验解决不了的问题，提升了化学实验课的教学质量。充分利用计算机、数据采集器、传感器、系统软件等，这样化学实验就变得具有综合性，利用学生研究性和探究性学习，培养综合能力。数字化实验对难点问题的解决也凸显了其实用性和前瞻性，为化学实验注入活力，让学生的学习更高效。

　　利用数字化实验促进探究学习 利用数字化实验能为学生创设一个良好的学习环境，从而促进学生探究学习，培养学生的科学素养。在数字化实验中利用计算机与软件系统，可以对传感器在变化过程中获取的大量数据进行处理，这也是做实验的依据，有利于对实验过程的控制。为此，利用对数据的处理与分析，这里包含了数据转换、曲线拟合、误差计算等，甚至可以改变实验条件，对实验结果进行对比分析，就为学生创设了探究的环境，让学生亲身经历知识形成的过程，观察能力、分析和解决问题的能力得到提升。

　　比如利用酸碱指示剂的色变来判定中和滴定的终点，这样做的结果误差大，误差计算也很复杂，而且无法观察到滴定过程中pH值的变化过程。利用数字化实验助推学生进行探究学习，学生分组进行实验，他们把pH传感器放入到标准液标定就可以了，然后用蒸馏水洗涤pH传感器，放入待测液体中，把采集的pH值传递给计算机，用系统软件进行运算。这样就能清晰地得到酸碱点滴中pH值的实时变化，避免传统实验中存在的误差和烦琐的计算。学生的探究过程也更简洁，尝试到探究的快乐。

　　3 数字化实验与传统实验相结合

　　数字化实验与传统化学实验的结合需要慎重考虑，合理安排。数字化实验是从数据进行分析得出实验结论，注重学生探究过程;传统实验主要是对结果进行分析，注重具体操作和仪器的使用方法，从现象得出结论。它们都具有一定的优势，如果把两种实验结合起来，必定能发挥实验的功效，从而助推化学高效课堂，培养学生实验能力和创新能力。在化学实验中，可以发现它们可以互为支撑，有利于完成实验任务，让学生经历探究过程，培养学生的动手能力。

　　比如在进行“氨的制取”实验时，NH4Cl与Ca(OH)2发生化学反应后会产生气体。在这个过程中，学生无法感受到通过仪器传递过来的气味，这时候就需要靠近仪器亲自闻一下。氨气是比较容易溶于水的气体，如果想要使氨气溢出，需要采取加热的方法。那么在加热过程中，学生通过对实验发生过程进行仔细观察，会体会更深。学生通过进行“氨的制取”实验，利用平衡的计算方法，总结写出方程式“2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O”，从而更容易理解不同反应物和生成物的比例。这就是把传统的实验方法和数字化实验方法进行结合，使学生发散思维，增强学生的思考和观察能力，使学生的计算能力和推导能力得到培养和提升，促使数字化实验效果更佳。

　　4 整合各种资源，优化数字化实验

　　实验的开展离不开实验装备，有了这些硬件资源，才能开启数字化实验，让实验可视化，从而促进学生观察和分析实验现象，发现实验原理，找出物质的真相。实验装备以硬件配备以及各种软件更新为依托。要在现有的条件下，对资源进行充分整合，优化数字化实验教学，多方位培养学生的观察能力、动手操作能力和思考问题总结问题的能力。在进行整合资源的过程中，发挥数字化实验的功能与作用，进行两点尝试。

　　1)配备和完善硬件设施及其应用软件。开始实验的有利保证就是实验中所用的实验装备，进行数字化实验更离不开实验装备的有力支持。计算机数据采集处理系统，包括开放式软件系统、智能接口、在线系统或离线系统等应用软件;多媒体实验常用软件如Flash、PPT等;传感器实验常用DataStudio数据处理软件进行数据处理;经常用到的仿真实验软件有多种，如COREL Chemlab等。实验硬件设备包括各种实验器材，如温度传感器、压强传感器、电子白板、pH值传感器、电流传感器、投影仪等。这些硬件和软件就构成开展化学数字化实验的基础和条件。

　　2)实验资料的配备，包含了教学影片、教学案例以及实验资料光盘，还可以通过学术期刊和、教材教案等教学辅助工具查找实验所需的数据与资料。另外可以进行实验材料的自主研发，根据教学过程中的需要，自制实验过程的微视频和实验过程图片，将收集的实验图片制作成实验动画，以增强学生的复习欲望，将录制的微视频制作成实验课件，以供教学和复习参考。利用数字化实验来充实化学课堂，从而拓展化学探究的空间，增强化学教学的实效。

　　总之，改善传统实验方法，引进数字化实验在高中化学课程教学中的应用，助推了高中化学高效课堂，让学生的学习积极性调动起来，为他们创设良好的探究环境，同时也促进他们动手操作，直观观察和分析实验现象，从而得出正确的结论，增强了教学效果。

　　作者：陈先富 来源：中国教育技术装备 2016年19期