浅谈“数字化教学在高中化学课堂中的应用”

孙言虹

摘要：数字化实验室（DIS）是指由传感器、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的实验室。中学化学教学中引人数字化实验室，不仅能弥补传统实验工具的缺陷，还能促进学生了解先进的科学技术，获得科学的学习方法，培养思维能力，提高探究水平。

关键词：数字化教学;数字化实验探究;传感器;中学化学教学

数字化教学分为课堂中数字化设备的应用和数字化实验系统（DIS）两个方面。而数字化实验是由传感器、数据处理器和相应数据处理软件组成，能与计算机连接并进行定量采集和处理数据的实验技术系统。数字化实验室运用到高中化学教学中有很多优势，可以弥补传统中学化学实验有些數据方面的欠缺，还可以促进学生对先进科技的感知，可以一定程度上促进与物理的接轨，获得科学的学习方法，培养出学生对于具有具体实验过程中科学数据产生变化的思维能力，提高化学实验的探究水平。下面我将从数字化实验的必要性、数字化教学的优势两个方面进行简单的阐述。

（一）在中学教学中开展数字化教学的必要性

随着新课程的改革与素质教育的深入，教育教学越来越注重学生科学探究与实验的操作能力，尤其化学学科，化学实验室中学化学的重要组成部分，是有效发展和提升学生科学、实践探究能力，促进学生全面发展。特别强调的“研究性学习”大多都与实验密切相关。

化学是一门抽象的学科，比如一些微观粒子之间的反应，学生很难理解抽象的知识，教师也是用尽全力去解释这些抽象的知识，比如必修一中离子反应方程式、选修四中盐类的水解等难理解的知识，这些比较抽象的知识需要借助多媒体三维动画，展示反应的过程，更加形象，学生更好的理解该知识点。

（二）开展数字化实验在中学教学中的优势

化学实验过程“具体化”包括实验过程数据具体性、可视性。这是学生学习化学过程分析所欠缺的思维，建立相关数据概念，理解化学相关规律的图表认知基础，是学会处理高考化学问题的关键所在，在高考化学试题中表现非常突出。

通过对于近些年高考化学试题的分析，可以发现“对化学知识的考查难度降低，读图能力大幅度提高”的趋势，学生恰恰在这种解题能力上有所欠缺，实验教学是一个让学生感性地认识理性问题的桥梁，通过具体实验让学生直观有趣的接受新知识。从而显现出实验融入化学教学课堂的重要性，也能有效发挥实验在中学化学教学中的作用，为化学教学工作者完成教学任务提供便利。其中数字化实验可以直观有效的展现实验数据，便于学生分析实验结果，同时也提高了学生自主分析数据的能力，最主要的是将原本抽象的实验现象具象化。所以进行数字化实验可以帮助学生对于解题模型的理解，有助于提高学生的解题的能力。在数字化实验中DIS传感器会清晰的记录实验数据，客观的向学生展示出实验结果及整个过程中数据的变化，学生记忆更加深刻，对于过程中数据表现出来的图像的理解更加深刻。例如，酸碱中和滴定中曲线的变化，学生通过传感器可以准确判定实验终点，对于整个过程中粒子的变化更加熟悉，更利于学生对于高中化学教学难点酸碱中和滴定中图像的分析和计算的理解。

化学实验中，一般实验现象比较明显，但实验过程数据变化比较难以捉摸，学生很难理解整个过程的变化，而数字化实验学生可以从根本上解决这个问题。有助于学生建立相关的图表解题模型，有助于高考化学中比较难的图像题目的解答。例如酸碱中和滴定，利用传感器及数据处理软件来解决酸碱中和滴定曲线的建立，有助于学生建立解题模型。再比如八水合氢氧化钡和氯化铵的反应，吸热反应的实验现象确实比较明显，但是传统化学实验对于过程中温度的变化过程很难探究，如果用温度传感器及相关数据软件则清晰的记录整个过程温度的变化，并且也能解决在保温设备中温度降低的最低点，加深学生的实验结果的记忆。

在传统的中学化学教学中，一些难理解的科学概念和原理，通过传统实验不容易让学生理解，也需借助于数字化传感技术的直观演示、准确的数据分析和图表展示，达到快速突破教学难点、优化教学过程及提高教学效率的目的。例如，讲解离子反应离子浓度时，通过电导率DIS实验，引人DIS技术后，就能实现微观“可视化"，很好地反映溶液中的离子浓度变化情况，比起以往传统教学，学生更能深刻的掌握知识点，而且可以活跃课堂气氛。

总之，数字化教学进入高中化学课堂，不仅推动探究式的教学文化建设，活跃原本枯燥的化学课堂，使抽象知识（微观粒子）具体化、形象化，促进教学质量提高。通过进一步的数字化化学课堂分析，总结如何应用数字化实验、哪些知识需要利用三维动画演示反应历程等，进而创高效化学课堂。

参考文献：

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