葉君明 (福建省南安市柳城中學(xué) 362300)

強(qiáng)化數(shù)字化與高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的聯(lián)系,轉(zhuǎn)變教師傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀念,優(yōu)化高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生參與化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)的自主性,能有效提升高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)質(zhì)量。

一、數(shù)字化在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用價(jià)值

1.有利于突破教學(xué)內(nèi)容的難點(diǎn)和重點(diǎn)

在當(dāng)前高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)過(guò)程中,涉及很多復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。教師若仍舊采用傳統(tǒng)教學(xué)方式,實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果將大受影響。為彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不足,教師應(yīng)合理應(yīng)用數(shù)字化技術(shù),同時(shí),借助數(shù)字化技術(shù)來(lái)展示化學(xué)實(shí)驗(yàn)重難點(diǎn)內(nèi)容,更加清晰展示化學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,在深化學(xué)生認(rèn)知與理解的同時(shí)提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。例如,在教學(xué)“酒精燈加熱儀器”這一知識(shí)點(diǎn)時(shí),為使學(xué)生意識(shí)到酒精燈的外焰溫度更高,可利用溫度傳感器展開(kāi)直觀化教學(xué)。如此一來(lái),相較于死記硬背自然能給學(xué)生留下更深刻印象。隨即教師可指導(dǎo)學(xué)生親自運(yùn)用溫度傳感器對(duì)酒精燈的內(nèi)焰及外焰溫度加以測(cè)量,記錄下測(cè)得的溫度數(shù)據(jù)。有了親身體驗(yàn),學(xué)生對(duì)該化學(xué)知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)知與理解勢(shì)必會(huì)更加深刻,最大限度提升教學(xué)實(shí)效性。

2.有利于增強(qiáng)學(xué)生的探究能力和學(xué)習(xí)能力

在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,引入數(shù)字化技術(shù)可為學(xué)生創(chuàng)造更大的探究平臺(tái),鍛煉學(xué)生實(shí)踐能力,促使學(xué)生化學(xué)素養(yǎng)提升。例如,在pH 內(nèi)容教學(xué)中,多數(shù)教師讓學(xué)生以肉眼去觀察酸堿指示劑顏色,而對(duì)溶液是否被中和的判斷則是以顏色變化為依據(jù)。如此一來(lái),學(xué)生對(duì)pH 的變化過(guò)程較難產(chǎn)生直接認(rèn)知。借助數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)能加深學(xué)生認(rèn)知,促使學(xué)生積極、主動(dòng)參與到化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究中。隨即,教師將學(xué)生劃分為若干小組并為每小組提供一臺(tái)pH 傳感器,要求學(xué)生自主進(jìn)行溶液的酸堿度檢測(cè)。檢測(cè)數(shù)據(jù)被輸入電腦,再通過(guò)相關(guān)軟件導(dǎo)出pH 傳感器所獲取到的pH 檢測(cè)數(shù)值,其間許多復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)操作乃至計(jì)算過(guò)程均可被省略,進(jìn)而讓化學(xué)實(shí)驗(yàn)趣味性得以凸顯。

二、數(shù)字化在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用途徑

1.制訂“可視性”實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo),明確化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方向

將數(shù)字化技術(shù)合理應(yīng)用到高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué),可以緊密結(jié)合化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容制訂“可視性”的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo),明確化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)方向。其中,化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容能夠?qū)W(xué)生所學(xué)理論知識(shí)點(diǎn)和實(shí)踐行為結(jié)合起來(lái),能全方面考量學(xué)生所掌握化學(xué)知識(shí)的準(zhǔn)確度,檢驗(yàn)學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)水平。

例如,在開(kāi)展“溶液pH 酸堿度中和滴定”實(shí)驗(yàn)時(shí),傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ街饕刹僮髡邔⑾嚓P(guān)指示劑滴入不同溶液,再通過(guò)目測(cè)現(xiàn)象來(lái)判定滴定終點(diǎn)。整個(gè)操作過(guò)程雖然記錄下了相關(guān)數(shù)據(jù),但發(fā)生的中斷性操作很容易影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精準(zhǔn)度。將數(shù)字化引入化學(xué)實(shí)驗(yàn),pH 傳感器不僅能直接獲取pH 值數(shù)據(jù),且能將溶液酸堿度變化過(guò)程直觀展示出來(lái),電腦還能依據(jù)所接收到的pH 數(shù)據(jù)生成相應(yīng)的變化曲線圖,將溶液濃度一并加以展示。如此一來(lái),化學(xué)實(shí)驗(yàn)的可視性與可操作性均得到顯著提升,繼而確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精準(zhǔn)性。最重要的是,有了數(shù)字化技術(shù)的加持,實(shí)驗(yàn)過(guò)程趣味性也得到顯著提升,還能激起學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣,進(jìn)而切實(shí)鍛煉學(xué)生觀察及思考能力。

2.開(kāi)展數(shù)字化實(shí)驗(yàn),促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)探究

新課改凸顯學(xué)生的主體地位。讓學(xué)生主動(dòng)投入化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí),在加深學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)認(rèn)知和理解的同時(shí),能夠有效增強(qiáng)學(xué)生探究能力。化學(xué)知識(shí)點(diǎn)較為抽象,開(kāi)展數(shù)字化實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驅(qū)⒒瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)與學(xué)生實(shí)際生活結(jié)合起來(lái),讓學(xué)生將所學(xué)知識(shí)靈活應(yīng)用到實(shí)際生活,加深學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)的認(rèn)知和理解。

例如,“原電池的實(shí)驗(yàn)”這節(jié)內(nèi)容,可以組織學(xué)生開(kāi)展數(shù)字化實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生對(duì)“原電池的實(shí)驗(yàn)”這個(gè)知識(shí)點(diǎn)有更加深入的認(rèn)知和了解,促使學(xué)生在主動(dòng)探究中去了解Al-Cu 電壓不如Zn-Cu高,加深對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及圖像的分析和了解,更加準(zhǔn)確掌握Z(yǔ)n-Cu電極和電解質(zhì)溶液濃度、電池電壓值的相關(guān)知識(shí)。

將數(shù)字化技術(shù)合理應(yīng)用到高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,可讓實(shí)驗(yàn)環(huán)境的真實(shí)性得到全面提升。數(shù)字化軟件與化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容結(jié)合,可創(chuàng)設(shè)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)操作憑條,讓學(xué)生能夠利用信息技術(shù)設(shè)備來(lái)完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)。如在開(kāi)展“酸堿中和滴定”實(shí)驗(yàn)時(shí),酸堿溶液混合后的pH 變化情況便可經(jīng)由pH 傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋,隨后還可利用計(jì)算機(jī)軟件生成酸堿中和滴定曲線,為確定滴定重點(diǎn)提供依據(jù)。還可以嘗試數(shù)字化實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?連接計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)采集器建立安裝滴定臺(tái),開(kāi)展仿真實(shí)驗(yàn),提升教學(xué)實(shí)效性。這樣一來(lái),不但能降低學(xué)生學(xué)習(xí)難度,還能有效增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力。

3.突出數(shù)字化實(shí)驗(yàn)重點(diǎn),強(qiáng)化學(xué)生實(shí)操能力

靈活借助計(jì)算機(jī)、傳感器、數(shù)據(jù)終端、圖像分析、板書(shū)定位系統(tǒng),構(gòu)建數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室,統(tǒng)籌分析高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀,再針對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)進(jìn)行數(shù)字化剖析,讓學(xué)生在既定教學(xué)條件下增強(qiáng)自身化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作能力,最大限度提升數(shù)字化應(yīng)用實(shí)效性。

教師可統(tǒng)籌分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)情況和學(xué)生掌握知識(shí)點(diǎn)程度,合理構(gòu)建數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室,再指導(dǎo)學(xué)生靈活利用化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器、試紙、有毒藥品、過(guò)濾、蒸發(fā)、升華、萃取和透析等形式來(lái)剖析化學(xué)課程教學(xué)過(guò)程,明確提出化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生應(yīng)該掌握的知識(shí)點(diǎn)和當(dāng)前高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的局限性,明確哪些是實(shí)驗(yàn)室教學(xué)可以開(kāi)展但無(wú)法控制精準(zhǔn)度的內(nèi)容,哪些是當(dāng)前高中學(xué)生必須具備的化學(xué)實(shí)操能力等。這樣一來(lái),便能為學(xué)生參加后續(xù)社會(huì)實(shí)踐奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

例如,開(kāi)展“H2還原CuO 實(shí)驗(yàn)”,教師可以充分利用數(shù)字化設(shè)備先對(duì)CuO 進(jìn)行加熱處理,再加入H2,并將實(shí)驗(yàn)方程式羅列出來(lái)。這樣,便能夠計(jì)算出Cu的質(zhì)量。學(xué)生通過(guò)探究,認(rèn)真觀察化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,再對(duì)實(shí)驗(yàn)中所涉及的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,便能夠總結(jié)出Cu0的還原性。如果先加入H2,便能夠更好避免CuO 與其他氣體發(fā)生反應(yīng),更好地保障實(shí)驗(yàn)效果。

4.設(shè)計(jì)數(shù)字化化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程,深化化學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)

將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用到高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,不但需要投入大量的人力、物力和財(cái)力,還需要教師不斷增強(qiáng)自身數(shù)字化設(shè)備操作能力,更好向?qū)W生講解某些化學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目知識(shí)。同時(shí),數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室建設(shè)能將化學(xué)實(shí)驗(yàn)的知識(shí)與微課、錄播課等形式結(jié)合,拓展化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程資源,從而最大限度提升教學(xué)實(shí)效性。

例如,“有機(jī)化合物的分類(lèi)”這節(jié)內(nèi)容,可以借助數(shù)字化技術(shù)建立實(shí)驗(yàn)室,緊密結(jié)合化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容準(zhǔn)備好相關(guān)錄制設(shè)備,讓學(xué)生通過(guò)數(shù)字化視頻掌握相關(guān)化學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)。同時(shí),有針對(duì)性地制訂化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程開(kāi)展規(guī)則和注意事項(xiàng),明確提出在哪些化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容板塊中可開(kāi)展數(shù)字化實(shí)驗(yàn),切實(shí)解決化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中存在的細(xì)節(jié)問(wèn)題,從而為保證高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)效果奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。如“合成氨”教學(xué),教師可以指導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展關(guān)于氨的制取實(shí)驗(yàn),并認(rèn)真觀察兩種物質(zhì)在發(fā)生反應(yīng)過(guò)程中是否有氣體產(chǎn)生。為了讓學(xué)生更加直觀看到化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象,便可將溶于氨氣的水進(jìn)行加熱處理,再讓氨氣通過(guò)熱氣逸散出來(lái),當(dāng)學(xué)生聞到氨氣味道后,便能夠更加直觀感知到化學(xué)實(shí)驗(yàn)效果。整個(gè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)借助數(shù)字化技術(shù),學(xué)生能夠?qū)Π睔獾男纬蛇^(guò)程有更加深入認(rèn)知和理解,從而有效增強(qiáng)其化學(xué)核心素養(yǎng)。

5.重視化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué),提升學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)

教師應(yīng)高度重視化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué),以此增強(qiáng)學(xué)生應(yīng)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題能力,有效拓展高中學(xué)生知識(shí)面。例如,在“三氯化鐵和硫化鈉的性質(zhì)、預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)及化學(xué)方程式”教學(xué)中,可以靈活應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)來(lái)了解完全雙水解反應(yīng)還是氧化還原反應(yīng)物對(duì)產(chǎn)物的影響。通過(guò)優(yōu)化高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,促使學(xué)生主動(dòng)投入化學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí),逐步增強(qiáng)對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)知和理解,真正達(dá)到提升高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率的目標(biāo)。

又如,“不同價(jià)位含硫物質(zhì)的轉(zhuǎn)化”知識(shí)點(diǎn)教學(xué),教師可以借助數(shù)字化技術(shù)模擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程,注重相關(guān)化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)講解,組織學(xué)生認(rèn)真觀察不同價(jià)態(tài)的硫物質(zhì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程,再通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)了解硫從二價(jià)變成三價(jià),或者是三價(jià)變成二價(jià)的現(xiàn)象,以及整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生的多余物質(zhì),從而最大限度提升數(shù)字化在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用效果。

再如,在制取氨的實(shí)驗(yàn)開(kāi)展過(guò)程中,NH4C1與Ca(OH)2發(fā)生反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生氣體,學(xué)生無(wú)法直觀觀察到氣體,要讓學(xué)生真正理解氨氣是溶于水的化學(xué)原理。然后,再指導(dǎo)學(xué)生通過(guò)加熱讓氨氣逸出來(lái)。這樣一來(lái),學(xué)生便能更加準(zhǔn)確把握化學(xué)實(shí)驗(yàn)開(kāi)展結(jié)果,最大限度地增強(qiáng)推導(dǎo)能力和計(jì)算能力,有效提升學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)。

三、結(jié)語(yǔ)

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一種先進(jìn)的教學(xué)方法,合理運(yùn)用并發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)作用,并與其他教學(xué)手段相結(jié)合,能給課堂教學(xué)帶來(lái)新的活力。一線教師應(yīng)充分發(fā)揮數(shù)字化技術(shù)優(yōu)勢(shì)作用,緊密結(jié)合化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,優(yōu)化高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程,營(yíng)造良好化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)情境,便能讓學(xué)生主動(dòng)投入化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中,在主動(dòng)探究中鞏固化學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí),有效增強(qiáng)高中生觀察能力和實(shí)驗(yàn)操作能力。