高中化学教学帮手-数字化实验 论文

高中化学教学帮手——数字化实验

摘要：DIS(DigitalInformationSystem)实验技术，又称“数字化信息系统”是由“计算机、传感器、数据采集器等配套实验器材和实验软件包(教材

[1]

专用软件、通用扩展软件)”构成的新型实验系统。在高中化学教学中，利用数字化实验可以精准科学地分析实验现象，大大提高了学生的学习兴趣；课堂上

利用它可以转变教学理念，真正实现自主探究式学习；对于生活中常见的化学现象也可以进行数字化实验，从而使学生研究性学习的覆盖面得到拓宽。

关键词：高中化学；数字化实验；精准实验；自主学习；教学效率引言：伴随现代教育教学改革的不断发展，高中化学的教学方式发生了较

大的变化，从传统灌输式教学逐渐过渡到现如今的自主探究式学习，而自主学习的最大动力则是学生的学习兴趣。对于高中化学而言，实验是化学学习兴趣的来

源、是化学的灵魂、是学习化学的基础，所以实验的地位非常重要。随着课程改革的进行，化学实验也在悄悄地发生着变化，从传统实验逐渐过渡到数字化实验。

数字化实验设备的开发与使用，不仅是信息化教育手段在应用层面的提高，也是化学教学观念的进步，不仅锻炼了学生的思维方式，也培养了学生的科学精神。

一、数字化实验的组成及原理1.数字化实验的组成

数字化实验系统是全新的软硬件一体化系统，它具体包括多样化的自助操控平台、多通道的数据采集器、多类型的传感器与较强大的函数图像处理系统。数

字化实验实现了数字化的实验手段、现象规律的可视化、呈现实时化测量、简单[2]

化操作测量。该系统结合了化学实验和信息技术，弥补了传统实验的不足，克服了现代化学实验仪器的弊端，在操作的基础上同步了信息技术与实验教学。

2.数字化实验的原理

数字化实验利用计算机进行实时采集，运用传感器快速获得大量实验数据，这在传统实验中是很不方便甚至是不可能的。数字化技术为实验教学中改造传统实验提供了有力工具。综合上述分析可以得出，数字化实验所具备的功能使得学

生能更深入地了解化学原理，分析化学过程。二、数字化实验相对传统实验的优势

在传统的化学实验教学中，由于实验器材过于落后，很多实验无法在实验室中进行，严重影响着学生对化学知识的深度理解，部分教师通过语言文字来进行

实验现象的描述，或者通过视频播放的形式让学生观看，相比较直接动手实验或者观看教师演示实验而言，这些方式很难营造出活跃有趣的课堂氛围，降低学生

学习化学的兴趣。而通过数字化实验，实验的各种结果会以数据形式直观表达出来，数据之间的关系又可以自动生成曲线，更便于学生发现量变与质变之间的关

系。学生可以模拟进行各项实验，实验过程中会发生很多有趣和富有研究价值的现象，这个过程本身就能引起学生的学习兴趣。

有些化学实验步骤繁琐，学生操作时比较容易出错，在实验室中，教师不可能将全部的错误操作都演示出来，时间也不允许一一矫正，这时数字化实验起到

了关键作用，教师在计算机上模拟出各项错误操作，让学生自己去分析判断，从而增强了自主学习的能力，也培养了对化学的学习兴趣。

除此之外，高中化学有些实验具有一定的危险性，例如人教版必修2教材中P74探究乙醇的催化氧化，该实验课本对产物的鉴定操作是小心闻生成气体的

气味，具有危险性，为此，在本校名师工作室裴老师和杨老师的共同努力下，研究出用数字化实验则可避免“闻”这步操作，它的原理是利用数字化实验将生成

的乙醛用NaSO溶液吸收，发生CHCHO+NaSO+HO→CHCH(OH)SONa+NaOH,我们23323233将PH传感器的探头放在饱和NaSO吸收液里，软件显示PH值变化曲线如图1所

23示：

23图1乙醛通入饱和NaSO溶液后PH值变化

分析该反应有强碱NaOH生成，而

PH值大幅上升则证明有乙醛参与反应，那么乙醇则被催化氧化为乙醛。种种都说明我们可以充分利用数字化实验教学，结

合传统实验，在指导学生学习知识的前提下，既可以很好地完成教学又可以避免一些意外事故的发生，扬长避短，一举两得。

三、数字化实验对化学教学的辅导作用1.科学定量分析，实现精准实验

与传统实验相比较，数字化实验能实现科学的定量分析，避免误差造成的影响，在传统的实验中由于种种原因会导致实验现象不明显、实验数据拮据、很难

进行定量分析，也容易造成实验结论不精确的现象，而通过数字化实验，学生能够获得精确的实验数据，在反复试验中，对数据有整体的了解，能得到更加准确

的实验结论，数字化实验最终会以表格或者图像的形式将结果展示出来，这样学生能直观地进行自主分析。

只有精准的实验数据才能保证实验效率，例如我们在测定酸溶液的PH变化实验中，将计算机与PH值测量传感器相连接，传感器感应部分放入烧杯中，再

逐渐往烧杯里滴入稀盐酸，这时，计算机屏幕会出现一条曲线，显示此时的酸碱度数值变化，数据非常精确，学生更易分析，分析能力也会在一次次的实验下得

到提高。.转变教学理念，实现自主探究

传统化学实验课堂中，教师在讲解完实验步骤，进行演示之后，一般就没多少后续了，这种教学理念是错误的，因为学生在实验过程中，多多少少会出现一

些问题，此时教师应及时解决这些问题和疑点，与学生一起观察实验现象的变化，分析数据，最终让学生彻底熟悉并掌握实验内容知识。除此之外，部分教师还存

在“霸占”实验课堂的现象，单方向地向学生传输知识内容，没有实验这个灵魂的存在，长此以往，学生的自主探究能力很难得到培养，针对此，我们可以积极

利用数字化实验，转变教学理念，通过方便科学的设备，完善实验细节，与学生一起分析实验数据与实验现象，提高学生的参与度。举例来说，强弱电解质是化

学反应原理中一大难点。但在课本中电解质的电离度却没有进行充分分析，学生很难理解，所以我们可以设计数字化实验，测定不同浓度乙酸溶液的pH值变化，

让学生自主分析收集的数据，指导学生思考：乙酸溶液的PH值与其浓度之间有什么关系，与电离度又有什么关系，从而得出相应结论。这样不仅学生的探索精

神得到了锻炼，同时学生的自主学习能力也会得到提升。这正是我们课程改革所需要的。

3.拓展学生视野，支持课外探究

数字化实验不一定局限在课堂上，我们也可以利用它做课外兴趣小实验，拓[3]

展学生的视野，这样对培养学生的化学学习兴趣有很大的帮助。学生可以根据实验要求、目的等，选择合适的实验设备，例如探究铁钉的电化学腐蚀，我们可

以利用氧气传感器，将电化学腐蚀中消耗氧气的量数字化，从定量或半定量的角度，研究铁钉腐蚀程度与氧气得电子之间的关系；又如比较单池原电池与双池原

电池的不同，我们可以选择电压传感器，测量其输出电压的稳定性。结果发现单池原电池得到一条倾斜度较大的曲线，而双池原电池则可以得到一条倾斜度较缓

的曲线，从而证明了双池电池确实比单池原电池的电压稳定；在测定物质溶解度时，可以选择浓度传感器；在测定河水污染状况的时候，可以选择酸碱度传感器，

分析水质的PH等。四、结语

数字化实验应用在高中化学教学上，是一次教学手段的创新，是现代教育技术与课堂教学的深度融合。从理论和实践层面，都证明了数字化实验技术应用于

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高中化学教学具有显而易见的优点。它俨然已成教学中的必然趋势，我们应充分利用好数字化实验，将它与传统实验相结合，对提高我们的教学效率将有很大

帮助！参考文献

[1]卓敏.DIS数字化信息系统在中学化学实验教学的应用举例[J].教学仪器与实

验,2011.27（3）：