数字化化学实验应用于化学实验教学的反思

PAGEPAGE1化学学科创造性实施国家课程材料数字化化学实验应用于化学实验教学的反思汪明微广州市天河中学数字化化学实验应用于常规教学的应用面现必修I和必修II共有探究问题40个，其中有关实验探究的有23个，可以设计用数字化实验设备的主要集中定量实验。部分定性实验也可以用数字化实验来实现，例如油脂水解效果就可用电导率探头测定导电率来推断水解程度。目前我校已自主开发了十多个案例（编写了天河中学校本教材），并应用于教学实际中。与传统实验的学习效果对比1、学习兴趣：有利点：新的技术必然带给学生新的惊喜，学生发现原来很多定性的化学实验结果事实上是可以测量的，学生学习兴趣必然会大大提高。学生可以实时监控和采集不同时间的数据，通过对比分析等多种数据分析方法，得出结果或结论。这种探究活动丰富学生的学习方法，有利于提高学生的学习水平和质量，提升学生的总结和归纳能力。不利点：有兴趣不一定表示就是对实验过程和方法有兴趣。（1）正如我校罗可熙老师在论学生适应性的时候分析的一样，学生要对新技术要有一定的适应时间。在实验初期，学生关注实验仪器更多于实验本身，实验的关注点被转移。（2）由于数字化实验设备数据的采集是采用了很多光电原理来转换，因此解释这些原理本身就需要教师要花较多的时间，从另一方面也会淡化主干学习效果，转移了学生学习兴趣。2、常规实验操作数字化实验设备的引入一方面是减少了烦琐的实验操作，学生更有利于关注实验原理的思考；但另一方面，我们在实践中也出现由于部分实验改进了方式，学生对许多传统实验基本操作不过关的现象。如学生在中和滴定时改用对图形求倒的方式来计算中和点，这样学生对中和滴定传统方式的最关键的中和点判断的实验操作掌握相对就较差，在现在的纸笔考试中反而考得是传统的方式，结果学生得分率极低。在实际上本部分内容时只能采用补救措施，分两步走：先要用传统方式做一次，抓操作细节；再面用数字化实验设备做一次，抓研究分析方法。3、学习成绩通过平行班对比分析，应用数字化实验的同学在实验得分点上去未应用的学生有明显提高，特别是在数据处理和分析能力方面有显著的优势。但在实验基本操作方面，虽采取了补救措施，得分仍相对较低。对学生调查并仔细分析各教学环节发现，核心问题是课时问题，有效的课时内在探究活动上花费较多时间，在基本操作方面的教学相对就薄弱了很多。探究活动是需要用时间来做保障的。4、实验的有效性数据收集过程中“如何选取采集数据点？”，“数据是否真实有效？”对于传统实验的是最困难的。以中和滴定为例，中和点的判断误差极大，学生对中和滴定曲线的绘制也是非常困难，学生在中学阶段最害怕的就是这个定量实验。又如定量实验—《配制一定物质的量浓度的溶液》，教师非常难监控最后配成的溶液浓度是否符合要求，只能看是否与刻度线相切这一种方式，在要求严格的教师面前，甚至出现学生偷偷倒掉过量的溶液再重新定容到刻度线的情况。利用数字化实验，基本可真实再现每一个时段你在实验中的数据，对分析实验中误操作和误差分析取到了重要作用。如在比较不同酸碱度对油脂水解的影响因素时，发现导电率不稳定，上下起伏很大，仔细检查才发现是油脂过多导到电导率仪有时接触不到溶液。最后减少油脂的量，数据比较稳定。再用其它酯类做对比分析，发现乙酸乙酯的水解效果最好。三、取得了一些成果1、案例集——校本教材《数字化化学实验》[在高一高二作为选修II课程]2、课例获奖：《水的电离和溶液的PH值》教学设计获区一等奖《影响化学反应速率的因素探究》获省一等奖3、论文情况汪明微《数字化实验设备对化学探究活动的影响》省一等奖王学兵《数字化实验设备应用于化学实验教学的反思》4、成果交流情况(1)2005年8月北师大珠海分校和省电教站组织的“广东省信息技术与学科整合高级研讨班”作专题报告(2)2005年广州市样本学校教育设备会议上作“同器未必同功”的专题报告(3)2005年11月在广东省化学最优教学课题会议上，就《数字化实验设备对化学探究活动的影响》作专题报告问题中的反思现实中实验技术的改进和传统的中学实验基本操作间的矛盾如何有效解决？这是一个永恒的话题，前些阶段听市教研员讲了一个好笑的事情，组织全市的青年化学教师进行化学实验大赛，结果大多数教师实验操作都存在这样和那样的问题，这来教中学生，存在的问题有大了。这种现象也折射出一个问题，是不是大学对实验操作教学就不管呢？究其原因，关键在于大学已和科技发展同步了，本身用传统实验操作的机会就少，中学所学的化学仪器和基本操作基本还停留在十九世纪末和二十世纪初的水平，在大学时应用过少，毕业后自然就应用“生涩“啦。我们很欣喜的见到，在高中新课标和教材中引入了新型的研究仪器如pH计等，逐步在跟上科技的脚步，但由于要照顾教育经费的不公平情况，传统实验操作在此方面有明显优势。在各种大型考试中，传统实验操作仍占大头。学生实验基本操作仍需补救措施。实验探究活动中有效性的控制？如何减少学生在实验中关注技术和设备多于实验本身的问题。如何减少部分女生对技术的恐惧问题？我校现采取了以下处理方式：虽然设备连电脑测出的数据效果明显，但由于连接需要时间，操作电脑又会影响学生对实验本身的关注，所以直接用数据采集器测量并存储在数据采集器上。分析时可在数据采集器上也可以连接上电脑上分析。在实际教学中，我们采用一台手提在讲台，学生陈述自已探究成果时，用数据采集器连上教师手提展现的方式。如何减少数字化实验设备存在的部分测量误差？对实验员提出了较高素质方面的要求？数字化实验设备都存在一个校准问题，如pH计就要在pH