张艳华

摘要：随着新课程改革的全面推进，信息技术与化学教学的整合研究成为当前教学研究的热点之一。手持技术是一种高科技、现代化的方法，是数字化实验改革和发展的有效手段。其设备简单，具有便捷、实时检测、准确、直观显示、综合测定等突出的优点。能够改变传统化学实验中定性实验多、定量实验少，验证实验多、探究实验少，实验过程复杂，步骤繁琐，时空局限性大的缺点。如何充分发挥数字化手持技术实验的技术优势，将其作为培养学生在高中化学学习期间强有力的工具，是一个值得深思与探讨的问题。

关键词：数字化实验;课堂教学

1绪论

新课程背景下，如何转变教学观念，如何改变教学模式，适应现代化教学的需求是高中化学课堂教学特别关注的热点问题。在高中化学课堂中大多数学生已习惯于在教室中“听”化学实验，通过自己的大脑来想或背诵化学实验，在题海里学习化学实验。在高中化学课堂教学过程中，要重视实验教学，更要重视实验的课堂教学，新课程改革的目标与要求之一是教育信息化，教育信息化從本质上讲是使教学方式、学习方式、教学模式、信息的获取方式、教学内容体系、学校管理模式等发生根本的变化，以达到在信息化环境中的新平衡。数字化实验即数字化信息系统实验（简称DIS），又称手持技术实验，是由“传感器+数据采集器+计算机（含配套使用的通用和专用软件）”构成的能够采集化学实验数据，并以图表的形式呈现出来的现代化的实验技术手段。科学实验与技术的发展和进步是密切相关的，数字化实验作为一种现代化的新型教育手段，具有实时性、准确性、便携性、直观性和综合性的特点，已成为当今科学实验探究与课堂教学最有力的教学工具。

2数字化实验教学融入课堂教学的优势

2.1新课导入中的应用

为了有效地激发学生的实验潜能，充分发挥实验教学趣味性、新颖性和价值性等作用，目前教师主要是从新课导入环节入手，引入数字化手持技术实验，让学生感受到高科技仪器对学好化学的帮助，进一步点燃学生的学习热情，在巩固旧知识的同时掌握新知，确保化学实验课程高效展开。例如：在“化学反应速率”学习中，学生对外界影响因素和反应速率的表示方法已经有了基本的认知和了解。但是，对“反应速率的测量”这一知识点却难以掌握。为此，教师可通过数字化手持技术实验进行新课导入。首先，教师在授课前通过小组实验，利用抽滤瓶、数据采集器、手持遥控器、计算机联机接收器、压强传感器等数字化技术，测量硫酸与锌粒反应瞬时速率的实时变化，观察反应时压强曲线的变化;然后，将压强变化曲线和走向趋势进行定量分析，通过分段标记，将宏观现象、主要微粒、趋势特点和符号表征进行分析和概括;最后，引导学生利用原有图像，制作成新的化学变化图像，从中发现反应速率在15秒之后开始逐渐减小，并得出结论：硫酸在实验中逐渐消耗，降低了H+的浓度，因此减慢了反应速率。

2.2探究性实验中的应用

探究学习方式是课标提出的一个重要理念，目前教师在实验教学中，主要的目的是为学生提供合作与探究的学习空间，促进彼此间的交流与探讨，实现学习方式的有效转变。如：在影响盐类水解的因素探究中，教师可应用数字化手持技术实验，借助色度传感器与数据采集器等探测工具进行实时测量生成物的浓度，通过采取到的具体数据，对实验变化过程进行分析，在确保实验数据有效性、真实性和价值性的同时，培养探究思维、图表分析能力和科学的探究能力。具体实验操作方法：首先，准备色度传感器、比色皿、数据采集器、恒温水浴锅、温度计等，并配置0.5mol/L的FeCl3溶液，将其加入比色皿中，之后放入色度传感器进行数据采集并记录，同时设置20℃的初始温度，并逐渐加热至60℃，将不同温度的FeCl3溶液放置到不同烧杯中，并滴入5滴盐酸溶液。其次，通过数据采集器进行数据观察，观察发现：溶液吸光度不受时间的影响，但随着盐酸加入量的不断增多，吸光度逐渐降低。最后，得出结论：加入盐酸后，溶液中Fe（OH）3浓度降低了，说明水解平衡发生了逆向移动，证明了盐酸对于FeCl3溶液水解具有抑制作用。

3数字化实验教学融入课堂教学的策略分析

3.1强化传统实验与数字化实验的有机融合

在数字化实验过程中，学生可以借助信息技术的辅助完成数据的采集和计算工作，不再需要自己动手参与分析和运算，这种情况势必会影响学生综合能力的进一步发展和提升。基于此，在日常化学实验教学中，教师应当理性看待数字化实验的应用，不能完全用数字化实验代替传统实验。相反地，为了进一步提升学生的化学综合素质，充分发挥数字化实验的应用优势，教师应当将传统实验和数字化实验进行有机融合，确保两种实验的教学优势可以互补，切实提升化学实验教学质量。例如，在酸碱中和滴定实验教学中，教师可以指导学生将数字化实验作为一种验证实验结果的措施，先由学生自主完成实验过程，并根据自己的实验数据进行相应的分析和计算，再通过数字化实验对实验和运算结果进行验证。对于验证的结果，如果存在误差，教师可以进一步指导学生分析实验数据存在误差的原因，让学生在实验探究中明确自身学习中存在的问题。通过这样的形式，不但可以提升学生实践操作的能力及纠错能力，还可以促进学生化学学科核心素养的发展。

3.2立足教学目标科学设计数字化实验流程

化学实验教学不同于单一课本知识的教学，其对学生的教育和影响作用是多元化的。在高中化学实验教学中，既要求学生能够通过实验过程学会操作和深入理解化学知识，也需要学生在实验学习的过程中逐步形成化学思维，培养自主探究学习能力。因此，在数字化实验的应用过程中，教师要善于围绕教学目标和学生实际发展需求灵活设计数字化实验流程。一方面，教师要立足课本教学的实际需要，设计不同的数字化实验过程。例如，在化学知识拓展教学的实验中，教师可以将数字化实验设计为展示性实验，即通过简单的实验操作指引为学生提供更多的化学实验专业技能呈现，丰富学生的学习视野。另一方面，在强调规范化实验的教学中，由于需要学生深入了解实验数据和反应现象，教师在设计实验流程的过程中要突出真实的化学实验操作流程和细节，强化学生在数字化实验过程中对规范化操作的掌握程度，同时通过自主实践探究掌握必备的实验知识与技能。基于此，在数字化实验教学实践中，教师要根据不同的教学需要灵活设计数字化实验教学的流程，使数字化教学的作用和价值最大化，为学生化学课程的学习创造良好的条件。

3.3借助数字化实验引导学生自主探究

在以往的化学实验教学中，教师大多是按照课本中既定的实验流程，按部就班地再现实验过程。由于学生对实验结果都已提前知晓，在参与实验的过程中缺乏探究学习动力，不能积极地参与到实验学习过程中，化学实验也难以发挥出应有的作用。基于此，教师可以借助数字化实验为学生拓展相关的实验内容，引导学生积极地参与探究学习的过程，提高学生自主分析和探究学习的能力。例如，对于碳酸钠溶液中滴入盐酸的反应，学生常常不能准确地理解CO32-与H+的反应情况，这时教师可以引导学生利用pH传感器和CO2传感器进行实验设计并探究有关反应情况。通过教师的指导和点拨，学生从反应方程式、实验数据等多个层面进行分析和探究，既能够熟练地掌握CO32-与H+的反应情况，又可以锻炼自身的自主探究能力。

4结语

信息技术与学科课程整合已经成为当前国际基础教育改革的趋势与潮流。数字化传感技术作为一种新型的教学实验工具，具有便携性、实时性、准确性、综合性、直观性等特点，这些特点决定了它会对科学教育产生重大的影响和帮助。在化学教学过程中，数字化传感技术不仅仅是一种单一的技术手段，而应该成为教学创新的支点。基于数字化传感实验的探究学习过程可以增加学生合作交流的机会，学生利用传感实验得到的定量数据，可以自我建构对化学理论的理解。在大数据时代，我们需要不断地更新教育理念，依托新的教育技术来进行教育改革。

参考文献：

[1] 马红艳，白涛. 手持技术在高中化学教学中的应用[J]. 教育科学论坛，2012（1）：20-22.

[2] 钱扬义. 数字化传感技术在高中化学教学中的实践研究[D]. 温州大学，2017.

[3] 席艳丽. 基于核心素养的高中化学数字化实验课堂教学 ——以”影响化学反应速率的因素”教学为例[J]. 科学咨询，2019（46）：90-91.

[4] 崔文瑜. 数字化实验在化学教学中的应用[J]. 《新课程·教师》2015年第01期

本文系2021年鹤壁市教科研课题“数字化实验在高中化学教学中的应用研究”之成果，课题批准号：2021-JKLX-107