董焕瑜

数字化实验系统是由系统软件、数据采集器、各种各样的传感器组成。将化学反应和现象的本质转化为可监测的信号，再以图表的形式呈现在计算机屏幕上，从而帮助人们更深入地研究化学现象和反应的本质和规律，具有先进性、便捷性、实时性、准确性、综合性以及直观性等显著特点。

下面以“盐类水解实验的探究”（ 一共六部分）来研究数字化实验对培养高中学生化学核心素养作用。

盐类水解实验的探究

一、实验目的

1.掌握PH传感器、铵根离子传感器的实时检测功能，并借助数据采集器和计算机直接生成数据曲线，检测溶液中PH以及铵根离子的变化。

2.认识盐的水解及影响水解平衡的外因。

二、实验背景

《选修4》第三章第三节盐类的水解刚学习，通过PH试纸，只能粗略地看到溶液的PH，但是无法看到溶液PH的变化过程。为了更直观地感受PH的变化，现在基于数字化实验的数字化实验，可以通过PH传感器检测到很多通过传统实验无法看到的现象。

三、实验原理

氯化铵属于强酸弱碱盐，铵根离子水解，使溶液呈酸性。通过观察数据变化曲线，加强对于盐类水解及外界因素对盐类水解影响的理解。

四、实验仪器、药品

（1）实验仪器：采集器、软件系统、PH传感器，100mL小烧杯。

（2）实验药品：氯化铵晶体，1mol/L 浓硫酸，1mol/L 氢氧化钠溶液，酒精灯。

五、实验步骤

1.连接数据采集器，PH传感器。

2.往烧杯中加入50ml蒸馏水，打开电脑软件，用PH传感器测量此时的PH，待数据稳定后，向烧杯中加入少量氯化铵晶体，通过观看PH传感器PH变化，记录数据。再用铵根离子传感器测量此时的铵根离子浓度，记录数据。

3.加热溶液，观察PH变化以及铵根离子浓度变化，记录数据。冷却至室温。

4.向烧杯中逐滴加入1mol/L 硫酸，形成数据曲线。

5.向烧杯中逐滴加入1mol/L 氢氧化钠溶液，形成数据曲线数。

6.据稳定后停止采集。

六、交流讨论

在“盐类水解实验的探究”数字化实验中，很好地体现了数字化学实验对培養高中学生化学核心素养的作用。

1、培养“宏观辨识”与“微观探析”的辩证能力

化学是一门研究物质组成、结构、性质、变化的学科，在“盐类水解实验的探究”数字化实验中，学生观察到了氯化铵溶解、显示屏上PH变化曲线以及铵根离子浓度变化曲线，培养学生的宏观辨识能力。通过改变温度以及溶液的酸碱性观察到PH变化及铵根离子浓度变化，可以让学生分析、归纳、总结出规律，很好地培养学生的微观探析能力。

2、培养“変化观念”与“平衡思想”的学科素养

在“盐类水解实验的探究”数字化实验中，观察PH变化曲线以及铵根离子浓度变化曲线，让学生认识、理解物质的是运动和变化的。深刻理解了“物质在一定条件下能稳定存在，处于平衡状态，当外界条件（温度、酸碱性）发生改变时，平衡会发生变化，并形成新的平衡”。

3、培养“证据推理”与“模型认知”的学科素养

微观粒子很小很小，用肉眼无法看到，更无法观察到微粒浓度的变化。数据化实验中用到先进的传感器、数据收集器、显示屏，能提供“证据”，为培养学生 的“证据推理”学科素养提供很大的帮助。在“盐类水解实验的探究”数字化实验中，与传统实验比较，这些传感器可以准确地得到测量出相应的数据，在显示器上形成的数据曲线变化图却又是很好的模型，增强学生对平衡曲线变化模型的认知，形成了平衡曲线变化模型观。

4、培养“科学探究”与“创新意识”相辅相成的学科素养

数字化实验各种各样的传感器，可以收集到传统实验无法收集的数据，为第四步“进行实验与搜集数据”提供具体的、可见的、动态的数据。相对于传统实验，数字化实验的引入，使学生感受到传感器在化学实验中的方便性、灵活性，体会到新技术对实验起到了强大作用，为以后的科学探究奠定基础。

5、培养学生“科学精神”与“社会责任”的学科素养

在“盐类水解实验的探究”数字化实验中，学生很兴奋，专注度很大。观察PH变化曲线以及铵根离子浓度变化曲线，学生认识、理解到物质是运动和变化的。还能培养学生的实证精神、理性精神、怀疑精神、创新精神、协作精神等几个方面。现在，电视广告中的信息真假难辨，还有一些对“化学”产生了误导，偏见。教学中要培养学生的社会责任，能明辨是非，敢于揭露社会上的伪科学。

总而言之，数字化探究实验的特殊性能已经得到了教育界大多数专家的肯定。当前全国已有13个省（市）出台数字化探究实验室配备标准（北京、天津、上海、山东、广东、江苏、浙江、福建、河北、山西、陕西、湖南、湖北）。在化学教学深化改革的过程中，数字化实验的作用将不可估量。