刘少慧
合肥十中
【摘要】从历史发展的眼光来看，每当教育产生变革或者有新的科学技术介入，相应的教学环境和教学模式都会发生重大改变。在信息技术高速发展的今天，为了更好地培养学生的创新能力和实践能力，教育行业通过引入数字化实验信息技术促使当下教育环境产生变革，进而完善和发展教育事业。在这个过程当中，教育工作者需要把新的科学技术和学科教学结合起来，试图创造出一个新的教学模式，以此提升学生的化学核心素养。
【关键词】高中化学；数字化实验；应用教学
数字化实验这一项新的教育技术主要是以真实的实验操作为基础，利用电脑中仪器的分析和处理，采用较为先进的数据处理方式，通过图像等方式展现出更为深刻的本质，在多角度的结合中突出化学规律，引导学生更加详细的了解相关的操作。
一、数字化实验的概念及优势
数字化实验是指以真实的实践为基础，通過电脑的各个元件，例如传感器代替操作中的仪器，将得出的数据输入到电脑当中，能够利用现代化的处理方式，清晰明确的展示操作过程中出现的现象，同时在图像和数据的呈现中，引导高中生总结出其中存在的规律。这一教育方式需要的基本构成包括了数字化的教育系统、现阶段常规操作需要用到的仪器、现代化的采集器、传感器等信息技术原件。这一教育方式对于学校的硬件设备有着较高的要求。在数据分析的过程中，精准的衡量数据对于背后原理的分析十分重要，这一授课方式能够为传统的课堂带来哪些优势呢？首先，这一技术解决了定量的问题，很多中间阶段是没有办法在操作中展现的，通过这一技术，能够及时的分析出中间状态，加深学生的理解，其次能够使教学的内容更加多样化，培养高中生的创新思维，强化他们的理解能力。
二、传统化学的教学模式
在传统的应试教育当中，学校对于化学等科目的学习只停留在课本的知识点上，学习的方法也是为了应对各种大中小型测验，而测验的分数则是评定学生该科目学习好坏的标准，对于化学这门学科来说，中国式的教育方法已经偏离了化学本来应有的轨迹。这种实用性的科目对于祖国事业的发展起着巨大的推动作用，而纸上谈兵式的教学方法使学生对于化学科目的学习产生了错误的观念，如果学生只是单纯的认为化学的学习是为了应付麻烦的考试，那么该名学生就永远无法领略化学的魅力。就化学科目来讲，在广阔无垠的元素当中，每两种化学元素的结合都会发生不可思议的实验现象，而学生只有亲身经历实验才能直观地看到实验背后的现象。当下许多学校缺乏实验器材和师资力量，学生理解化学知识都只是停留在文字叙述的表象上，而大多数化学实验也只能是通过视频观察了解，更别提参与仿真实验和传感器实验了，学校的资源配置大大限制了学校的教育模式，使得学生缺乏对于新实验现象的认知，殊不知大力发展数字化信息技术有助于提高学生化学核心素养。
三、通过数字化实验与小组合作学习融合，突破学生理解的难点
在高中化学教学中，教师对于一些学生难理解、教师难教的纯理论内容通常用以讲授为主的教学模式开展教学，这样不利于学生对难点内容的理解，教师也非常困惑如何促进学生的理解。建议教师尝试利用数字化实验与小组合作相结合的方式来解决这一困惑。
例如，在“弱电解质电离平衡的影响因素”的教学中浓度对弱电解质电离平衡的影响是本节课的一个难点内容，学生容易理解醋酸溶液的浓度越小，醋酸溶液的酸性越小，醋酸溶液的pH值也就越小，但是，学生难以理解为什么醋酸溶液加水稀释浓度越低，其电离程度却是增大的，也就是传统教学中教师总结的规律：对于弱电解质的电离，溶液越稀越易电离。这时，教师可以让学生通过小组合作利用pH传感器实测稀释醋酸溶液的pH，从显示的数据图像中学生可以直观地看到溶液中pH值随溶液的稀释而发生的变化，同时，可以与稀释相同倍数相同浓度盐酸的pH数据进行对照，从而感知到醋酸的电离平衡因为稀释而发生了移动，引起氢离子浓度的变化。再通过教师步步引导，学生的小组讨论，分析出稀释醋酸溶液pH变化的原因，让学生真正理解浓度对醋酸电离平衡的影响，从而有效突破该教学难点。
四、运用数字化实验，提高学生化学实践能力
在传统的教学过程中，对于学生化学实验的实践能力和操作能力的培养是我们工作的重点和难点。由于化学实验相对来说比较危险，出于保护学生的目的，对于一些实验，我们一般不会让学生来做，而是由教师进行演示，学生进行观察，那么在这种情况下，学生对于在操作中应该把握的重点，以及化学药剂的用量和操作过程中的一些注意事项没有一个清晰的认识，对于学生时间能力的培养形成了很大的阻碍。而随着数字化实验的推广，这现象得到了很好的解决，我们可以运用信息技术，模拟实验场景，让学生在模拟场景中实际操作，以提高学生的化学实践能力。
例如：在学习氢氧化铁胶体的制备这一课时，我们可以运用传感器技术，将化学器具的运用实时传感到屏幕上，然后让学生进行模拟操作，并运用计算机分析出操作的现象并进行展示，比如，首先，学生点燃酒精灯，现实中是没有点燃的，而屏幕上的酒精灯是点燃的，然后制取蒸馏水并将蒸馏水煮沸，然后制作氢氧化铁胶体。在整个过程中，学生没有实际接触任何一种药剂，只是在屏幕上模拟实验，并且在这过程中，由于学生的不同操作，也会给实验带来不同的现象，比如，在沸水中加入氯化铁溶液时如果加入过快，就会生成氢氧化铁沉淀，而加热时间过长也会产生这种现象。通过这样的形式，在保证学生安全的前提下进行实验教学，让学生亲自体会实验的过程和方法，对于实验中的不同操作带来的实验现象有一个清晰的认识，培养学生的化学实践能力。
数字化实验应用在高中化学教学上，是课堂教学、实验教学与现代教育技术的深度融合。以数字化实验为基础，可以拓宽探究学习的覆盖面，使化学探究活动的层面更深更广，并且更容易得到有价值的信息。一线教师和学生都应该积极的思考与行动，争取使数字化实验技术在高中化学教学中发挥更大的功能和作用。
参考文献
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合肥市教育科学规划课题“数字化实验在高中化学教学中的应用研究”的研究成果( 项目编号: HJG18013)