王永茘
陕西省延安市实验中学 716000
摘要：初中化学课程以实验为基础，数字化实验与传统实验教学相结合，有助于化学教学的开展，能够提升学生的逻辑思维、数据处理等各方面的能力，培养学生的化学核心素养。
关键词:数字化实验 化学核心素养 能力 反思 分析
化学是初中三年级（即九年级）才开始开设的一门学科，它自身的学科特点决定了它是一门以实验为基础的学科。伴随着我国教育制度的不断深化改革，信息技术的飞速发展，化学教学中的传统化学实验与信息技术手段的课程整合在逐步加深，在此基础上诞生的数字化实验系统日趋完善，在教学中的应用逐步加深，有利于学生科学探究实验的良好开展。
虽然初中化学实验（人教版【1】）主要实验是定性实验，但是其中蜡烛及其燃烧的探究（酒精灯火焰温度的探究）、人体呼出气体与吸入气体的探究、空气中氧气含量的测定、碳的燃烧、二氧化碳的溶解性、金属锈蚀的条件、固体溶解时热量的变化、溶液酸碱度的测定、酸和碱是否反应及其反应放热等探究实验都能较好的与数字化实验相结合。
数字化实验使学生能够更加直观地进行科学实验，充分地认识和形成化学知识，能从定量的角度来描述反应的进行情况。数字化实验通过传感器、信号采集器、计算机、数据处理系统（配套软件）将化学变化过程中的情况以数据或图表或坐标图的形式直观呈现出来，可以使学生对实验结果一目了然，帮助加深学生对探究实验的理解。将实验过程中我们需要的数据以曲线的形式实时反应在电脑屏幕上，进而实现“四重表征”模式【2】，从宏观、微观、符号、曲线4个方面表征反应过程的各个阶段，使学生对化学实验形成完整的认知结构。我们借助于学生的以下几个实验为例：
1酒精灯火焰温度的探究
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传统教学中，酒精灯火焰温度的探究是通过用火柴梗（或小木条）平插入火焰中，约1-2s后取出，观察火柴梗在火焰哪层碳化严重，再配合教师的板书和分析，以结论的形式呈现概念。在实验过程中往往会出现火柴梗在火焰中停留时间把握不到位的情况，继而无法得出正确的实验结论。而从学生的实验（1）数字化实验结果不难看出该图像较好的反映出酒精灯火焰焰心、内焰、外焰的温度依次升高的变化情况。实验（2）、（3）出现了内、外焰温度基本相同，变化不大的情况，借此可以引发学生思考其原因，通过对比分析，通过反思交流，注意到在该实验中要注意空气流通对酒精灯外焰温度造成的影响，由于外焰与外界空气接触充分，燃烧产生的热量容易扩散，热量散失最多，导致外焰温度低于或接近内焰温度。通过该实验也让学生更加深入理解掌握加热时为什么要用外焰和内焰的交接处来加热，并帮助学生理解在使用酒精灯火焰加热时，为什么加一个网罩可以集中火焰，提高温度。
2.人体吸入气体、呼出气体的探究
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传统实验“对人体吸入的空气和呼出气体的探究”中利用燃着木条在气体中的燃烧变化情况来判断两种气体中氧气含量的变化，利用澄清石灰水的变化情况来判断两种气体中二氧化碳含量的变化。学生在完成实验过程中往往会出现木条燃烧、澄清石灰水均无明显变化的现象。学生在后期学习了二氧化碳的性质后，容易产生呼出气体中二氧化碳含量减少是因为二氧化碳能溶于水且能与水反应的因素造成的。但在数字化实验中，二氧化碳气体不需要用排水法收集，排除了这一因素的干扰。探究结果以数字、坐标图的形式展现，数据变化非常明显，学生通过对数据的分析对比不难看出呼出气体中氧气的含量比吸入气体中氧气的含量少，呼出气体中二氧化碳的含量比吸入气体中二氧化碳的含量多。这样的结论更具对比性、直观性，更有说服力。在此基础上同理也可测定两种气体中水蒸气含量的变化。
3.溶解时的吸热或放热现象探究
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在该实验中通过利用数字化实验，将三种固体溶解时的温度变化利用不同颜色的字体和曲线同时显示在同一个坐标图、同一个图片中，增强了实验结果的对比效果，加深学生对该实验结果的理解、记忆。由于三个温度传感器、三个通道口同时采集数据，三组实验同时开始和结束，更好的培养了学生的团结合作意识，动手能力。
数字化实验有利于培养学生的动手、动脑、团结合作的能力，有利于培养学生的逻辑思维能力、数据分析和处理能力、推理能力，并容易发现实验过程的不同之处、异常之处，从而进行反思、分析，提升了学生的探究能力，有利于培养学生的整体化学核心素养。数字化实验与传统实验的深入结合、取长补短，有助于初中化学教学的开展，有助于学生实验探究活动的深入开展，是一种很好的辅助教学手段。
参考文献：
[1]九年级《化学》 义务教育教科书（2012教育部审定）
[2]钱扬义，张积家，罗秀玲等．化学概念与化学 “学科关键词”的学习与认知．北京：科学出版社，2009：171
全国教育科学‘十三五’规划教育部重点课题“中小学智能实验教学系统的构建与应用实践研究”（课题批准号DCA190327）子课题“融合智能化技术的魅力化学教学策略研究”