数字化实验辅助教学在化学创新教育中的应用

庞嵩

【摘 要】新技术不断在教学工作中得到推广与应用，数字化实验技术应运而生。本文针对数字化实验技术在初中化学教学中的应用进行了分析，分别总结了数字化实验融入生活实际、促进学生自我保护意识方面的作用，并说明了其中需要注意的问题，希望可以给在教学工作的开展提供一些参考。

【关键词】数字化实验;初中化学;创新教育

初中阶段的化学教学对于学生的科学思维以及核心素养的培养较为重视，而应用数字化实验手段来部分替代传统手段可以有效地提高教学效率，应用客观的数据来显示微观与宏观的关系可以大大降低学生的理解难度。而将化学知识与学生的日常生活结合起来，有助于让学生理解科学的本质，形成基本的科学素养。

一、与生活实际相结合，以拓展核心素养为目标

化学是一门基础科学学科，但是在教学工作中由于长期缺乏科学思维的养成，加之数据支撑不足，所以当前的化学教学有着较为浓重的经验主义成分。在初中化学应用数字化实验技术，可以将微观知识融入到实验流程当中，通过这些更为直观的表达形式来加深学生的认识。为了让数字化实验技术在初中化学教学中的作用得以充分发挥，不仅需要结合课程内容设计实验流程，还可以结合学生已经掌握的知识以及本地区特点来对化学教学资源进行扩充，将课堂教学中的知识点与学生的生活进行结合，这样才能更好地突出学生在课堂中的主体地位。

举例来说，沪教版初中化学教材九年级上册中，涉及到了如下的思考内容：呼吸作用会产生二氧化碳，是否能够设计实验，对呼吸作用进行验证？并给出了如下数据：在人所吸入的气体中，氧气占据21%，二氧化碳成分则为0.03%;而相比之下，呼出的气体中，氧气占16%，二氧化碳则占0.4%。在以往的实验中，为了证明的确产生了二氧化碳，学生大多是设计如下对比实验：在两个试管中分别加入少量的澄清石灰水，并且让学生向其中一个试管中吹气，该试管中的澄清石灰水变混浊，因而可以证明，与空气中的组分相比，人呼出的气体二氧化碳占比更高。但仅凭这样的一个结果，无法准确确定具体的二氧化碳成分变化情况。对此，则可以在本实验当中应用数字化技术，在实验过程中体现出所有的具体数据，再与学生的实验操作现象中的观察结果相结合，就会让学生对于本实验有一个更为直观的认识，这对于学生严谨性科学思维的形成来说极为有利。具体可以按照如下流程进行操作：先将电脑与采集器相连，再同时将氧气与二氧化碳传感器与数字采集器连接。之后取两只保鲜袋，向其中吹气，并设置以时间为基准，在计时后应用传感器在空气中测定数据，将传感器置于保鲜袋当中，就会在计算机上生成曲线图像[1]。

经由曲线的对比，可以让学生更为直观地了解经过人体呼吸作用之后氧气与二氧化碳成分的变化情况，同时将数据与曲线图的形式展示出来。这样的学习方式可以让学生脱离原有的主观印象，教师也同样可能纠正原本经验主义教学方式。而将其推广到其他知识内容的教学中，必然可以形成更好的教学效果。

二、自我保护意识的养成

二氧化碳成分在空气中的含量并不高，仅占0.03%，但其却是形成植物光合作用的重要原料。然而如果二氧化碳成分过高，则会对人的生命造成严重威胁，对此，沪教版化学教材中也进行了介绍：如果空气中的二氧化碳成分含量过高，会对人体产生不利影响，所以在人流量较大的区域需要注重通风换气，避免人体健康受到不利影响。如果二氧化碳成分高于1%，则会让人感到气闷与头昏;如果二氧化碳成分高于4%，则会让人感到头痛与眩晕;在达到6%以上时则会形成死亡风险。教室属于人群密集场所，在气温较低的冬季，学生往往不愿开窗通风，长此以往则会导致室内二氧化碳成分含量超标，对此，我校化学兴趣小组设计了如下实验：将两个传感器分别置于教室外与教室内，进行25分钟的测试，记录氧气与二氧化碳成分的变化情况。其中教室内的氧气含量已经低至15%，二氧化碳成分含量高达0.2%，此数值与自然界正常数值的21%与0.03%相比已然有了较大的差距。通过数据的说服力来让学生养成自我保护的意识，从而让学生养成每节课间到教室外活动、并且在每节课中间至少通风一次的习惯。

所以总结起来，化学学科知识的学习，需要积极进行科学探究活动，为学生创造机会来对自然界的科学进行实践和解释。将数字化实验入到课堂教学中，对于学生科学思维方式的养成极为有利[2]。

三、数字化实验辅助教学应用中的注意事项

数字化实验设备属于高科技电子产品，往往具有较为昂贵的价格，所以在日常使用中需要注意设备的维修与养护，先对教师进行使用操作培训，之后再向学生普及设备操作流程与要点，进而开展具体实验流程。举例来说，pH传感器设备的探头在使用后需要清理，并在保养液当中存放，否则将会影响仪器设备的测量精度。除此之外，也不能盲目地应用数字化实验来替代传统实验，而是要将二者结合的优势结合起来，最大程度上发挥实验教学的效果。

四、结语

在新时代的初中化学教学过程中，需要将学生科学思维的培养作为重点，而以数字化技术的应用为基础，在课堂上渗透数字化实验，可以有效地降低实驗成本、提高实验效率，让学生掌握知识的同时解决教学难点，挖掘学生自身的潜能。在具体应用中，应当将化学知识与学生生活结合起来，激发学生学习兴趣。

参考文献：

[1]锁玮，吴晓红.如何在化学实验教学中有效整合数字化资源[J].中小学数字化教学，2019（09）：78～81.

[2]杨银分.初中化学数字化实验教学策略探讨[J].新课程研究，2019（21）：106～107，118.