浅析数字化实验对学生认识化学实验的促进作用

陈勇

摘 要：实验是化学教学的基础，是培养学生化学素养的重要途径。近年来化学试题中多有出现有关数字化实验的探究题，这对学生的化学素养提出了新的要求，有必要在教学中拓展学生认识化学实验的角度和方式。本文以近几年中考题为例，分析了数字化实验对学生认识化学实验的促进作用。

关键词：化学素养;数字化实验

中图分类号：G633.8          文獻标识码：A     文章编号：1992-7711（2020）19-126-1

初中生学习化学时间较短、对化学实验认识有限。在教学中，教师很难全面的引导学生认识实验，难免造成学生将化学实验结果等同于实验过程，对实验教学功能的落实存在偏差。但近年来，初中化学试题中多有出现有关数字化实验的试题，这对学生化学素养的考核提出了新的要求。作为教师，也应与时俱进，在教学中拓展学生对化学实验的认识维度。

一、数字化实验促进学生对实验的认识

近几年的初中化学试题中出现了较多数字化实验试题，重点考察初中生加工实验数据信息，分析实验中变化与联系的能力。通过数字化实验，除了可以定量测定实验结果，还能实时监测实验过程中的相关数据，能精准辨析、探究实验过程，亦即以实验数据化的探究方式来深化学生对实验过程的认识。

例如在实验探究题中，经常会探讨实验装置内气压的变化情况及原因。无锡市2019年的中考化学第18题（2）结合数字化实验探究CO2的的性质。

在本题中，学生需根据图1回答曲线1中BC段气压逐渐变小的原因和导致CD段气压快速变小的操作。仔细审题后，学生结合已学知识可以很快分析得出，烧瓶中气压最初下降是由于CO2溶于水并与水反应。而后续操作中再次出现烧瓶中气压快速变小，学生在仔细审题后会发现步骤二中“一段时间后，同时振荡烧瓶”，联想到“使反应更加充分”，从而推测CD段气压快速变小的操作是振荡烧瓶。在教学中，教师也会讲解振荡、搅拌等操作的作用，但学生仅仅是知道振荡、搅拌等操作会使反应更加充分，“充分”和“不充分”到底会有多大的区别呢？借助于气压变化曲线图，学生则可以简单明了的观察到曲线1和2在800s时有一段明显的气压降低，且下降幅度远大于振荡前。精确的数据展示深化了学生对实验中振荡操作作用的理解，完善了学生对于“反应更加充分”这一化学概念。

该题还考查了学生观察、分析图像的能力。学生观察曲线1和3的变化趋势和终点，不难得出NaOH更易与CO2反应的结论。教师在教学中都讲解过用NaOH溶液吸收CO2。结合图像，学生可以从精确的数据上看到NaOH溶液比Ca（OH）2溶液的吸收效果好的多。

仔细观察本题测定装置内的气压变化得到的曲线图，教师还可以引导学生发现肉眼无法观察到的实验信息。3条曲线在实验开始时都有上升，即烧瓶内气压增大，仔细审题后不难发现是由于“三位同学同时迅速将注射器内液体全部注入各自的烧瓶中”。但仔细观察曲线3，在三位同学注入溶液这一阶段，它并没有像曲线1和2一样增大到B点，而是提前下降。引导学生思考曲线3在该点处转折的原因，观察曲线3的后续部分并结合已学知识，学生可以知道是NaOH很快的与CO2发生了反应，从而更加明确的认识到NaOH溶液吸收CO2的速度快、效果好。

2019年南京市中考化学试题18（1）中，要求学生对比图2中的曲线a、b，分析曲线a迅速增大的两种可能因素。观察图2，a曲线斜率明显更大，即a曲线表示的反应速度比b曲线快。学生结合题干与所学知识，可以明白是反应速率与反应物浓度之间的关系，顺利推断出“a中盐酸浓度大，反应速度快，产生氢气的速度快，瓶内气压增大快”。但第二种因素仅依据题干就较难想到了。此时学生则应该仔细“对比a、b曲线”，a、b曲线的不同点是a曲线迅速增大，共同点则是两条曲线都是先增大再减小，且b曲线在实验结束后降幅较小，a曲线有一段明显的气压下降。这就有利于学生逆推归纳，两组反应均放热，且a曲线表示的反应放出的热量更多，即镁与盐酸反应放热，盐酸浓度越大反应越剧烈，单位时间内放出的热量更多，体系内气压增大越快、越明显。

二、数字化实验的作用

1.数字化实验作为现代化信息技术，可以实时监测化学反应过程中某些因素的变化，并转化为直观的、可监测的数据信号，实现定性实验定量化、实验变化过程的可视化和精确化，引导学生从新的角度去认识化学实验。

2.数字化实验加入试题后，学生通过观察曲线的变化趋势和转折点，推测所对应的化学变化，从动态的角度认识化学反应。上述对试题中曲线变化特点的分析，既是引导学生去认识实验过程中实验操作会对实验的影响，也是引导学生整合已学化学知识的内容，完善认识结构。

3.数字化实验有助于提高试题的深度和广度。初中化学作为高中化学的基础，更好的衔接初高中化学知识也应该是每个初中老师共同思考的问题。在各市的中考题中，也都有将高中知识“迁移”到中考试题中。但如果只是给出“查阅资料”这样的信息提示，不免有些生硬，数字化实验则为这样的高中知识下移考核提供了契机。

[参考文献]

[1]黄海峰.基于核心素养理念下化学运用能力培养分析[J].新课程（中学），2019（04）.

[2]刘静松.应用压强传感器探究氢氧化钠和二氧化碳的反应[J].化学教学，2019（02）.

（作者单位：南京市竹山中学，江苏 南京210000）