初中化学数字化实验校本化研究初探
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摘 要：数字化实验已经越来越多地出现在化学学习中，文中从学生适应信息化社会、突破初中化学教学中的重难点以及数字化校本课程开设等三个方面，探讨了数字化实验在校本化研究中的案例，思考了数字化实验的校本化研究给学习所带来的变化与意义。
关键词：数字化实验;初中化学;校本化研究;研究性学习
化学是一门以实验为基础的学科，实验是学习化学的一条重要途径。当代社会处于大数据时代，信息技术与学科课程整合已经成为当前国际基础教育改革的趋势与潮流。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》中就指出：信息技术对教育发展具有革命性影响，必须予以高度重视。2011版课标在教学建议中强调了“教师尤其要注重有效发挥现代信息技术的作用”的要求。一些版本的教材和近几年南京市中考试卷中均出现了数字化实验的内容。数字化实验将定性实验变为定量实验，通过多媒体交互系统收集数据、处理数据并描绘图线，对于一些复杂精确的数据处理更为高效和便捷;更重要的是能够面向全体学生，数字化实验让学生更加关注实验及其变化过程和结果分析，为完成学习方式的改变与多样化，学生的自主探究钻研，师生的广泛体验、合作和交流提供了大量时间。使得课堂学习更加的多元化，学生的思维更加活跃，也提高了学生模型认知能力和科学探究意识。
一、 数字化实验有利于学生适应社会、提高综合素质
当代学生从出生起便接触到数字化工具，互联网、手机、微信、QQ等已成为他们生活中必不可少的东西，根据时代的发展，在初中化学教学中必然会引入数字化实验，这是时代的产物。数字化实验本身便是一个较为前沿的科学技术，通过它可以有效地将信息技术与传统实验课程进行整合。它是以真实实验为基础，通过各种传感器替代部分传统的仪表，将实验数据采集之后交由计算机分析处理，能够更加清晰、明确地展示实验现象，揭示实验规律的实验手段。从实验组成结构来看，数字化实验包括数字化传感器（图1）、数据采集器（图2）、计算机和实验软件包四个部分。
在实验的过程中，学生要学会计算机的操作、学会对计算机模拟图像的认知和处理，要学会使用传感器等新技术，现在很多数字化實验仪器的采集器还配有液晶显示屏，传感器所采集的实验数据，可以直接在显示屏上显示，实时进行实验数据分析，得出实验结论。所以通过数字化实验，不仅可以让学生提高对信息的处理能力，提高对数据的处理能力，提高问题的提出与解决能力，也能让学生更多地接触到科学与技术，提高对新技术的接受与使用能力，从而提高学生的科学素养，提高对信息社会的适应能力。
二、 数字化实验有利于突破实验教学中的重难点
初中阶段常用的传感器有：浊度计、滴数计、pH、二氧化碳、氧气、溶解氧、气压、温度、高温传感器、电导率、溶液中的离子等一系列传感器。通过这些传感器，可以完成很多初中阶段的化学实验，如氧气、二氧化碳等气体制备和性质的实验，酸碱盐性质的实验等。
借助于数字化实验仪器，可以及时生成实验数据并转化成图表，这可以将原本学生不易理解的一些微观的变化或是无明显现象的实验，转化为具体直观的图像。
例如我们在酸碱盐的复习中，经常会做到碳酸钠溶液与盐酸反应的问题。当我们将碳酸钠溶液加入盐酸中可能不会立刻出现气泡，其原因是在碳酸钠溶液中滴加少量稀盐酸时，首先生成的是碳酸氢钠和氯化钠，此时并没有二氧化碳气体生成，只有在碳酸氢钠再和稀盐酸反应时，才会产生二氧化碳，这时才能看到溶液中有气泡产生。对于这个反应的原理，如果通过数字化实验将实验中pH和二氧化碳体积进行比较，更易于学生去理解。
课题组今年的酸碱盐复习课中，便运用了数字化实验完成了对该实验的分析，起到了较好的效果（图3）。
通过图3的对比，可以发现当pH下降时，并没有气体产生，说明反应已经发生但未产生二氧化碳。当pH第二次下降时，才出现了二氧化碳气体。这充分说明反应是分两个阶段进行的，通过直观的数据，学生能够更好地认识碳酸钠溶液与稀盐酸反应的实质，对解决教学难点起到了很好的促进作用，有利于学生更好地理解化学变化的实质。
此外不易观察到的现象，如溶液中离子间的反应、无色气体的浓度变化等，均可借助数字化传感器以及实验中的数据处理软件，通过图像图表的形式显示在显示器上，让学生直观看到实验结果，使晦涩难懂的化学原理很容易的接受，这样就可以快速突破难点，实现教学目标。
三、 开设数字化实验校本课程，拓展学生学习内容
数字化实验具有直观性、快捷性等特点。有的实验原本需要较长时间才能观察到现象，通过数字化实验仪器，可以在较短时间内甚至立刻观察到现象，且通过数据图表的展现，变得更加直观，这样有利于初中学生对化学实验的探究。课题组在学生中开设了《水火传奇》校本课程，在校本课程中让学生研究不同的催化剂对化学反应速率的影响、水果电池、浓硫酸的吸水性、酸雨的测定、暖宝宝中铁粉与氧气的反应、水质的测定等（图4、图5），将化学学习由课堂拓展到课外、由书本延伸到生活中，培养学生发现问题、解决问题的能力。
通过校本课程所开设的研究性学习，使得学生的学习内容更加丰富和多元化，不仅解决生活的化学问题，更使学生拓宽了视野，提高对知识的运用能力。使学生开展真正意义上的探究成为可能，从而达到提高学生的科学探究与创新意识，培养他们科学态度和社会责任意识。
通过对数字化实验的校本化研究，使初中化学实验从定性分析到定量研究，让抽象概念转化为直观图像，让化学学习拓展延伸，这不仅是教学的进步，也是为学生学习提供了更好的平台和技术支持，为学生的终身学习奠定了良好的基础。
参考文献：
[1]唐晓君，路莹，刘娜，等.协同创新共建共享精品资源共享课机制的研究与实践[J].教学研究，2015（3）.
[2]中华人民共和国教育部.义务教育化学课程标准[M].北京：北京师范大学出版社，2011：27.
[3]孙宏根.刍议中学数字化实验室建设[J].中国教育技术装备，2011（2）.
[4]朱纷.初中化学学业评价与质量分析的研究[M].南京：江苏美术出版社，2012.
[5]杨剑春.课程标准的教学解析和实施建议[M].南京：江苏教育出版社，2012.
作者简介：司璐璐，江苏省南京市，南京市科利华中学;朱纷，江苏省南京市，江苏省教学研究室。
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