浅谈初中传统实验与数字化实验的对比

浅谈初中传统实验与数字化实验的对比

吴耀勺

晋江市英林中学

摘 要：化学是一门重要的学科，是学生今后学习理科知识的开端，对学生今后全方位的发展具有重要的意义。随着课程教育的不断改革，现代信息技术的发展，数字实验在初中化学教学中得到进一步应用。与传统实验相比，数字实验有许多优势。作为一名化学教师，在新课程的实践过程中，需不断地优化化学教学的艺术，特别是实验的艺术。以酸碱中和反应为例，进行传统实验和数字化实验的实验对比，总结两种不同类型实验的优缺点，最后对初中化学教学中实验类型的选择提出建议。

关键词 初中化学；数字化实验；

一、意义

1．教学模式和教学方法的相互依从和转变，对学生的信息化学热情的促进作用让学生体验到传统实验的艰辛快乐和传统实验在化学发展过程中的作用，更让传统实验在数字化实验的加持下发出别样的光彩。

2．带领学生学习基本的实验技能，化学实验室进行科学探究的重要方式，学生具备基本的化学实验技能，是后续学习化学和进行化学实验探究活动的基础，也是以后学习化学各方面知识的保证。初三年是首次接触化学学科，学生学习化学知识兴趣的建立，是学生做的各种实验，出现的神奇的化学现象，引导学生体验到活动探究的乐趣和学习成功的喜悦。

3.教材中的部分实验，在传统实验显示不出来具体的数据。比如说空气中的二氧化碳的具体含量的数值。人体呼出的气体中二氧化碳如何的数值，可以用数字化实验弥补和解决传统实验中的不足。让学生在传统实验中体验到科学探究的不容易，在数字化实验中体验到科学探究方法和技术的进步，激发学生学习的热情，树立积极的、乐观的科学探究信念和科技发展对科学探究的促进相互作用。

二、概念和流程

初中化学传统实验是利用常规仪器，运用规范的实验操作，让学生学会规范操作的技巧和技能，养成良好的实验习惯。指导学生如何正确观察化学实验现象、准确对化学实验进行分析、获取正确实验结论。

数字化实验系统，是以计算机、实验软件、传感器、数据采集器为主的一套完整的实验设备。数字化实验又名“手持技术”，英文名称简写为DIS.lab由于数字化实验的仪器和设备使用体积轻巧，携带方便，采集的数据非常精确，由此，又叫掌上实验室。它的工作原理是利用传感器把从外部感应到的物理量通过电信号的形式传输到数据采集器，数据采集器将信号规范整合后传到数据处理系统进行实时分析、统计、拟合等处理。通过学习、使用数字化实验的实验教学，不但可以加强学生的学习兴趣，还让教师的专业素养不断提升。近年，在中小学实验教学中，数字化实验的应用的越来越广。此外，福建省中考实行了省考，试题已经恰当地与高中化学教学进行了接轨。由此，在初中使用数字化实验教学，也是加强初高中的衔接。让学生逐步了解、深入衔接核心素养的要求。

三、探究酸碱中和反应

以酸碱中和反应为例，进行传统实验和数字实验的对比，实验设计如下。

1）“酸碱中和反应”传统实验

实验步骤：①取 10 ml 0.1 mol/L 的氢氧化钠溶液倒入烧杯中，滴入 1 ～ 2 滴酚酞；②在滴定管内加入 0.1 mol/L的稀盐酸，将滴定管固定在铁架台上；③打开滴定管活塞， 向烧杯中逐滴加入 0.1 mol/L 的稀盐酸，每滴一次就搅拌一次，直至红色突变为无色为止。

2）“酸碱中和反应”数字实验----温度传感器

实验步骤：①取 10 ml 0.1 mol/L 的氢氧化钠溶液倒入烧杯中，滴入 1 ～ 2 滴酚酞，将烧杯置于磁力搅拌器上；②在滴定管内加入 0.1 mol/L 的稀盐酸，将滴定管固定在铁架台上，连接好温度传感器、数据采集器和计算机；③打开滴定管活塞和搅拌器，向烧杯中逐滴加入 0.1 mol/L 的稀盐酸，启动软件，开始测定温度，绘制温度变化曲线。

3）“酸碱中和反应”数字实验---- pH传感器

实验步骤：①取 10 ml 0.1 mol/L 的氢氧化钠溶液倒入烧杯中，滴入 1 ～ 2 滴酚酞，将烧杯置于磁力搅拌器上；②在滴定管内加入 0.1 mol/L 的稀盐酸，将滴定管固定在铁架台上，连接好pH传感器、数据采集器和计算机；③打开滴定管活塞和搅拌器，向烧杯中逐滴加入 0.1 mol/L 的稀盐酸，启动软件，开始测定pH值，绘制pH变化曲线。

四、数字实验的优缺点

在“酸碱中和反应”实验中，传统实验操作简单，但是重复的滴定和搅拌操作易消耗学生的耐心，有可能错过变色点，同时也容易让学生形成滴定终点“恰好变色”就是“恰好完全反应”等错误观点。数字实验仪器使用较多，但节省了人工操作，学生的注意力可以集中于曲线的生成过程和溶液的颜色变化；同时，曲线的精确绘制也避免了“恰好变色”就是“恰好完全反应”等错误观点的形成，还可以争取让学生认识到最高温度、pH=7的时刻才是中和反应的终点。在此基础上，学生可以进行合理推导，进一步探索酸碱溶液稀释过程中的 pH 变化，并用实验加以佐证，帮助理解温度、 pH 的变化规律，掌握教学重难点。

五、思考

活动与探究：要不要创新成为数字化实验？

观察与思考：怎样创新为数字化实验？

传统实验、数字化实验对比取舍?

化学数字化实验可以使许多定性实验转变为定量实验成为可能；

化学数字化实验能够更好地弥补传统化学实验一些不足之处；

化学数字化实验在可操作性、时效性等方面更且有优势。

以传统化学实验为主，以恰当化学数字化实验为辅。以化学数字化实验为主，以传统化学实验为辅。

不抛弃传统实验 传统实验中学生动手操作，参与体验程度高，对于动手能力和观察能力的培养作用是不可替代的。部分传统实验为定量实验，实验中获取的实验数据与数字化实验相比，只有数量和精度的差别，实验结论基本一致。对于此类实验，应继续坚持传统实验的方法，避免资源浪费。积极使用数字实验 数字实验是定量研究，不受气温等因素影响。对于存在较大缺陷的传统实验，建议采用数字实验的方式，或数字实验与传统实验结合的方式进行授课，引导学生进行实验方案的设计，最大限度地丰富学生的学习体验，提高学生的自主探究能力。只有将传统化学实验与数字化实验配合使用，才能充分发挥各自的优势，取长补短、相得益彰。

参考文献

教育部 .义务教育化学课程标准（2011年版）[S].北京: 北京师范大学出版社 ,2011.

严西平 , 钱蕙 . 初中化学数字化实验的探索 [J]. 化学教学 ,2013(12):48-50.

王军海.多媒体在初中化学实验设计的实施与策略[J].中国信息技术教育，2014（2）：101-101.