开发数字化实验校本课程培养化学核心素养探究

作者:未知

   摘 要:教师开发数字化化学实验校本课程,可以提高教学效率,培养学生化学核心素养。教师可从结合传统实验操作、让学生关注数字化实验本身的价值、考虑数字化实验测量误差进行校准探究等方面入手,探索如何开发数字化实验校本课程。
   关键词:高中化学;数字化实验;校本课程;核心素养
   中图分类号:G421;G633.8 文献标志码:A 文章编号:1008-3561(2019)11-0039-01
  数字化实验作为一种全新的实验方式,现在已逐步进入中学化学课堂。数字化实验,是指基于计算机平台的使用,以真实的实验为基础完成的实验,包括仿真实验、借助传感器的实验以及多媒体展现的实验。与传统的实验相比,它具有实验结果更真实精确、实验效率更高、实验过程更易于观察等优点。数字化实验固然有很多优点,但是其缺點也不容忽视,如弱化学生的实验操作、容易使学生忽略实验本身、容易产生实验误差等,因此化学教师在开发数字化实验校本课程时必须取长补短,对其高效运用。
   一、结合传统操作,辨析探究
   数字化实验固然能够简化学生的实验操作,让学生把更多心思放在实验原理和实验的精确数据上,但有的实验在考试中却往往更侧重实验操作步骤,这样一来数字化实验反而弊大于利,因此教师应该结合传统操作,引导学生辨析探究。
   例如,教学“离子反应”这一内容时,教师会讲到酸碱中和反应,而这涉及一个非常重要的实验——“酸碱中和滴定实验”。这个实验如果采用数字化实验的形式展示给学生,就是用仪器与pH传感器来绘制pH变化曲线,让学生感受酸碱反应并快速求出中和点,以利用C标V标=C待V待这个公式求出溶液的物质的量浓度。但考虑到在考试中这个实验考得更多的是具体的实验过程与实验操作步骤,如用碱滴定酸时通常采用什么试剂、是什么原因,用酸滴定碱时用什么试剂、是什么原因,到达中和点时试剂会有什么样的变色现象,实验中为什么要将气体排出等。教师应该将传统的实验操作与数字化实验结合起来,先带领学生到实验室亲手操作这个实验,让学生掌握每一个实验细节并观察酚酞与甲基橙变色的现象,然后再用仪器向学生展示pH的变化,让他们深刻掌握实验原理。
   在上面的例子中,教师将传统的实验操作与数字化实验结合起来,能够让学生对酸碱中和滴定实验有全面的掌握,进而避免学生出现知识盲区,并能引导学生辨析并深刻地探究这个实验。
   二、关注实验价值,有效探究
   数字化实验对于学生而言是十分新鲜的,能够大大吸引学生的注意力,因此在应用初期教师必须引导学生更多地关注实验本身而非实验仪器,进而让学生实现高效学习。
   例如,教学“原电池”这一内容时,教师会讲解“金属的电化学腐蚀”这一实验。这个实验如果采用传统的操作方法,不仅操作难度极大,而且不容易观测实验数据。因此,教师可以采用数字化实验帮助学生探究该实验。实验是用针筒与压强传感器组成的实验仪器通过计算机来呈现数据,但是与实验本身相比,学生仿佛对实验仪器更感兴趣。于是,教师便让学生们分组到讲台上观察这个实验仪器,并让他们预测实验结果。这样一来,不但满足了学生的好奇心,更将学生的观察重点转移回了实验本身。实验显示,起始的大气压强为101.7kPa,若滤纸为饱和的食盐水,则传感器示数为81.8kPa,若将滤纸换为硫酸,则示数变为121.6kPa。可想而知,压强的变化是因为原电池的正极正在进行吸氧或释放氢气。
   在上面的例子中,对于学生更关注数字化实验仪器这一现象,教师非但没有指责,反而引导性鼓励学生,这不但让学生真正参与、彻底理解了这个实验,更让学生在实验过程中进行了有效探究。
   三、考虑测量误差,校准探究
   数字化实验虽然运用了高科技,但同传统实验一样,实验中的不当操作与实验误差是不可避免的,这也是实验的一部分。因此,教师在开发数字化实验课程的过程中应当考虑到这一点并充分利用,引导学生进行校准探究。
   例如,教学“油脂”这一内容时,教师会讲解“比较在不同的酸碱度条件下油脂的水解的影响因素”这一知识点。在传统的教学条件下,学生只能抽象地学习这个知识点,很难进行实验探究。但是引入数字化实验后,教师可以运用计算机技术设计实验让学生们进行探究。实验中,刚开始仪器的导电率十分不稳定,示数的波动很大,于是教师与学生共同探究原因,发现是因为油脂的量太多,所以电导率仪有时会接触不到溶液。接着,师生便共同进行了校正,然后再进行实验。这样一来,示数就稳定了许多,学生们又进行了很多组不同的油脂的水解,实验结果都算正常。在这个实验过程中,学生们学习到了很多知识。
   在上面的例子中,教师在遇到实验操作上的失误时并没有终止实验,而是与学生共同进行校准探究。这不但提高了课堂效率,也通过让学生化被动接受为主动探究大大提高了他们的学习素质。
   总而言之,在开发数字化实验校本课程的过程中,教师要结合传统的实验操作进行辨析探究,引导学生关注实验本身进行有效探究,考虑到数字化实验也会存在操作不当或实验误差而进行校准探究。教师只要对数字化实验扬长避短,取其精华,就一定会使数字化实验成为化学教学的得力工具,让化学教学更加高质、高效,进而不断提升学生的化学核心素养。
  参考文献:
  [1]高弘.浅析数字化实验系统与新课标实施[J].实验教学与仪器,2009(03).
  [2]张玉娟.数字化实验与化学教学的整合[D].南京师范大学,2010.
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