让数字化实验技术点亮中学化学课堂——中学化学课程数字化实验技术的应用.pdf
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1、2023 9BENQI CEHUA/本期策划本期策划关注引领与主持人语普通高中化学课程标准(2017版2020年修订)指出,“化学教材应精心设计学生必做实验,适当增加微型实验、家庭小实验、数字化实验、定量实验和创新实践活动等,让学生在实验探究活动中学习科学方法,认识科学探究过程,体会、认识技术手段的创新对化学科学的重要价值,形成严谨求实、勇于实践的科学态度,发展实践能力。”为了落实课标要求,解决一线教师教学中的难点和堵点问题,推动数字化实验技术在课堂教学中的常态化使用,本期策划从数字化实验平台的搭建、数字化演示实验具体操作方法、数字化实验教学设计、教师和学生数字化实验能力评价要求(试题)等方面
2、进行了分析,以供一线教师借鉴。栏目主持人田蓓数字化实验是指以真实实验为基础,通过各种传感器替代部分传统的仪表,将采集的实验数据交给计算机处理,能够更加清晰、明确地呈现实验现象,揭示实验规律的实验手段。应用数字化实验技术可以帮助教师解决一些现象不明显、不直观、操作难度较大或计算复杂的一些实验,但大部分教师只是将其用于公开课和赛教中,数字化实验技术还处于“展示”和“应景”状态。其实,导致数字化实验研究热而应用冷的因素有很多,主要原因是教师对传感器测量操作不熟练,觉得传感器使用不方便所致。为了推进数字化实验技术在化学课堂教学中的运用,笔者从整合装备搭建两个好用的数字化实验平台、根据教学目的选择适合运
3、用数字化技术的实验两个方面进行了分析,并分享了一些成功的数字化实验技术运用案例,供一线教师借鉴。一、整合装备搭建两个好用的数字化实验平台在中学化学教学过程中应用数字化实验技术时,教师应积极整合现有的教学装备,搭建两个好用的实验平台(如图1所示)。图1 师生数字化实验平台以朗威品牌为例,如果师生使用的是8.0以下版本的传感器,安装对应软件后要再安装一个补丁才能正常使用。我校于2015年购买了朗威6.5版本的传感器,现在还能正常使用。如果使用中遇到了问题,师生只需关注所购数字化实验装备品牌微信公众号,进入官网下载补丁就可以在电子白板上正常使用了,不会操作的还可以在官网上观看相关视频,也可以与售后联
4、系请求帮助。二、根据教学目的选择适合运用数字化实验技术的实验笔者对义务教育人教版九年级化学上册、下册,人教版高中化学必修第一册、第二册,选择性必修1 化学反应原理 这五本中学化学教材中的实验进行了梳理,发现其中适合运用数字化实验技术的实验约有33个。因此,教师在确定采用数字化实验技术手段完成实验时要注意以下几点。1.全面理解实验设计的意图、原理在化学教学过程中,教师要明确实验研究的方法,根据课标要求结合实验的科学性、直观性、简约性和安全性等基本原则,围绕教学目标和学生的学习选择并设计实验。2.避免复杂的实验组合装置如果教师选用复杂的实验装置,安装占时较长,就会影响教学任务的完成,不利于学生仔细
5、观察实验过程和结果,导致学生难以确定观察重点,从而弱化教材实验原本的作用。3.符合学生的认知规律作为信息技术与实验教学整合的产物,在中学化学教学过程中,教师在应用数字化实验技术时应注意梯度,逐渐推进,从定性实验逐步进阶到定量实验,即测定目标物质有没有具体有多少指定条件下的变化趋势及图像等。让数字化实验技术点亮中学化学课堂中学化学课程数字化实验技术的应用文/田蓓2023 942023 9BENQI CEHUA/本期策划本期策划关注引领与三、数字化实验技术运用案例分享1.运用传感器的入门实验案例演示实验是教师在课堂上进行示范操作和讲解,并指导学生观察和思考的实验。教材中的定性实验对传感器的使用技术
6、要求不高,操作简单,非常适合让学生体验数字化实验技术在化学研究中的应用过程。案例1.酒精灯火焰温度的探究(陕西省2022年和2023年普通高中学业水平考试化学实验操作考试数字化实验试题)。实验目的:探究酒精灯焰心、内焰、外焰的温度。实验原理:酒精灯燃烧时,由于酒精蒸汽与空气接触面不同,燃烧程度不同,火焰不同位置的温度也不同。实验用品:朗威数据采集器(V8.0版本)和朗威8.0版本软件、高温传感器、酒精灯。入门方案A:学会使用高温传感器测量火焰温度。实验操作步骤:(1)连接交互式电子白板、数据采集器和高温传感器,双击朗威软件进入朗威V8.0软件界面,点击“通用软件”电子白板页面自动显示温度数据。
7、(2)点燃酒精灯。操作者手持高温传感器,肘部放在桌面上,通过调整肘部与桌面的夹角调整传感器的高度(不用夹子固定),分别测量灯芯、内焰、外焰的温度。进阶方案B:初步学会测量和运用软件绘制时间温度曲线。实验操作步骤:(1)点击通用软件。电子白板页面自动显示温度数据在组合曲线中添加“时间温度”曲线点击平铺(上面为数据,下为曲线图)点“开始”。(2)点燃酒精灯。操作者手持高温传感器,肘部放在桌子上,通过调整肘部与桌子的夹角调整传感器的高度,测量灯芯、内焰、外焰的温度点击结束点击保存,曲线就可以保存在电脑了。实验结论:焰心温度内焰温度外焰温度(如图2所示)。图2 酒精灯火焰温度注意事项:(1)实验时尽量
8、减少空气流动,稳定酒精灯火焰。在教室里做所得到的曲线肯定是不光滑的,这恰恰反映了真实所在,教师不要纠结于此。(2)通过实验,学生学会了测量酒精灯火焰不同位置温度的方法,知道为什么外焰的温度最高,今后用酒精灯什么位置给试管加热等知识。(3)通过实验,学生知道了酒精灯内焰和外焰交界处的温度最高。案例2.空气中氧气体积分数的测定。实验目的:探究空气中氧气的百分含量。实验原理:通过氧气传感器测量空气中氧气的百分含量。实验用品:朗威数据采集器(V8.0版本)和朗威8.0版本软件、氧气传感器、电脑或交互式电子白板或手机等。实验操作步骤:(1)连接“交互式电子白板+数据采集器+氧气传感器”双击朗威软件进入朗
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