利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)拓展初中化學(xué)課程.doc

利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)拓展初中化學(xué)課程 江蘇省蘇州市相城區(qū)東橋中學(xué)（215000）沈銀行 初中化學(xué)教學(xué)要注重對(duì)學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)，以數(shù)字化手持技術(shù)為依托，在教學(xué)過程中滲透數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，以客觀的數(shù)據(jù)突破微觀與宏觀之間的關(guān)系構(gòu)建，并拓展化學(xué)課程資源，將化學(xué)知識(shí)與生活、生命、環(huán)境保護(hù)等課程資源相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，理解科學(xué)的本質(zhì)，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。 化學(xué)是在原子、分子水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其應(yīng)用的一門基礎(chǔ)自然科學(xué)。義務(wù)教育階段的化學(xué)課程是科學(xué)教育的重要組成部分，其基本理念就是要為學(xué)生創(chuàng)設(shè)體現(xiàn)化學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境相互關(guān)系的學(xué)習(xí)情境。在義務(wù)教育化學(xué)課程的教學(xué)過程中，微觀與宏觀之間關(guān)系的構(gòu)建一直是化學(xué)教師努力突破的重難點(diǎn)。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室不僅為教師突破微觀與宏觀之間關(guān)系構(gòu)建的教學(xué)重難點(diǎn)提供了幫助，同時(shí)也更有利于幫助學(xué)生構(gòu)建從微觀視角思考宏觀世界的化學(xué)觀念，拓展和豐富了化學(xué)課程資源，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。 教育既是藝術(shù)，也是一門科學(xué)。但因?yàn)槿鄙倭丝茖W(xué)的思維，缺乏數(shù)據(jù)、做法和實(shí)證，使教育陷入了感性的經(jīng)驗(yàn)主義的泥沼。而將數(shù)字化技術(shù)滲透到化學(xué)教學(xué)中，可以將微觀的知識(shí)和問題通過具體的數(shù)據(jù)加以體現(xiàn)，增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，并通過數(shù)據(jù)采集過程培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。為充分發(fā)揮數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在初中化學(xué)教學(xué)中的重要作用，我們不僅設(shè)計(jì)了能夠滲透數(shù)字化技術(shù)的學(xué)生實(shí)驗(yàn)，還組織興趣小組，結(jié)合學(xué)生已有的知識(shí)基礎(chǔ)和學(xué)校的地域特點(diǎn)，拓展化學(xué)課程資源，努力將化學(xué)知識(shí)與學(xué)生的生活、環(huán)境等相結(jié)合，體現(xiàn)了“學(xué)生是課程的主體，是課程的有機(jī)組成部分，新課程要以提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為宗旨”的課程建設(shè)理念。 1讓數(shù)字化實(shí)驗(yàn)融入生活實(shí)際拓展生活課程 滬教版義務(wù)教育教科書化學(xué)9年級(jí)上冊(cè)P46“練習(xí)與實(shí)踐”中，有這樣的一道思考題：我們已經(jīng)知道，呼吸作用產(chǎn)生二氧化碳。你能否設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證呼吸作用確實(shí)產(chǎn)生了二氧化碳?xì)怏w？題中還給出了一組數(shù)據(jù)：吸人的空氣中（按體積分?jǐn)?shù)計(jì)算）氧氣占21%、二氧化碳占0.03%；呼出的氣體中氧氣占16%、二氧化碳占0.4%。常規(guī)的問題解決方案是讓學(xué)生設(shè)計(jì)一組對(duì)比實(shí)驗(yàn)：取兩支試管，分別倒入少量澄清石灰水，第一支試管用洗耳球通過導(dǎo)管向澄清石灰水中鼓入空氣，第二支試管讓學(xué)生直接通過導(dǎo)管向澄清石灰水中吹氣。結(jié)果，第二支試管中的澄清石灰水變渾濁。由此證明，呼出的氣體中二氧化碳含量比空氣中的高，但具體的數(shù)據(jù)通過實(shí)驗(yàn)過程無(wú)法得出。如果將數(shù)字化技術(shù)引入到該實(shí)驗(yàn)過程中，具體的數(shù)據(jù)都會(huì)在實(shí)驗(yàn)的過程中體現(xiàn)出來(lái)，再結(jié)合學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作過程中觀察到的現(xiàn)象，就能夠使學(xué)生跳出感性的經(jīng)驗(yàn)主義的泥沼，對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解就會(huì)進(jìn)一步加深，并能夠形成客觀而豐富的體驗(yàn)，從而培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維。操作過程為：先將數(shù)據(jù)采集器連接到電腦上，再將氧氣傳感器和二氧化碳傳感器同時(shí)連接到數(shù)據(jù)采集器上。然后取兩只大號(hào)的保鮮袋，向其中吹氣（收集呼出的氣體），設(shè)置“以時(shí)間為基準(zhǔn)”，開始計(jì)時(shí)后先用傳感器在空氣中測(cè)定一組數(shù)據(jù)，然后將傳感器插入保鮮袋中，觀察曲線的變化。測(cè)得的結(jié)果如圖1所示。 上述兩條曲線可以清晰地反映出空氣中氧氣和二氧化碳的含量與呼出氣體中氧氣和二氧化碳的含量的變化，同時(shí)將相關(guān)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出來(lái)。這樣的學(xué)習(xí)方式可以使學(xué)生跳出通過主觀現(xiàn)象來(lái)理解知識(shí)的經(jīng)驗(yàn)主義傾向，對(duì)學(xué)生理解和掌握呼吸作用的實(shí)質(zhì)必將起到積極的促進(jìn)作用。 2用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)促進(jìn)自我保護(hù)拓展生命課程 二氧化碳在空氣中的含量雖然只有0.03%，但作為光合作用的原料，其作用是非常重要的。二氧化碳的含量增多，會(huì)對(duì)人的健康甚至生命產(chǎn)生影響。教科書在涉及二氧化碳與人體健康的內(nèi)容時(shí)，有這樣一段描述：當(dāng)空氣中的二氧化碳超過正常含量時(shí)，會(huì)對(duì)人群產(chǎn)生有害的影響，所以在人群密集的地方應(yīng)該注意通風(fēng)換氣。在進(jìn)入可能含有較多二氧化碳?xì)怏w的地方之前，應(yīng)檢驗(yàn)該地的二氧化碳含量，以免危害到人的健康。教科書中還給出了具體的數(shù)值，見表1。 教室作為學(xué)生接受知識(shí)的主要場(chǎng)所，正是人群密集的地方，當(dāng)冬天氣溫比較低的時(shí)候，學(xué)生往往不愿意開窗通風(fēng)。這種長(zhǎng)時(shí)間不通風(fēng)造成教室內(nèi)二氧化碳超過正常值的現(xiàn)象是比較普遍的，只是學(xué)生沒有通過客觀的數(shù)據(jù)加深對(duì)這一問題的認(rèn)識(shí)，從而忽視了問題的存在。為呼吁我校的學(xué)生主動(dòng)為自己創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，提高生命質(zhì)量，化學(xué)興趣小組的學(xué)生利用傳感器做了兩組實(shí)驗(yàn)。第一組實(shí)驗(yàn)選擇教室中間和教室外走廊兩個(gè)地點(diǎn)，測(cè)試時(shí)間為25min，測(cè)定的內(nèi)容為氧氣和二氧化碳含量的變化情況對(duì)比，具體數(shù)據(jù)見表2。 第二組實(shí)驗(yàn)則直接在臨近下課的時(shí)候，在教室內(nèi)外同時(shí)測(cè)定一組數(shù)據(jù)，具體數(shù)據(jù)如下：教室內(nèi)，氧氣含量為15.85%，二氧化碳含量為0.312%；教室外，氧氣含量為21.05%，二氧化碳含量為0.035%。 上述兩組實(shí)驗(yàn)中所提供的數(shù)據(jù)，我校已經(jīng)在校園網(wǎng)上公布。數(shù)據(jù)的說(shuō)服力是最有效的，現(xiàn)在，各班都成立了教室環(huán)境保護(hù)志愿小組，負(fù)責(zé)督促本班學(xué)生課間必須到教室外活動(dòng)，教室的門窗都打開，每節(jié)課中間必須至少通風(fēng)一次。 3用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)環(huán)保意識(shí)拓展環(huán)保課程 蘇州是水域密布地區(qū)，素有“東方威尼斯”的美譽(yù)。本校所處的區(qū)域，周圍有漕湖、春申湖兩大湖泊，黃埭塘、東橋大寨河兩條河流。這些水域資源直接影響居民的日常生活。但由于工業(yè)的快速發(fā)展，導(dǎo)致部分水域受到污染，東橋大寨河就屬于污染的重災(zāi)區(qū)。保護(hù)水源就是優(yōu)化我們的生存環(huán)境，所以，對(duì)水質(zhì)的檢測(cè)自然成了學(xué)生關(guān)注的話題?；瘜W(xué)興趣小組的學(xué)生利用自己的休息時(shí)間采集水樣，在教師的指導(dǎo)和幫助下，他們對(duì)所采集的水樣進(jìn)行分析和研究，對(duì)水樣的pH、含氧量、導(dǎo)電率3項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)定，數(shù)據(jù)如圖2所示。 采集水樣過程中，學(xué)生已經(jīng)對(duì)采集點(diǎn)進(jìn)行了實(shí)地勘察，發(fā)現(xiàn)漕湖的水質(zhì)最好，黃埭塘的水流速度最快。對(duì)水樣的數(shù)據(jù)分析主要以漕湖作為參照標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)生得出的結(jié)論是：流水的含氧量相對(duì)較高，適宜水生動(dòng)物的生存，教科書中也明確了“水中溶有水生生物所必需的氧氣”；導(dǎo)電率升高是由于工業(yè)用水中含有的大量離子未經(jīng)處理就排入水域，其中包括一些有毒的離子，致使水生生物的大量死亡，所以東橋大寨河的水有明顯的異味，并且沒有水生生物的存在。值得慶幸的是，興趣小組的學(xué)生將所測(cè)得的數(shù)據(jù)呈送政府環(huán)保部門，得到了政府部門的充分認(rèn)可，并且黃埭鎮(zhèn)政府已經(jīng)將東橋大寨河的改造工程列為xx政府實(shí)事工程之一，并且聘請(qǐng)我校學(xué)生作為環(huán)保志愿者，定期檢測(cè)水質(zhì)，所提供的數(shù)據(jù)將作為政府勒令相關(guān)企業(yè)整改的直接依據(jù)?？吹阶约旱难芯砍晒诃h(huán)保事業(yè)中得到應(yīng)用，同學(xué)們欣喜之余，也更加熱愛化學(xué)，有的甚至表達(dá)出將來(lái)要從事化學(xué)研究的心聲。 我們強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)化學(xué)需要進(jìn)行科學(xué)探究，就是指為學(xué)牛創(chuàng)造機(jī)會(huì)產(chǎn)生和評(píng)價(jià)對(duì)自然世界