數(shù)字化化學(xué)實驗應(yīng)用于化學(xué)實驗教學(xué)的反思

PAGEPAGE1化學(xué)學(xué)科創(chuàng)造性實施國家課程材料數(shù)字化化學(xué)實驗應(yīng)用于化學(xué)實驗教學(xué)的反思汪明微廣州市天河中學(xué)數(shù)字化化學(xué)實驗應(yīng)用于常規(guī)教學(xué)的應(yīng)用面現(xiàn)必修I和必修II共有探究問題40個，其中有關(guān)實驗探究的有23個，可以設(shè)計用數(shù)字化實驗設(shè)備的主要集中定量實驗。部分定性實驗也可以用數(shù)字化實驗來實現(xiàn)，例如油脂水解效果就可用電導(dǎo)率探頭測定導(dǎo)電率來推斷水解程度。目前我校已自主開發(fā)了十多個案例（編寫了天河中學(xué)校本教材），并應(yīng)用于教學(xué)實際中。與傳統(tǒng)實驗的學(xué)習(xí)效果對比1、學(xué)習(xí)興趣：有利點：新的技術(shù)必然帶給學(xué)生新的驚喜，學(xué)生發(fā)現(xiàn)原來很多定性的化學(xué)實驗結(jié)果事實上是可以測量的，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣必然會大大提高。學(xué)生可以實時監(jiān)控和采集不同時間的數(shù)據(jù)，通過對比分析等多種數(shù)據(jù)分析方法，得出結(jié)果或結(jié)論。這種探究活動豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)方法，有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)水平和質(zhì)量，提升學(xué)生的總結(jié)和歸納能力。不利點：有興趣不一定表示就是對實驗過程和方法有興趣。（1）正如我校羅可熙老師在論學(xué)生適應(yīng)性的時候分析的一樣，學(xué)生要對新技術(shù)要有一定的適應(yīng)時間。在實驗初期，學(xué)生關(guān)注實驗儀器更多于實驗本身，實驗的關(guān)注點被轉(zhuǎn)移。（2）由于數(shù)字化實驗設(shè)備數(shù)據(jù)的采集是采用了很多光電原理來轉(zhuǎn)換，因此解釋這些原理本身就需要教師要花較多的時間，從另一方面也會淡化主干學(xué)習(xí)效果，轉(zhuǎn)移了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。2、常規(guī)實驗操作數(shù)字化實驗設(shè)備的引入一方面是減少了煩瑣的實驗操作，學(xué)生更有利于關(guān)注實驗原理的思考；但另一方面，我們在實踐中也出現(xiàn)由于部分實驗改進了方式，學(xué)生對許多傳統(tǒng)實驗基本操作不過關(guān)的現(xiàn)象。如學(xué)生在中和滴定時改用對圖形求倒的方式來計算中和點，這樣學(xué)生對中和滴定傳統(tǒng)方式的最關(guān)鍵的中和點判斷的實驗操作掌握相對就較差，在現(xiàn)在的紙筆考試中反而考得是傳統(tǒng)的方式，結(jié)果學(xué)生得分率極低。在實際上本部分內(nèi)容時只能采用補救措施，分兩步走：先要用傳統(tǒng)方式做一次，抓操作細節(jié)；再面用數(shù)字化實驗設(shè)備做一次，抓研究分析方法。3、學(xué)習(xí)成績通過平行班對比分析，應(yīng)用數(shù)字化實驗的同學(xué)在實驗得分點上去未應(yīng)用的學(xué)生有明顯提高，特別是在數(shù)據(jù)處理和分析能力方面有顯著的優(yōu)勢。但在實驗基本操作方面，雖采取了補救措施，得分仍相對較低。對學(xué)生調(diào)查并仔細分析各教學(xué)環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)，核心問題是課時問題，有效的課時內(nèi)在探究活動上花費較多時間，在基本操作方面的教學(xué)相對就薄弱了很多。探究活動是需要用時間來做保障的。4、實驗的有效性數(shù)據(jù)收集過程中“如何選取采集數(shù)據(jù)點？”，“數(shù)據(jù)是否真實有效？”對于傳統(tǒng)實驗的是最困難的。以中和滴定為例，中和點的判斷誤差極大，學(xué)生對中和滴定曲線的繪制也是非常困難，學(xué)生在中學(xué)階段最害怕的就是這個定量實驗。又如定量實驗—《配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液》，教師非常難監(jiān)控最后配成的溶液濃度是否符合要求，只能看是否與刻度線相切這一種方式，在要求嚴格的教師面前，甚至出現(xiàn)學(xué)生偷偷倒掉過量的溶液再重新定容到刻度線的情況。利用數(shù)字化實驗，基本可真實再現(xiàn)每一個時段你在實驗中的數(shù)據(jù)，對分析實驗中誤操作和誤差分析取到了重要作用。如在比較不同酸堿度對油脂水解的影響因素時，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)電率不穩(wěn)定，上下起伏很大，仔細檢查才發(fā)現(xiàn)是油脂過多導(dǎo)到電導(dǎo)率儀有時接觸不到溶液。最后減少油脂的量，數(shù)據(jù)比較穩(wěn)定。再用其它酯類做對比分析，發(fā)現(xiàn)乙酸乙酯的水解效果最好。三、取得了一些成果1、案例集——校本教材《數(shù)字化化學(xué)實驗》[在高一高二作為選修II課程]2、課例獲獎：《水的電離和溶液的PH值》教學(xué)設(shè)計獲區(qū)一等獎《影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素探究》獲省一等獎3、論文情況汪明微《數(shù)字化實驗設(shè)備對化學(xué)探究活動的影響》省一等獎王學(xué)兵《數(shù)字化實驗設(shè)備應(yīng)用于化學(xué)實驗教學(xué)的反思》4、成果交流情況(1)2005年8月北師大珠海分校和省電教站組織的“廣東省信息技術(shù)與學(xué)科整合高級研討班”作專題報告(2)2005年廣州市樣本學(xué)校教育設(shè)備會議上作“同器未必同功”的專題報告(3)2005年11月在廣東省化學(xué)最優(yōu)教學(xué)課題會議上，就《數(shù)字化實驗設(shè)備對化學(xué)探究活動的影響》作專題報告問題中的反思現(xiàn)實中實驗技術(shù)的改進和傳統(tǒng)的中學(xué)實驗基本操作間的矛盾如何有效解決？這是一個永恒的話題，前些階段聽市教研員講了一個好笑的事情，組織全市的青年化學(xué)教師進行化學(xué)實驗大賽，結(jié)果大多數(shù)教師實驗操作都存在這樣和那樣的問題，這來教中學(xué)生，存在的問題有大了。這種現(xiàn)象也折射出一個問題，是不是大學(xué)對實驗操作教學(xué)就不管呢？究其原因，關(guān)鍵在于大學(xué)已和科技發(fā)展同步了，本身用傳統(tǒng)實驗操作的機會就少，中學(xué)所學(xué)的化學(xué)儀器和基本操作基本還停留在十九世紀末和二十世紀初的水平，在大學(xué)時應(yīng)用過少，畢業(yè)后自然就應(yīng)用“生澀“啦。我們很欣喜的見到，在高中新課標和教材中引入了新型的研究儀器如pH計等，逐步在跟上科技的腳步，但由于要照顧教育經(jīng)費的不公平情況，傳統(tǒng)實驗操作在此方面有明顯優(yōu)勢。在各種大型考試中，傳統(tǒng)實驗操作仍占大頭。學(xué)生實驗基本操作仍需補救措施。實驗探究活動中有效性的控制？如何減少學(xué)生在實驗中關(guān)注技術(shù)和設(shè)備多于實驗本身的問題。如何減少部分女生對技術(shù)的恐懼問題？我?，F(xiàn)采取了以下處理方式：雖然設(shè)備連電腦測出的數(shù)據(jù)效果明顯，但由于連接需要時間，操作電腦又會影響學(xué)生對實驗本身的關(guān)注，所以直接用數(shù)據(jù)采集器測量并存儲在數(shù)據(jù)采集器上。分析時可在數(shù)據(jù)采集器上也可以連接上電腦上分析。在實際教學(xué)中，我們采用一臺手提在講臺，學(xué)生陳述自已探究成果時，用數(shù)據(jù)采集器連上教師手提展現(xiàn)的方式。如何減少數(shù)字化實驗設(shè)備存在的部分測量誤差？對實驗員提出了較高素質(zhì)方面的要求？數(shù)字化實驗設(shè)備都存在一個校準問題，如pH計就要在pH