论文部分内容阅读
摘要：
学习化学，主要是基于对化学实验的研究，可以说数字化实验在化学教学中发挥着非常重要的作用。顺应时代的要求，人们开始越来越重视对学生创新思维的培养，而数字化实验教学，正好契合这一教学理念，因此，一定要加强以数字化实验为基础化学教学，对学生的创新思维能力进行培养。本文从数字化实验的优点出发，对创新思维在化学数字化实验中如何培养作了一些探讨。
关键词： 化学；数字化实验；创新思维
【中图分类号】G633【文献标识码】A【文章编号】2236-1879（2018）07-0124-01
一、数字化实验的优点
（一）方便采集数据。
数字化实验可以完成传统实验无法完成的工作，不仅可以连续采集数据，还能显示连续图片，通过数字化实验进行图像分析处理，更加容易找到规律，进行总结，理解实验的整个过程。例如在“中和热的测定”实验中，需要测定并记录混合溶液的最高温度，以传统的实验方法进行测定，受制于仪器的精度不够，在测量温度时，由于温度在随时间变化，观察记录会存在误差。而采用数字化实验，利用温度传感器进行测量，做到了实时测量，极大地减少了误差，而且可以通过图像的形式展现温度曲线的变化，更加便于分析。
（二）快速处理数据。
数字化实验利用先进的计算机技术，实现系统自动控制，加速了数据的采集和处理，并将数据及时转化成图片，实现了数据的可视化，清晰明了，避免了记录数据的繁杂工序，还容易出错，解决了很多传统实验无法解决的问题。
（三） 保证数据精度。
对于数据的精度，数字化实验利用最先进的传感技术实时测量，避免了误差，每测量一个数据，都能及时记录，保证了数据的完整性以及精度要求。
二、数字化实验对学生创新思维能力的培养
以传统的化学实验方法进行教学，虽然也能培养学生的动手实践能力，但出于条件限制，无法对实验过程进行定量分析，量化处理实验结果。若是采用数字化实验，就可以利用传感技术采集整个实验过程的数据。计算机与手持技术仪器，传感器可以准确地测量和传输各种实验的实验参数，确定实验数据通过数据终端传输到计算机，计算机通过软件的配套数据表格的形式和形象，分析和处理。
（一）培养学生获取数据的能力。
使用中学化学数字化仪器，培养学生获取数据的能力。中学化学数字化实验具有不同于传统实验仪器的信息工具和仪器，如传感器、数据采集器、计算机等。传统的实验仪器难以测量和存储大量随时间变化的物理量和数据，实验数据无法快速可视化。信息工具可以解决这一问题，当实验时间长或短，或者需要同时获取多个数据时，传感器和数据收集器可以很好地工作。适当结合传感器和数据采集器采集数据和实时图像来呈现数据，有利于培养学生获取数据的能力，使学生有更多的时间来分析数据和评估，培养学生的思维能力。
（二）培养学生分析化学数据的能力。
利用化学数字实验专业软件，培养学生分析化学数据的能力。电子表格是广泛使用的分析数据的软件。数据可以通过键盘接收或从文件夹输出。电子表格的一个重要用途是可以图形化地分析数据。两个或多个相关数据集可以用直方图或简单的线图表示。例如，学生们使用电子表格来按原子序数显示物质的性质。这使得学生们更容易想象元素周期表中每个主族和每个周期的变化趋势。同时，电子数据表可以帮助学生直观地看到反应产物浓度对反应速度的影响。化学系统的简单模型，如化学平衡，可以用在电子表格中。学生可以在“假设”情况下进行分析。
在《碱溶解与碱溶液的pH变化》实验中，将含有少量水的烧杯中放入pH温度传感器和pH传感器，加入固态烧碱，计算机屏幕将分别出现两个上升的实验曲线，并以数据实时显示温度和pH变化的形式。可以看出，化学数字实验可以对定性实验进行定量验证。
在《化学反应与能量变化》实验中，老师首先让学生们在一个大的试管里把镁条和盐酸反应。通过手触摸试管底部的外壁，学生可以感受到管壁的加热。对于酸碱中和反应，教师通过温度传感器测量盐酸和氢氧化钠溶液、反应温度，通过计算机上的连接数据采集和处理，以并行动态显示的形式在投影上；然后把它们混合在一起，温度上升一个小范围，温度保持不变。从直接感知到仪器的量测，实现了学习水平的飞跃。老师告诉学生，人的感官是有限的，温度变化在小范围内超出了人的感知范围。科学仪器有助于发现科学规律。
在《外界条件对化学反应速率的影响》实验中，将块状大理石和大理石粉末分别与相同浓度的盐酸反应，根据气体产生的速率来判断反应的快慢。而在数字化实验中，采用压力传感器进行实验时，不仅可以观察到反应速率，还能得到直观的数据变化。
中学化学数字化实验应与传统实验进行合理统筹安排。中学化学实验主要从具体的实验数据分析归纳数字实验结论，着重于实验过程中调查和思维能力的培养，和传统的实验往往只是进行定性分析的结果，关注实验的具体操作过程，常见仪器的使用规范和使用，从实验现象的仔细观察和分析现象来看，应该说各有优势。数字实验与传统实验相结合是最理想的教学条件。在中学化学数字实验中取代传统的化学实验方法是不可取的。有两个模型可供参考（1）以传统化学实验为主，辅之以适当的中学数字化化学实验；（2）以中学化学数字化实验为主，辅以传统的化学实验。只有把中学化学数字实验和传统中学化学实验结合起来，才能发挥各自的优势，相互补充。
三、中学化学数字化实验的前景
数字化实验教学主要依靠现代先进的技术结合教学手段达到化学实验教学的目的，将理论化的知识，通过实验展现，再转化为图片，使知识更加容易掌握。特别是像化学这种需要理论与实际结合得课程，很多都是抽象的概念，没有直观的描述是很难理解的，因此，在中学化学教学中应用数字化实验，可以帮助学生对课堂教学有一个直观的认识，获取更多有用的信息，同时，方便学生将在现实生活中获得的成果应用，解决更多的生活问题，调动学生学习化学的积极性，提高学生的探索欲望。
除了在“中和热的测定”教学中可以使用数字化实验外，在很多定量实验中都可以应用，提高了学生的化学实验教学水平，促进学生的综合能力的发展，对教师的教学能力和专业水平也有促进作用。同时数字实验教学在化学教学中的应用，也有利于新课程标准的实现和新课程改革的进展。
将传感器、计算机等信息技术设备在中学化学实验教学中的应用，本身就是一个开放视野，与时俱进的过程，为科学方法和科学精神的培养提供了新鲜的素材。工具的发展是大脑思维的扩展，是手的延伸，是人类文明进步的阶梯。因为有了飞机，人类可以欣赏天空的高度。有了宇宙飞船，人类可以体验太空的奥秘。学生对数字化实验的使用，一定会探索到意想不到的成果。
参考文献
[1]梁荣忠 数字实验在初中物理教学中的应用 教育信息技术 2015.6
[2]呂铎 传递化学思想，感受科技魅力 新课程 2015.4
学习化学，主要是基于对化学实验的研究，可以说数字化实验在化学教学中发挥着非常重要的作用。顺应时代的要求，人们开始越来越重视对学生创新思维的培养，而数字化实验教学，正好契合这一教学理念，因此，一定要加强以数字化实验为基础化学教学，对学生的创新思维能力进行培养。本文从数字化实验的优点出发，对创新思维在化学数字化实验中如何培养作了一些探讨。
关键词： 化学；数字化实验；创新思维
【中图分类号】G633【文献标识码】A【文章编号】2236-1879（2018）07-0124-01
一、数字化实验的优点
（一）方便采集数据。
数字化实验可以完成传统实验无法完成的工作，不仅可以连续采集数据，还能显示连续图片，通过数字化实验进行图像分析处理，更加容易找到规律，进行总结，理解实验的整个过程。例如在“中和热的测定”实验中，需要测定并记录混合溶液的最高温度，以传统的实验方法进行测定，受制于仪器的精度不够，在测量温度时，由于温度在随时间变化，观察记录会存在误差。而采用数字化实验，利用温度传感器进行测量，做到了实时测量，极大地减少了误差，而且可以通过图像的形式展现温度曲线的变化，更加便于分析。
（二）快速处理数据。
数字化实验利用先进的计算机技术，实现系统自动控制，加速了数据的采集和处理，并将数据及时转化成图片，实现了数据的可视化，清晰明了，避免了记录数据的繁杂工序，还容易出错，解决了很多传统实验无法解决的问题。
（三） 保证数据精度。
对于数据的精度，数字化实验利用最先进的传感技术实时测量，避免了误差，每测量一个数据，都能及时记录，保证了数据的完整性以及精度要求。
二、数字化实验对学生创新思维能力的培养
以传统的化学实验方法进行教学，虽然也能培养学生的动手实践能力，但出于条件限制，无法对实验过程进行定量分析，量化处理实验结果。若是采用数字化实验，就可以利用传感技术采集整个实验过程的数据。计算机与手持技术仪器，传感器可以准确地测量和传输各种实验的实验参数，确定实验数据通过数据终端传输到计算机，计算机通过软件的配套数据表格的形式和形象，分析和处理。
（一）培养学生获取数据的能力。
使用中学化学数字化仪器，培养学生获取数据的能力。中学化学数字化实验具有不同于传统实验仪器的信息工具和仪器，如传感器、数据采集器、计算机等。传统的实验仪器难以测量和存储大量随时间变化的物理量和数据，实验数据无法快速可视化。信息工具可以解决这一问题，当实验时间长或短，或者需要同时获取多个数据时，传感器和数据收集器可以很好地工作。适当结合传感器和数据采集器采集数据和实时图像来呈现数据，有利于培养学生获取数据的能力，使学生有更多的时间来分析数据和评估，培养学生的思维能力。
（二）培养学生分析化学数据的能力。
利用化学数字实验专业软件，培养学生分析化学数据的能力。电子表格是广泛使用的分析数据的软件。数据可以通过键盘接收或从文件夹输出。电子表格的一个重要用途是可以图形化地分析数据。两个或多个相关数据集可以用直方图或简单的线图表示。例如，学生们使用电子表格来按原子序数显示物质的性质。这使得学生们更容易想象元素周期表中每个主族和每个周期的变化趋势。同时，电子数据表可以帮助学生直观地看到反应产物浓度对反应速度的影响。化学系统的简单模型，如化学平衡，可以用在电子表格中。学生可以在“假设”情况下进行分析。
在《碱溶解与碱溶液的pH变化》实验中，将含有少量水的烧杯中放入pH温度传感器和pH传感器，加入固态烧碱，计算机屏幕将分别出现两个上升的实验曲线，并以数据实时显示温度和pH变化的形式。可以看出，化学数字实验可以对定性实验进行定量验证。
在《化学反应与能量变化》实验中，老师首先让学生们在一个大的试管里把镁条和盐酸反应。通过手触摸试管底部的外壁，学生可以感受到管壁的加热。对于酸碱中和反应，教师通过温度传感器测量盐酸和氢氧化钠溶液、反应温度，通过计算机上的连接数据采集和处理，以并行动态显示的形式在投影上；然后把它们混合在一起，温度上升一个小范围，温度保持不变。从直接感知到仪器的量测，实现了学习水平的飞跃。老师告诉学生，人的感官是有限的，温度变化在小范围内超出了人的感知范围。科学仪器有助于发现科学规律。
在《外界条件对化学反应速率的影响》实验中，将块状大理石和大理石粉末分别与相同浓度的盐酸反应，根据气体产生的速率来判断反应的快慢。而在数字化实验中，采用压力传感器进行实验时，不仅可以观察到反应速率，还能得到直观的数据变化。
中学化学数字化实验应与传统实验进行合理统筹安排。中学化学实验主要从具体的实验数据分析归纳数字实验结论，着重于实验过程中调查和思维能力的培养，和传统的实验往往只是进行定性分析的结果，关注实验的具体操作过程，常见仪器的使用规范和使用，从实验现象的仔细观察和分析现象来看，应该说各有优势。数字实验与传统实验相结合是最理想的教学条件。在中学化学数字实验中取代传统的化学实验方法是不可取的。有两个模型可供参考（1）以传统化学实验为主，辅之以适当的中学数字化化学实验；（2）以中学化学数字化实验为主，辅以传统的化学实验。只有把中学化学数字实验和传统中学化学实验结合起来，才能发挥各自的优势，相互补充。
三、中学化学数字化实验的前景
数字化实验教学主要依靠现代先进的技术结合教学手段达到化学实验教学的目的，将理论化的知识，通过实验展现，再转化为图片，使知识更加容易掌握。特别是像化学这种需要理论与实际结合得课程，很多都是抽象的概念，没有直观的描述是很难理解的，因此，在中学化学教学中应用数字化实验，可以帮助学生对课堂教学有一个直观的认识，获取更多有用的信息，同时，方便学生将在现实生活中获得的成果应用，解决更多的生活问题，调动学生学习化学的积极性，提高学生的探索欲望。
除了在“中和热的测定”教学中可以使用数字化实验外，在很多定量实验中都可以应用，提高了学生的化学实验教学水平，促进学生的综合能力的发展，对教师的教学能力和专业水平也有促进作用。同时数字实验教学在化学教学中的应用，也有利于新课程标准的实现和新课程改革的进展。
将传感器、计算机等信息技术设备在中学化学实验教学中的应用，本身就是一个开放视野，与时俱进的过程，为科学方法和科学精神的培养提供了新鲜的素材。工具的发展是大脑思维的扩展，是手的延伸，是人类文明进步的阶梯。因为有了飞机，人类可以欣赏天空的高度。有了宇宙飞船，人类可以体验太空的奥秘。学生对数字化实验的使用，一定会探索到意想不到的成果。
参考文献
[1]梁荣忠 数字实验在初中物理教学中的应用 教育信息技术 2015.6
[2]呂铎 传递化学思想，感受科技魅力 新课程 2015.4