“智慧校园”背景下数字化实验的思考
本文系2018年度江苏省教育科学“十三五”规划课题《教育信息化2.0背景下农村中小学“智慧校园”建设质量提升研究》研究成果，课题立项号D-2018-02-73
摘要：在智慧校园背景下，数字化实验受到了教师的追捧。由于数字化实验的开展需要一定的方法，而大多数教师对此了解不多，课堂教学效率并不理想。所以，教师必须优化自身的课堂教学方式，发挥数字化实验的积极作用，才能促使学生更好地学习化学知识。本文以中和反应为载体，介绍数字化实验的概念和应用策略。
关键词：中和反应；数字化实验；应用策略
在信息化背景下，智慧校园成为主流。信息化技术的应用也成为教师与时俱进的表现。数字化实验是基于信息技术的创新教学模式，可提高课堂教学效率。下面，以中和反应为载体，介绍数字化实验的概念和应用策略。
一、数字化实验的概念及其优点
数字化实验是由传感器、数据采集器和计算机（含配套软件）构成的实验技术系统。它能实时采集数据（如温度、压强、pH、气体浓度电导率）并自动生成相应曲线，为适时定量研究化学反应提供可能。可降低实验难度，节省一定的时间、精力、人力，让学生更加深入地参与到教学过程中，进行深入的研究[1]。
二、数字化验在课堂教学中的应用实例
1.问题提出
《酸和碱的中和反应》[2]的传统实验虽然简单，但是容易错过反应终点，致使学生容易形成“恰好变色”就是“恰好完全反应的”的错误认识，不利于学生从动态、定量、微观的角度来认识中和反应的本质和特征。
2.应用举例
教师：如图所示，向磁力搅拌器上的烧杯中注入15mL0.1mol/L的氢氧化钠溶液，滴入3滴酚酞溶液；连接好数字化设备，打开磁力搅拌器，启动软件，打开酸式滴定管，向烧杯中滴入0.1mol/L的稀盐酸，测定溶液pH和温度变化。
学生：观察曲线图，回答下列问题：（1）A点溶液中主要有哪些离子？（2）从点A到点B，溶液的pH为什么会降低？（3）C点所表示的意义是什么？此时溶液中主要有哪些离子？它们的数量关系是什么？（4）从点A到点D，溶液中Na+的数量如何变化？（5）温度为什么会升高？温度最高点的意义是什么？然后温度为什么又下降？
意图：将看不见的离子反应转化为看得见的指标，达到中和反应过程的实证化、动态化、定量化，丰富学生感知微粒间作用的方式。
三、数字化实验在课堂教学中的应用策略
1.改变教师的理念
有些教师认为信息技术是万能的，开展课堂教学的时候会过度依赖信息技术，并没有将现代信息技术与化学教学深度融合。而另外一部分教师认为信息技术是机械化的，机器不如人脑灵活，所以不愿意采用信息技术进行教学。如果教师一直保持这样的观念，将不利于中学化学教学现代化水平的提高和教师专业素质的发展。所以，想要使数字化实验发挥效用，教师就需要转变观念，紧跟时态步伐，不断学习，用丰富的技术手段优化传统实验，多角度展示化学现象、揭示变化本质。
2.要選择适合的课题
虽然数字化实验包容性较强，但是想要发挥数字化实验的作用，教师就需要选择适合的课题。以需求为向导的技术才能支撑学习，学习者和技术应该成为智能伙伴。
例如，利用传感器检测中和反应过程中溶液的酸碱度、温度变化，通过软硬件将其直接转化为曲线进行呈现，大大节省了学生绘制滴定曲线的时间，使学生更快更直接地认识酸碱度、温度的变化趋势。这不仅没有增加学生的负担，反而能帮助学生动态、定量的理解中和反应，培养学生“宏观辨识与微观探析”化学学科核心素养。
3.因“实”制宜，优势互补
数字化实验与传统实验需进行合理统筹。数字化实验侧重实验过程的探究，传统实验侧重仪器的规范使用、宏观现象的定性分析，把两者有机结合起来，在实验做完后，让学生进行思考、分析，形成结论。这样才能使学生内化知识，产生较高的教学价值。
例如，中和反应实验结束后，教师从“宏观—微观—符号—曲线”四重表征的视角，引导学生深入思考：酸和碱是怎样反应的？反应的动力是什么？温度曲线为什么会先上升后下降，pH曲线上特殊点有怎样的含义？进而深刻理解中和反应本质和特征。
当然，传统实验给学生提供的真实感受是数字化实验永远无法实现的，不能完全用数字化实验来代替传统实验，只有将两者结合起来，才能实现优势互补、相得益彰。
四、结语
《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010年-2020年）》指出：信息技术对教育发展具有革命性影响，必须予以高度重视。数字化实验将实验教学的作用、功能加强了，将学生和实验有效地联系在了一起，对课堂教学的形式进行了创新。作为新时代的教育工作者，教师需要不断学习，将数字化实验的开展重视起来。不过在开展数字化实验的时候，教师要注意上述提到的几种方法策略。这样才能发挥数字化实验的作用，让学生切实经历发现、探究、解决问题的过程；才能让学生快速地理解知识、掌握知识，构建起完善的知识框架；才