數(shù)字化化學實驗應用于化學實驗教學的反思

PAGEPAGE1化學學科創(chuàng)造性實施國家課程材料數(shù)字化化學實驗應用于化學實驗教學的反思汪明微廣州市天河中學數(shù)字化化學實驗應用于常規(guī)教學的應用面現(xiàn)必修I和必修II共有探究問題40個，其中有關實驗探究的有23個，可以設計用數(shù)字化實驗設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率探頭測定導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（編寫了天河中學校本教材），并應用于教學實際中。與傳統(tǒng)實驗的學習效果對比1、學習興趣：有利點：新的技術必然帶給學生新的驚喜，學生發(fā)現(xiàn)原來很多定性的化學實驗結果事實上是可以測量的，學生學習興趣必然會大大提高。學生可以實時監(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，得出結果或結論。這種探究活動豐富學生的學習方法，有利于提高學生的學習水平和質量，提升學生的總結和歸納能力。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生適應性的時候分析的一樣，學生要對新技術要有一定的適應時間。在實驗初期，學生關注實驗儀器更多于實驗本身，實驗的關注點被轉移。（2）由于數(shù)字化實驗設備數(shù)據(jù)的采集是采用了很多光電原理來轉換，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習效果，轉移了學生學習興趣。2、常規(guī)實驗操作數(shù)字化實驗設備的引入一方面是減少了煩瑣的實驗操作，學生更有利于關注實驗原理的思考；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，學生對許多傳統(tǒng)實驗基本操作不過關的現(xiàn)象。如學生在中和滴定時改用對圖形求倒的方式來計算中和點，這樣學生對中和滴定傳統(tǒng)方式的最關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，結果學生得分率極低。在實際上本部分內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)字化實驗設備做一次，抓研究分析方法。3、學習成績通過平行班對比分析，應用數(shù)字化實驗的同學在實驗得分點上去未應用的學生有明顯提高，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。對學生調查并仔細分析各教學環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)，核心問題是課時問題，有效的課時內在探究活動上花費較多時間，在基本操作方面的教學相對就薄弱了很多。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，學生對中和滴定曲線的繪制也是非常困難，學生在中學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)是油脂過多導到電導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》教學設計獲區(qū)一等獎《影響化學反應速率的因素探究》獲省一等獎3、論文情況汪明微《數(shù)字化實驗設備對化學探究活動的影響》省一等獎王學兵《數(shù)字化實驗設備應用于化學實驗教學的反思》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“廣東省信息技術與學科整合高級研討班”作專題報告(2)2005年廣州市樣本學校教育設備會議上作“同器未必同功”的專題報告(3)2005年11月在廣東省化學最優(yōu)教學課題會議上，就《數(shù)字化實驗設備對化學探究活動的影響》作專題報告問題中的反思現(xiàn)實中實驗技術的改進和傳統(tǒng)的中學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教師進行化學實驗大賽，結果大多數(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，是不是大學對實驗操作教學就不管呢？究其原因，關鍵在于大學已和科技發(fā)展同步了，本身用傳統(tǒng)實驗操作的機會就少，中學所學的化學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，在大學時應用過少，畢業(yè)后自然就應用“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？如何減少學生在實驗中關注技術和設備多于實驗本身的問題。如何減少部分女生對技術的恐懼問題？我?，F(xiàn)采取了以下處理方式：雖然設備連電腦測出的數(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生對實驗本身的關注，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。在實際教學中，我們采用一臺手提在講臺，學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)字化實驗設備存在的部分測量誤差？對實驗員提出了較高素質方面的要求？數(shù)字化實驗設備都存在一個校準問題，如pH計就要在pH