利用數(shù)字化實驗拓展初中化學課程.doc

利用數(shù)字化實驗拓展初中化學課程 江蘇省蘇州市相城區(qū)東橋中學（215000）沈銀行 初中化學教學要注重對學生科學思維的培養(yǎng)，以數(shù)字化手持技術為依托，在教學過程中滲透數(shù)字化實驗，以客觀的數(shù)據突破微觀與宏觀之間的關系構建，并拓展化學課程資源，將化學知識與生活、生命、環(huán)境保護等課程資源相結合，激發(fā)學生的學習興趣，理解科學的本質，提高學生的科學素養(yǎng)。 化學是在原子、分子水平上研究物質的組成、結構、性質及其應用的一門基礎自然科學。義務教育階段的化學課程是科學教育的重要組成部分，其基本理念就是要為學生創(chuàng)設體現(xiàn)化學、技術、社會、環(huán)境相互關系的學習情境。在義務教育化學課程的教學過程中，微觀與宏觀之間關系的構建一直是化學教師努力突破的重難點。數(shù)字化實驗室不僅為教師突破微觀與宏觀之間關系構建的教學重難點提供了幫助，同時也更有利于幫助學生構建從微觀視角思考宏觀世界的化學觀念，拓展和豐富了化學課程資源，激發(fā)了學生的學習興趣。 教育既是藝術，也是一門科學。但因為缺少了科學的思維，缺乏數(shù)據、做法和實證，使教育陷入了感性的經驗主義的泥沼。而將數(shù)字化技術滲透到化學教學中，可以將微觀的知識和問題通過具體的數(shù)據加以體現(xiàn)，增加學生的感性認識，并通過數(shù)據采集過程培養(yǎng)學生的科學思維能力。為充分發(fā)揮數(shù)字化實驗在初中化學教學中的重要作用，我們不僅設計了能夠滲透數(shù)字化技術的學生實驗，還組織興趣小組，結合學生已有的知識基礎和學校的地域特點，拓展化學課程資源，努力將化學知識與學生的生活、環(huán)境等相結合，體現(xiàn)了“學生是課程的主體，是課程的有機組成部分，新課程要以提高學生科學素養(yǎng)為宗旨”的課程建設理念。 1讓數(shù)字化實驗融入生活實際拓展生活課程 滬教版義務教育教科書化學9年級上冊P46“練習與實踐”中，有這樣的一道思考題：我們已經知道，呼吸作用產生二氧化碳。你能否設計一個實驗驗證呼吸作用確實產生了二氧化碳氣體？題中還給出了一組數(shù)據：吸人的空氣中（按體積分數(shù)計算）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生設計一組對比實驗：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管向澄清石灰水中鼓入空氣，第二支試管讓學生直接通過導管向澄清石灰水中吹氣。結果，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)據通過實驗過程無法得出。如果將數(shù)字化技術引入到該實驗過程中，具體的數(shù)據都會在實驗的過程中體現(xiàn)出來，再結合學生在實驗操作過程中觀察到的現(xiàn)象，就能夠使學生跳出感性的經驗主義的泥沼，對相關知識的理解就會進一步加深，并能夠形成客觀而豐富的體驗，從而培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W思維。操作過程為：先將數(shù)據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連接到數(shù)據采集器上。然后取兩只大號的保鮮袋，向其中吹氣（收集呼出的氣體），設置“以時間為基準”，開始計時后先用傳感器在空氣中測定一組數(shù)據，然后將傳感器插入保鮮袋中，觀察曲線的變化。測得的結果如圖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，同時將相關數(shù)據呈現(xiàn)出來。這樣的學習方式可以使學生跳出通過主觀現(xiàn)象來理解知識的經驗主義傾向，對學生理解和掌握呼吸作用的實質必將起到積極的促進作用。 2用數(shù)字化實驗促進自我保護拓展生命課程 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，會對人的健康甚至生命產生影響。教科書在涉及二氧化碳與人體健康的內容時，有這樣一段描述：當空氣中的二氧化碳超過正常含量時，會對人群產生有害的影響，所以在人群密集的地方應該注意通風換氣。在進入可能含有較多二氧化碳氣體的地方之前，應檢驗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。 教室作為學生接受知識的主要場所，正是人群密集的地方，當冬天氣溫比較低的時候，學生往往不愿意開窗通風。這種長時間不通風造成教室內二氧化碳超過正常值的現(xiàn)象是比較普遍的，只是學生沒有通過客觀的數(shù)據加深對這一問題的認識，從而忽視了問題的存在。為呼吁我校的學生主動為自己創(chuàng)造良好的學習環(huán)境，提高生命質量，化學興趣小組的學生利用傳感器做了兩組實驗。第一組實驗選擇教室中間和教室外走廊兩個地點，測試時間為25min，測定的內容為氧氣和二氧化碳含量的變化情況對比，具體數(shù)據見表2。 第二組實驗則直接在臨近下課的時候，在教室內外同時測定一組數(shù)據，具體數(shù)據如下：教室內，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%。 上述兩組實驗中所提供的數(shù)據，我校已經在校園網上公布。數(shù)據的說服力是最有效的，現(xiàn)在，各班都成立了教室環(huán)境保護志愿小組，負責督促本班學生課間必須到教室外活動，教室的門窗都打開，每節(jié)課中間必須至少通風一次。 3用數(shù)字化實驗培養(yǎng)環(huán)保意識拓展環(huán)保課程 蘇州是水域密布地區(qū)，素有“東方威尼斯”的美譽。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，導致部分水域受到污染，東橋大寨河就屬于污染的重災區(qū)。保護水源就是優(yōu)化我們的生存環(huán)境，所以，對水質的檢測自然成了學生關注的話題?；瘜W興趣小組的學生利用自己的休息時間采集水樣，在教師的指導和幫助下，他們對所采集的水樣進行分析和研究，對水樣的pH、含氧量、導電率3項指標進行了測定，數(shù)據如圖2所示。 采集水樣過程中，學生已經對采集點進行了實地勘察，發(fā)現(xiàn)漕湖的水質最好，黃埭塘的水流速度最快。對水樣的數(shù)據分析主要以漕湖作為參照標準，學生得出的結論是：流水的含氧量相對較高，適宜水生動物的生存，教科書中也明確了“水中溶有水生生物所必需的氧氣”；導電率升高是由于工業(yè)用水中含有的大量離子未經處理就排入水域，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，興趣小組的學生將所測得的數(shù)據呈送政府環(huán)保部門，得到了政府部門的充分認可，并且黃埭鎮(zhèn)政府已經將東橋大寨河的改造工程列為xx政府實事工程之一，并且聘請我校學生作為環(huán)保志愿者，定期檢測水質，所提供的數(shù)據將作為政府勒令相關企業(yè)整改的直接依據?？吹阶约旱难芯砍晒诃h(huán)保事業(yè)中得到應用，同學們欣喜之余，也更加熱愛化學，有的甚至表達出將來要從事化學研究的心聲。 我們強調學習化學需要進行科學探究，就是指為學牛創(chuàng)造機會產生和評價對自然世界