基于核心素养的高中化学数字化实验案例研究

聂小琴

摘 要：在高中阶段的化学试验中，数字化技术的广泛应用，让教师可以更加精准而直观地呈现实验过程，保障实验结果的清晰。本文从高中化学数字化实验的优势与不足点出发，探讨在高中化学数字化实验中培养学生核心素养的实际案例。

关键词：高中化学;核心素养;教学探究

1.高中化学数字化实验的实际作用

1.1数字化实验的显著优势

在高中化学实验教学中，因为一些实验具备危险性或实验设施的缺乏，教师为了保证学生的安全只能将实验取消。而数字化实验可以有效地解决学生的安全问题，降低了化学实验潜藏的危险性。另一方面，数字化实验也能让学生参与到实验过程中，不仅可以有效地提升学生的学习兴趣，还能让学生的动手操作能力得到提升，实现学生核心素养的全面发展。

1.2数字化实验存在的不足

首先，为了更全面的为学生开展数字化实验，学校需要购买大量的实验设备，如果学校的经济情况相对较差，就很容易因为设备不足影响到数字化实验的实用性。另一方面，随着教师开展数字化实验的次数增多，实验设备会受到一定的影响，高中教师往往很难对实验设备进行修复，这就影响到了之后实验的准确性。

2.发展学生的宏观辨识与微观探析素养

2.1宏观辨识与微观探析素养的内涵

宏观辨识与微观探析是高中化学的核心素养之一，要求学生能够在学习的过程中形成“宏观”、“微观”、“符号”三种表征的化学思维方式，理解化学物质的微观结构，同自己的语言描述物质在一定条件下会发生的化学变化。对于学生来说，微观表征的塑造和三种不同表征的相互转换一直都是学生的主要学习难点。这是因为微观世界具备一定的抽象性且不可见，学生的思维方式也不能满足对这类知识的高效吸收。而传统的化学实验虽然能够为学生及教师呈现宏观的物质变化，但却无法为学生带来全面的提升。

2.2数字化实验教学在离子反应实验中的应用

在现代化的高中化学教学工作中，教师可以借助数字化实验来完善实验过程。以离子反应实验为例，离子的迁移能力可以通过导电率传感器进行检测，H+浓度可以通过酸碱值传感器来进行测定。除此之外，数字化化学实验还可以通过对即时数据的测量和记录，帮助学生更加直观的认识到化学反应的过程，帮助学生建立宏观与微观表征之间的联系，培养学生的宏观辨识与微观探析素养。离子反应是高中阶段的重要核心之一，可以让学生从宏观到微观，认识到化學反应的变化。教师可以组织一系列的物质在水溶液中的反应实验，让学生的微观思维得到更加实质的培养。

2.3 Ba（OH）2溶液与HCL反应的实验过程

在传统的实验过程中，教师只能通过实验的宏观现象让学生观察到发生了什么。让学生发现溶液中的哪部分离子发生了反应，却不能对那些没有发生反应的离子状态进行测定，而数字化实验则完美的解决了这一问题。例如在Ba（OH）2与HCL发生反应过程中，教师可以先向Ba（OH）2溶液中滴加盐酸，然后通过导电率传感器来测试滴加盐酸前后导电率的实际变化。教师通过实验发现导电率降低，这就说明溶液中的H+和OH-发生了反应结合成了H2O，当导电率到达最低点时仍然远大于0，这就说明溶液中依然存在大量的自由离子，这就说明Ba2+ 和CL并没有发生化学反应。

3.发展学生的证据推理与模型认知素养

3.1证据推理与模型认知素养的内涵

证据推理与模型认知素养也是高中学生必须的基本素养之一，要求学生可以通过对各类物质及反应的特征寻求充分的证据，能够将证据与结论之间的关系清晰地解释出。这一素养对学生解题能力与探究能力的成长有着极大的促进作用。单以对数据的收集举例，传统人工的对数据进行记录的方式不仅费时费力，而且很容易产生漏洞，而数字化实验可以准确快捷的对数据进行采集，在降低学生学习难度的同时有效地提升了实验教学的教学效率。

3.2强酸与强碱的中和滴定实验

强酸与强碱的中和滴定实验是高中阶段的一项重要实验，以Na OH与HCL反应为例，在实际的实验过程中教师往往通过酸碱指示剂的变色情况判断滴定终点，但学生却无法对试验过程中的数据进行收集。教材上的实验方式是，记录所消耗的酸或碱的体积及相应的PH值，再通过描点的方式得到滴定曲线。这种方式不仅效率较低，而且也不能让学生直观的观察实验效果。这时教师就可以借助滴数计和PH传感器，将实验数据通过计算机进行同步记录。还可以利用摄像头来录制实验过程，让学生加深对酸碱滴定实验原理的认知。

3.3乙烯通入酸性高锰酸钾溶液实验

除开以上实验之外，教师还可以通过数字化实验来增强学生的模型认知素养。例如在教师为学生开展乙烯气体通入高锰酸钾溶液的实验时，教师就可以先连接好装置，然后在充满乙烯气体的容日中加入一定量的酸性KMnO4 溶液，同时迅速接入二氧化碳传感器，这时就可以通过计算机上的采集软件开始采集实验数据。学生就可以通过观察二氧化碳随时间的变化曲线，发现乙烯被氧化成了二氧化碳。二氧化碳传感器的应用不仅克服了传统实验的局限，还以软件的形式模拟了数学模型，让学生的学习效果进一步提升。

4.结语

综上所述，数字化实验的应用为高中化学实验教学注入了全新的生命力，让教师得以通过更加丰富的教学方式培养学生的学科核心素养。教师要明确认识到数字化实验的优劣，以更加全面的态度为学生带来更加优质的化学实验课堂。

参考文献

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