1、数字化信息技术与高中化学教学有机结合的应用研究摘要：在新课程背景下，将数字化信息技术应用于高中化学教学， ，重点研究了数字化信息技术在高中必修 4 中的两个应用实例，在传统教学方法的基础上运用威朗数字化信息系统探究了数字化信息技术在“盐类水解”这一课时的课堂教学设计应用。关键词：数字化信息技术；高中化学教学；盐类的水解 1 研究的背景及意义1、1 研究的背景化学是一门以实验为基础的学科，但在传统教学模式下，大部分学生学习化学知识及实验知识是通过“听” 、 “想象” 、 “背诵”及“题海战术”,这种 方法十分不利于学生创新意识及思维的培养。随着科学技术的进步和社会发展，新课程要求教育信息化。改变
2、传统教学模式，使信息技术融入化学教学，有利于学生对化学反应本质规律的认识。将化学反应及现象的本质转换为直观、可视的数据，尤其是对于教材里没有设计实验内容的某些教学难点和理论性较强的知识，可利用数字化信息技术实验辅助教学，帮助学生理解。1、2 研究的意义对学校而言，在高中化学实验中，有一部分实验会产生有毒气体，而大部分学校都没有通风厨，开展数字化实验对这方面没有要求，从而降低了成本。其次，对于某些爆炸等安全系数不高的实验如果结合数字化信息技术将不会对学生的安全有威胁而且有力与实验的顺利进行。对学生和教师而言，教师能够将因学校设备缺失而无法进行的实验转变为实际实验，在学生面前清晰展示实验，以调动学
3、生的积极性和学习热情。对于高中化学教材中或传统模式下的实验教学中学生难以理解概念、知识，可以利用数字化信息技术实验辅助进行实验或改进实验，使学生观察到直观的实验演示和具体数据、图像，加强了理解和记忆。既有利于教师教学重点难点突破和摆脱实验教学的困境，又有利于教学效率的提高，还有利于学生化学学习兴趣的提升、促进学生的全面发展，也能够很好的贯彻新课程的理念。2 数字化信息技术实验的内涵及应用研究2、1 数字化信息技术实验的概述数字化信息技术实验是指在传统实验的方法技术上，利用数字化信息系统传输实验中的各种 ，由计算机中的软件来处理数据获得实验结论的实验方法。数字化信息技术实验是对传统实验的补充和优
4、化，并非是对传统实验的取代。数字化信息系统主要由传感器(探头)、数据采集器、计算机（含软件）三者连接，对不同实验过程中的某些物理参数，如温度、压强、气体浓度、化学 PH 值等进行检测，经数据采集器采集到数据，经转换后输入计算机，再由计算机经过相应的软件进行数据处理，把实验结果以直观、形象的方式在计算机上呈现出来。数字化信息技术实验是一种高科技、现代化的实验方法，是新课程化学教学的有效方式。2、2 数字化信息技术的研究现状在上世纪 80 年代初，数字化传感技术在国外一些国家和地区的中学理科教学与实验探究中有着广泛的应用。而国内，在新课程改革之前，化学教学很少涉及如何结合数字化信息技术培养学生能力
5、。实验数字化信息技术在我国基础教育领域的研究应用起步较晚。如今，随着新课程的改革和化学实验越来越被重视，数字化信息技术实验在大部分高校已得到推广。但如何将数字化信息技术合理融合到中学课堂，有效培养学生的科学素养、创新精神、实践能力，以提高学生综合素质是当今化学教学的一大难点 。2、3 新课程背景下数字化信息技术在高中化学实验中的应用研究随着新课程改革的推进及对数字化信息技术有了一定认识之后，部分教师已经尝试将数字化信息技术引入高中化学教学，关于数字化信息技术与高中化学教学的应用研究的文献也越来越多，它的应用研究主要包括数字化信息技术实验的教学设计、教学作用，还有数字化信息技术实验的课程开设、实
6、验教学总结及其可行性研究等。2、3、1 数字化信息技术在化学教学设计中的应用现有文献中，马雪燕等将数字化信息技术实验应用于高中化学必修 1 中“离子反应”的课堂教学设计，使生硬难理解的离子反应的本质以数据的形式呈现出来，把无形变为有形，方便学生理解记忆。马秀芬、赵秀清将数字化信息技术实验用于“比较过氧化氢酶和 Fe3+ 的催化效率”的教学设计，由实验得到的曲线进行分析得出实验结果，还进行了传统教学设计分析和加入数字化信息技术实验的教学设计进行分析。2、3、2 数字化信息技术实验教学作用的研究唐文伟认为：“数字化信息技术的实验教学作用体现在以下几个方面：可以创设新的学习环境，能够形成新的探究工具
7、，可以提高实验教学效率，能够实现对传统实验的优化改进。 ”田国生认为：“运用数字化信息技术实验教学将有利于新课程改革的发展。 ”李淑妍认为:“将传感技术应用于化学实验教学中,有利于探究教学活动的开展,可以增强学生间的交流与合作,能够丰富化学实验评价的内涵,能够培养学生数图结合解决问题的能力。 ”2、3、3 数字化信息技术对传统实验改进的研究数字化信息技术实验有别于传统实验，席艳丽把“水果电池的探究实验”在传统实验地基础引入了数字化信息技术加以了改进，得出了水果电池的最佳实验条件。3 数字化信息技术在高中化学教学中课堂教学设计及实验改进的应用实例化学课堂教学离不开实验，尤其是教材中学生难以理解的
8、知识点，可以用实验了辅助教学，帮助教师解决教学中的重难点教学困境，比如高中化学必修4 中“盐类水解”这一章中探究“影响盐类水解的主要因素和盐类水解反应的利用”一节的传统教学中，学生对于水解反应知识点的理解主要靠想象、背诵和题海战术，现将数字化信息技术实验“影响 Al3+水解因素的探究”引入课堂教学，探究数字化信息技术在高中化学教学中的应用。3、1 教学内容分析本课时是盐类水解这一章的第 3 课时，在此之前，教材分析了盐类组成与盐溶液酸碱性的关系，并指出了不同盐溶液酸碱性的本质是因为其中弱酸根离子的水解，本课时需要在此基础上探究影响盐类水解的因素以及盐类水解反应的利用。3、2 教学目标知识与技能
9、：掌握影响盐类水解程度的因素，知道其在生活生产中的应用。过程与方法：通过实验，培养学生的动手能力及分析、观察能力；引导学生通过实验解决问题的能力及总结实验结果的能力。情感态度价值观：通过学习盐类水解在生产生活中的应用，体会化学与生活的密切联系。3、3 教学重难点重点：影响盐类水解因素的探究。难点：对影响盐类水解因素实验的分析理解。3、4 教学过程3、4、1 回顾旧知通过回忆第 1、2 课时所学的知识，加深对盐类水解的初步认识，为新课程的引入做基础。3、4、2 导入新课提问“为什么用纯碱清洗油污时，用热水可以洗得干净些？”以此问题引入新课。3、4、3 课堂讲解通过前面的学习我们知道：“生产盐的弱
10、酸越弱，即越难电离，该盐的水解程度越大。同理，生成盐的弱碱越弱，该盐的水解程度越大” 。从反应条件考虑，水解反应是可逆反应，而影响水解程度的因素可以从引起水解平衡的因素分析。所以本节课以 AlSO4溶液的水解为例来探究影响盐类水解程度的因素。3、4、4 实验探究过程通过数字化信息技术实验来探究影响 AlSO4溶液水解平衡的因素。3、4、4、1 实验目的影响盐类水解平衡的因素是高中化学学习中比较重要的一个知识点，对于本知识点的学习，利用数字化信息技术实验对影响 AlSO4溶液水解平衡的因素进行探究，以便学生更好的理解这部分的知识。3、4、4、2 实验原理除强酸强碱盐外，大部分的盐溶液均现出一定的
11、酸性或碱性，其本质是盐类的水解。AlSO 4是一种盐，但是因为其中 Al3+的水解，使 AlSO4 溶液显酸性，水解方程式为：Al 3+3H2O Al(OH)3+3H+。它的水解反应受到很多因素的影响，溶液中反应物和生成物浓度及温度都会对水解反应有一定程度的影响，以此影响水解平衡的移动。本实验利用 PH 传感器测量溶液的 PH 值，以此反应溶液中 H+浓度的大小，来探究影响水解的主要因素。3、4、4、3 实验用品和装置试剂：AlSO 4溶液（0.5mol/L)、H 2SO4溶液、NaOH 溶液、蒸馏水；仪器：PH 传感器、数据采集器、计算机、恒温水浴锅、温度计、100ml 烧杯 6 个、250
12、ml 容量瓶、20ml 移液管；装置图：如图 1 所示，从做到右依次为：计算机、数据采集器、PH 传感器3、4、4、4 实验步骤探究生成物浓度对 AlSO4溶液水解的影响按图 1 所示将 PH 传感器、数据采集器以及计算机连接好，打开计算机上的专用软件。配制 0.5mol/L 的 AlSO4溶液，用移液管量分别取 20ml AlSO4溶液于6 个烧杯中，再分别向上述烧杯中滴入不同滴数的 H2SO4溶液，依次为 05 滴。将用蒸馏水清洗过的 PH 探头放入 AlSO4溶液中，开启数据采集器，分别测量上述 6 组加入不同量 H2SO4溶液的 AlSO4溶液，待数据稳定后进行记录。探究反应物浓度对
13、AlSO4溶液水解的影响将配制好的 AlSO4溶液分别稀释为 0.4、03、0.2、0.1 mol/L 和初始溶液一起共 5 组进行测量，待数据稳定后进行记录。探究温度对 AlSO4溶液水解的影响将配制好的 0.5 mol/L AlSO4溶液取 20ml，用温度计测量 AlSO4溶液的初始温度并用恒温水浴锅分别将其加热，测量温度分别为20、30、40、50、60、70时的 PH 值，进行记录。3、4、4、5 实验数据分析表 1 为加入不同滴数 H2SO4溶液后引入了不同程度的 H+而改变了生成物的浓度时得到的 AlSO4溶液的不同 PH 值。图 2 为根据表 1 得到的溶液 PH生成物浓度变化
14、曲线。由此曲线可以看出，在其它条件相同的情况下，溶液的 PH 随着生成物浓度的增大而增大。溶液的 PH 增大说明当向溶液中加入 H2SO4溶液使水解反应的平衡被破坏后，使平衡移动向逆反应方向进行，当反应重新达到平衡后溶液中 H+浓度将减小，测得溶液的 PH 值将增大。此实验结果表明生成物浓度的大小影响水解反应，增大生成物浓度不利于水解反应得进行。表 1 不同滴数硫酸后 AlSO4溶液的 PH 值图 2 不同滴数硫酸 AlSO4溶液的 PH 变化曲线表 2 为不同浓度的 AlSO4溶液下的 PH 值，图 3 为不同 AlSO4溶液的 PH曲线。由该曲线可以看出，随着 AlSO4溶液浓度的增大，即
15、反应物浓度的增大，溶液的 PH 减小。由此表明反应物浓度的增大可以促进 AlSO4溶液的水解。表 2 不同浓度 AlSO4溶液对应的 PH 值图 3 不同浓度 AlSO4溶液的 PH 变化曲线表 3 为不同温度下 AlSO4溶液的 PH 值，图 4 为根据表 3 得出的不同温度下 AlSO4溶液的 PH 变化曲线。由此表明：随着温度的升高，溶液的 PH 值依次减小，说明溶液中的 H+浓度增大，平衡正向移动，表明水解反应是吸热反应，提高温度可以促进水解反应的进行。表 3 不同温度下 AlSO4溶液的 PH 值图 4 不同温度下 AlSO4溶液的 PH 变化曲线3、4、4、6 实验结论影响 Al3
16、+水解的主要因素有温度、反应物浓度和生成物浓度，温度升高有利于 Al3+ 水解，反应物浓度增大也有利于 Al3+ 水解，而生成物浓度增大不利于Al3+ 水解。3、4、5 课堂小结通过实验说明影响 AlSO4溶液水解的因素中温度升高促进水解、反应物浓度增大促进水解、生成物浓度增大抑制水解。通过这个实验可以得出影响盐类水解的主要因素，请通过得出的结论解释课堂开始时提出的问题。3、4、6 教学反思本节知识点在传统教学中通过对比 Fe3+溶液颜色的深浅进行教学，Fe 3+溶液颜色的变化不是很明显，学生通过肉眼不容易观察，使教学进行具有一定的难度。从以上课堂教学可见，将数字化信息技术引入高中化学课堂教学
17、可以使实验更方便、更直观地将实验结果反映出来，简单明了，可以取得更好的教学效果。4 总结将数字化信息技术与高中化学课堂教学有机结合，可以得出直观形象、具体准确的实验结论，使教学过程更加生动有趣，可以激发学生的探究欲望和学习兴趣，帮助学生理解，还有助于学生动手能力和创新能力的提高，帮助教师突破重难点，以达到更好的教学效果。数字化信息技术实验除了可以应用在盐类水解的课堂教学中，还可以应用于理解“平衡移动”原理、探究“离子反应”的实质、验证“沉淀溶解平衡”实验、探测“酒精灯火焰温度”等中学化学课堂教学。参 考 文 献1 唐文伟.化学教与学 J，2010(4):69 70.2 马学燕.教育实践与研究J
18、，2013（5）：6870.3 马秀芬，赵秀清 .尝试做数字化实验“比较过氧化氢酶和 Fe3+的催化效率”教学设计J.中小学信息技术教育，2008,78:8226.4 张玉娟.基于数字化实验的选修课开设J.化学教与学，2010,7:11 13.5 钱扬义，邓峰.数字化化学探究实验室的建设与学生探究能力的培养J.中国电化教育，2006,11:4952.6 李淑妍.基于传感技术的中学化学实验室开发及教学研究D.硕士学位论文，华东师范大学，2006.7 陈琛，姚如富，邵忠德，翟蒙.数字化手持技术实验在高中化学课堂教学中的应用研究D. 本科生毕业论文，合肥师范学院，2013.8 人民教育出版社，课程教材研究所，化学课程教材研究开发中心.化学反应原理M （2007 年 2 月第 3 版）.北京：人民教育出版社，2007,5658.
