数字化实验在高中化学教学中的运用

一、借助压强传感探索气体溶解，揭示二氧化硫物理特性

气体的溶解过程涉及气体分子运动、液体溶解度等多种物理量，教师在高中化学数字化实验的教学过程中，可借助压强传感器实时记录密闭容器中压强的变化，能帮助学生理解气体逐渐溶解与液体的定量关系 [1]。同时，根据二氧化硫与水可逆反应中的压强变化反应的动态特征，既融合物理原理，也使学生深化理解“气变液”等氧化还原反应过程。

课堂设计中，教师改造高中化学《硫及其化合物》中的“二氧化硫与水反应实验”，将传统倒置试管法替换为装有压强传感器的气密容器，并提前准备好一个可密封的反应瓶，内部装入适量水，瓶盖处连接气压传感器，利用导管缓慢通入 SO₂ 气体。开启数据采集软件后，学生能够清晰地观察到曲线下降过程，反映 SO₂ 逐渐溶解、体系压强减小。曲线趋于平缓时，教师则引导学生讨论溶解达到平衡状态，同时结合 SO₂ 与水的可逆反应化学表达式，讲解动态平衡的本质。在此过程中，教师还可以适时穿插《氧化还原反应》中氧化性气体参与的物质变化等内容，带领学生思考 SO₂ 参与氧化还原的条件产物。随后，教师调整水温或控制 SO₂ 通入速率，让学生观察不同条件下压强变化的差异，认识温度、浓度等因素对平衡位置的影响。借助这样的数字化实验设置，教师既能复现 SO₂ 易溶于水的物理特性，还可以利用数据变化促使学生形象理解“可逆反应”的原理，从而形成跨章节、跨知识点的融合学习方法。

利用简化的电子转移模型解释 SO₂ 作为还原剂转移电子，使品红中含有发色团的分子结构发生变化，从而失去颜色。除此之外，教师再加热该反应体系，指导学生观察颜色是否恢复并分析原因，说明漂白作用是可逆的。整个化学教学过程，教师用变化曲线代替模糊印象，使学生在动态可视化的数字化实验过程中真正理解“漂白”背后的化学本质，明确二氧化硫的还原性特征，还学会用数字化手段进行科学推理。

三、导入温度传感研究反应热变，识别硫与金属反应剧烈性

在高中化学课堂上，教师运用温度传感器能精准测量体系温度随反应进程的细微变化，帮助学生理解反应过程的能量变化特征 [3]。硫与部分金属的反应属于明显放热过程，教师配合温度传感器并实时监测数据，能识别反应是否剧烈，可作为数字化实验中研究剧烈性化学反应的有效手段 [4]。

在高中化学数字化实验的教学中，教师围绕“硫与铁反应生成硫化亚铁”的内容设计实验方案。在操作前，教师向学生展示“反应前”“反应中”“反应后”的温度曲线预期图形，激发学生关注反应释放热量的特点。实验材料准备方面，教师按一定质量比均匀混合粉末状硫与细铁粉，装入可耐热的烧杯中，并将温度传感器探头插入反应物中心区域，连接数据采集装置。教师点燃反应混合物启动反应后，将温度数据以曲线形式呈现在屏幕上，促使学生观察温度从起始常温快速上升，直至反应完成后逐渐下降的全过程。在此过程中，教师配合实时曲线分析，引导学生结合放热反应的特点，解释该反应属于剧烈氧化还原反应，硫被还原为 -2 价，铁被氧化为 +2 价，并由此生成黑色固体 FeS。在实验进行中，教师提醒学生观察火焰颜色、是否伴随光热现象，以验证反应的剧烈性。在数字化实验教学中，教师凭借温度传感技术，能让学生从“看到火”转向“理解热”，从感性认知过渡到理性分析，为深入理解《硫及其化合物》的相关化学知识提供坚实的实验支撑。

二、联用色度传感追踪褪色过程，解析二氧化硫还原机理 结束语：

在高中化学教学过程中，教师可利用色度传感器实时量化颜色浓度变化，转化为可视化数据曲线，帮助学生理解颜色变化背后的分子反应实质。另外，教师还可利用数字化实验技术精准呈现二氧化硫漂白过程中还原反应的动态变化，使学生进一步理解还原反应的原理 [2]。

教师在高中化学的教学过程中，以“品红溶液褪色实验”为基础，将实验装置改进为带有色度传感器的小型反应盒，连接至数据采集系统，并将教材实验 5-1 中所得溶液与品红溶液按比例混合后，装入反应盒中，再进行实时监测。屏幕上同步显示颜色强度随时间的变化曲线，学生可以清楚地看到颜色由深逐渐变浅，甚至变为接近无色的过程。教师在过程中引导学生观察数据下降速率，讲解这是由于 SO₂ 与品红发生还原反应，生成无色的中间产物，并由此引引出“还原剂”对有色物质的作用原理。在此基础上，教师还可结合“电子转移”的知识，

教师在高中化学课堂引入数字化实验，不但丰富了实验教学的呈现方式，也在方法层面上深度融合化学学科与物理、信息技术等领域。在真实数据驱动下，学生的认知路径从感性观察走向理性思考，还能多维展现化学反应的过程性、本质性，使教学内容更具客观性。未来，数字化实验将持续拓宽化学课堂的边界，推动教学逻辑从经验导向转为数据支撑，为构建更加精准、系统的高中化学教学生态奠定坚实基础。

参考文献：

[1] 覃宏 . 数字化实验在高中化学教学中的应用研究 [J]. 中学教学参考 ,2024,(32):75-77.

课题名称: 数字化实验在高中化学教学中的应用研究课题批准号：NMKY14520018课题类别：内蒙古自治区教学研究室教学专项课题研究