数字化实验在高中化学课程教学中的应用

引言：《同周期、同主族元素性质的递变》作为高中化学实验教学的核心内容，主要揭示元素性质随原子结构周期性变化的规律。以往的教学模式存在现象观察精度不足等问题，在很大程度上影响了教学效率。而数字化实验教学则可以很好地解决这一问题。对此，教师应该积极探索有效的教学策略，为学生提供丰富的实验学习体验，增强数据收集的准确性，帮助其深刻理解学科知识。

一、精准呈现现象，强化直观体验

教师要根据课程内容和教学目标，设计与教学主题高度契合的数字化实验任务。通过平台或设备将实验场景数字化呈现，引导学生在虚拟或半虚拟的环境中观察化学反应过程[l。系统能够实时记录实验数据，使学生在实验中获得更加清晰、连续的感知。教学中，教师依据系统提供的数据分析工具，引导学生自主归纳实验结果，强化其对反应现象的理解。教师可以积极运用温度传感器、压强传感器等设备，精确测量反应中的温度与压强变化[2。例如，在探究钠、镁、铝与稀盐酸反应的实验中，教师可以带领学生将两种传感器插入反应容器，连接数据采集器与计算机，实验过程中传感器会实时采集数据，并以曲线形式在计算机上呈现。在此过程中，学生可以从温度变化曲线中观察到三种金属的金属性强弱程度，像钠与稀盐酸反应时温度骤升，而镁的反应温度上升幅度稍缓。学生亲身操作参与实验过程中，这样能够辅助学生理解相关的学科知识，增强直观的学习体验感，锻炼学生的实践能力。

二、精确测量数据，深化规律理解

元素性质递变规律包含很多的定量关系，比如金属与酸反应生成氢气的量与金属活动性的关联等。在传统的实验教学中，难以精确测量氢气的体积或物质的量，而数字化实验可通过气体传感器实现这一目标[3。例如，在探究同主族元素非金属性强弱时，以卤素单质与氢气反应为例，教师可以引导学生去观察相同条件下让氯气、溴蒸气、碘蒸气分别与氢气反应，然后用气体传感器测量反应前后的气体体积变化，进而计算生成卤化氢的物质的量。结合不同卤素与氢气反应的难易程度、卤化氢的稳定性，学生能够更加深入理解同主族元素非金属性的递变规律。除此之外，数字化实验采集的数据可以通过计算机软件处理分析。实验结束后，教师可以引导学生整理数据，绘制图表，比如金属与酸反应时氢气生成量随时间变化的曲线，在分析图表的过程中，学生可以清晰地观察到元素性质递变趋势，总结出元素性质随原子序数递增的变化规律。这种基于精确数据的分析总结，有助于学生深化对元素周期律的理解。

三、开展探究活动，培育科学探究能力

实验需要学生具备一定的科学探究能力，为了强化学生这一能力，教师可以基于数字化实验设计系列探究活动，引导学生自主探究同周期、同主族元素性质递变[4。例如，引入“同周期元素从左到右金属性逐渐减弱的本质原因是什么”的问题，带领学生设计实验方案。学生可以利用数字化实验设备，测量钠、镁、铝与水或酸反应的反应速率、热量变化等数据，结合原子结构知识展开分析。由于每个学生的成长环境不同，他们的能力存在差异化发展。在具体探究活动中，教师可以组织学生以小组为单位进行实验操作，采集相关的数据，小组成员分工协作完成任务。实验过程中，学生相互交流讨论，共同分析数据，探讨解决问题的办法，这一过程既培养了团队协作与沟通能力，又在不断提出问题、解决问题的循环中，培育了科学探究精神，锻炼创新性思维。教师还可引导学生基于数字化数据提出新的假设，如“温度变化幅度与金属活动性的定量关系”，并通过补充实验验证猜想，进一步提升学生的探究深度与批判思维能力。

结束语：总之，数字化实验在《同周期、同主族元素性质的递变》教学中的应用具有重要意义，其可以不断强化学生的学科能力，提升整体实验教学效果。教师应该持续探索高效的教学策略，精准呈现实验现象，帮助学生深人理解递变规律，通过探究活动培养学生的科学探究能力，锻炼团队协作精神，充分发挥数字化实验对于高中化学教学的积极作用。

参考文献：

[1]周春春.基于高中化学核心素养的数字化实验校本课程的开发与实践].安徽教育科研，2024，（35）：74-77.

[2]张博伟．基于“证据推理”的高中化学教学设计与实践研究—以数字化实验教学为例 [].教书育人，2024，（34）：60-62.

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

[4]陈靖明．高中化学数字化实验在教学中的应用探索]家长，2024，（30）： 76-78.

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