03x关于在高中化学中展开学生数字化实验的研究.doc

关于在高中化学中展开学生数字化实验的研究
上海市浦光中学徐琤雅张玲杨宇翔

目前数字化实验已深入到社会生产和生活的各个领域,对数字化实验的核心设备——各种传感器及微电极的研究为我国分析化学领域优先资助的前沿课题。
在中学化学教育中引入数字化实验教学,一方面弥补了传统实验工具的缺陷,使实验的方法更加先进,实验的数据更加准确,实验的步骤更加清晰;另一方面革新了化学实验仪器与方法,拓展了化学实验的内容。
我校有非常有利的硬件条件——专属数字化教学的实验室。为了有效地利用学校现有资源,为了将数字实验与教学实践更好的结合,通过对几个典型的中学化学实验的研究与改进,将其传统的实验操作方法改进为数字化操作,定位于可广为推广的学生实验,应用于日常教学与学生的研究型学****同时对中学化学教学中合理应用数字实验提供一定的教学参考,进一步推进数字实验在教学中的优势发挥应用,从而有效地提高高中化学的教学质量。
本研究在高中化学新教材的教学中积累相关案例,从实践中研究与改进几个典型的中学化学实验,将其传统的实验操作方法改进为数字化实验,应用于日常教学与学生的研究型学****对中学化学教学中合理应用数字实验提供一定的教学参考,发挥数字实验在教学中的优势,使之与课堂教学更为合理、紧密地整合。
课题研究内容:
研究能广泛适用于高中化学教学的学生数字化实验案例。
研究学生数字化实验方案及其实验报告的设计。
研究比较学生数字化实验与传统学生实验的教学效果。
研究学生数字化实验对高中化学教学的实践价值。
研究学生数字化实验对于提高学生能力的意义。
研究在实践过程中所遇到的问题。
研究结果:
(一)能广泛适用于高中化学教学的学生数字化实验案例。
在高中学段化学理论体系中,理论上有不少可用数字化实验实现的实验。
数字化实验案例
相关化学理论
传感器
溶质在溶解过程中的能量变化现象
化学变化中的
能量变化
温度传感器
中和反应中的热效应
温度传感器
溶液酸碱度测定
电解质溶液、强弱电解质、盐类水解
传感器
各种溶液导电性的测定
电导率传感器
强弱电解质的鉴别
传感器、电导率传感器
酸碱中和滴定
传感器、
滴数传感器
温度对弱电解质电离的影响
传感器、
温度传感器
活泼金属与酸反应的速率
化学反应速率、化学平衡理论
气压传感器
固体表面积对化学反应速率的影响
气压传感器
此外,将若干传感器很好的组合,更可实现大型的、户外或与实际生活相关的学生探究性实验,比如水质测定、饮料成分测定、碘盐中含碘量的测定等等。
(二)学生数字化实验方案及其实验报告的设计。
在传统实验方案及实验报告的基础上,突出对于实验数据的研究与分析,强化学生对于实验结果数形结合认知、分析、归纳、总结的能力,相对简化具体的实验操作步骤,偏重学生对实验方案的自行设计,在实验中渗透学生主观能动设计实验的能力。
初步拟定实验方案及实验报告有以下几个部分组成:实验探究目的、实验设计依据原理、实验器材及药品选用、实验操作步骤、实验结果输出、实验数据分析、实验误差讨论等。
在此,笔者选取呈现一个案例。
浓度对化学反应速率的影响
实验原理:
除参加反应各物质本身化学性质以外,还有许多因素均可能会对化学反应速率产生一定影响,这些因素包括反应物的浓度、物理条件例如反应物表面面积、温度、催化剂的存在与否、压力(如果反应包含气体)、以及光等等。化学反应速率可以通过研究单位时间内产物或反应物的数量(或浓度)的改变率来检测。
在这个实验中, 是其中一个形成的产物。通过使用气体压力传感器, 这个反应的变化率可以由在一个附上的反应容器的压力的增加被测试。通过改变反应物的浓度, 我们可以研究浓度对反应速率的效应。
实验目的:
一、使用计算机来测量来自反应物形成的气体压力的变化
二、研究反应物浓度对反应速率的影响
实验仪器及药品:
计算机、气体压力传感器及专用试管、50量筒、、
实验步骤:
一、使用沙皮纸将镁带表面的氧化膜去除,取等长约2厘米长的镁带,分别装入两支干燥的专用试管中。
二、/盐酸,放在一旁备用。
三、预备气体压力传感器来采集数据,将开始采集的条件定为压力在104kPa 以上。
四、,开始采集数据。
五、重覆步骤四,。
实验数据
(以图表形式输出)
问题与讨论
一、描述你的图表中出现的两条曲线。评论两条曲线的形状。
二、在反应的速率上,你可以总结关于反应物浓度的效果吗?
三、在这反应中哪一种反应物是过量的,是镁还是盐酸? 请解释原因。
知识扩展
请在你的图标中