(一)明白数字化实验应用的理由

教师要明白实验的认知功能。具体而言，有两层意思:一是教师自己明白，二是让学生明白。当然，师生明白的广度、深度可以不一样。只有教师明白数字化实验应用的理由，实验教学才不会陷入小题大做、避简就繁的尴尬;只有学生明白数字化实验应用的理由，他们才不会陷入眼神闪烁、思维无序的迷惘。

在紫甘蓝变色实验中，教师应该让学生知道紫甘蓝汁是类似于紫色石蕊试液的一种有色液体，pH传感器是测定溶液pH变化的一种数字仪器。通过实验中紫甘蓝汁颜色的变化(如图2)以及溶液pH的变化，我们可以判断二氧化碳和氢氧化钠溶液的确发生了反应。

图 2 紫甘蓝变色实验

在紫甘蓝变色实验中，教师自身应该明白，对于二氧化碳与氢氧化钠溶液这一没有明显现象的反应，以往通常是借助实验过程中的气压变化(塑料软瓶实验)，或者是通过检验反应后的生成物碳酸钠来间接证明反应的发生。这些方法都属于定性实验的范畴，我们要探究实验过程中温度、压强、pH的具体变化，必须将实验定量化。该数字化实验就是基于这样的考虑而设计的:通过紫甘蓝汁颜色的多次变化(该实验中会出现5次左右的颜色改变，对紫甘蓝汁的浓度和氢氧化钠溶液的浓度也有定量要求，否则变色现象就难以稳定)和连续计量溶液pH的方式来证明该反应的发生，从而使实验变得定量、可视、有趣。

(二)对数字化实验作必要的交代

这是针对初中学生观察习惯和观察能力而提出的教学建议。在化学教学观摩活动中时常出现这样的场景:教师在没有对实验进行必要交代的情况下，就完成了一个数字化实验，让学生看得一头雾水，教师还急于要他们描述现象、分析图像、推测结论。如此教学，欲速则不达。

在数字化实验之前，教师除了要让学生明白为什么要做这个实验之外，还要让学生了解实验的仪器、药品、用品，以及图像反映的是哪些实验数据变化的情况。如果学生是首次接触数字化实验，教师还有必要向学生介绍数字化实验系统的基本构成，让他们知道传感器的用途，告诉他们实验的结果是在计算机上以具体的数据以及数据变化得到的图像形式呈现。学生消除对数字化实验的神秘感，做好必要的观察准备，才会观有所感、思有所得。

在紫甘蓝变色实验中，夏琴老师通过课件向学生交代了所用的仪器和药品(提示:该实验中用的是干冰、紫甘蓝汁和氢氧化钠溶液，实验是放在直径为8cm、高为25 cm的直口厚壁玻璃瓶里做的，很有视觉冲击力)，明确实验观察的重点:溶液的颜色变化和pH的变化图像。教师还为学生提供一份紫甘蓝汁在酸碱度不同的溶液中的显色表(见表1)。

表 1 紫甘蓝汁在不同酸碱度溶液中的显色表

(三)重视数字化实验结果的解读

与数字化实验技术层面的问题相比较，数字化实验与目标知识、学生认知水平的融合问题更为关键。初中阶段，基于学科知识的启蒙特点以及学生思维发展的水平，数字化融合的要求不高，教师的主要工作是引导学生分析曲线特征，建立起曲线与宏观现象、微观本质及符号表征之间的关系。

图3是紫甘蓝变色实验得到的反应过程中溶液酸碱度随时间变化的曲线。对学生而言，他们要依据美轮美奂的颜色变化判断反应的发生情况，还要从溶液的pH由最初的12.5逐渐到小于7的过程中找到氢氧化钠溶液和二氧化碳反应的证据，“看出”氢氧化钠溶液与二氧化碳发生反应的过程。

图 3 pH 数字传感器采集的溶液酸碱度随反应时间变化曲线

教师在引导学生分析的同时，还要对最终所得溶液的pH维持在略小于7的水平作更深刻的解读(这种解读结果不一定要告知学生):随着反应的进行，最终所得到的并不是碳酸钠溶液，而是碳酸氢钠和碳酸的混合溶液，溶液呈弱酸性，pH小于7。

正是因为上述几个方面都做得比较好，紫甘蓝变色实验在2016年江苏省初中化学教师基本功大赛实验创新展示中获得了评委的高度评价。

三、探索数字化实验推进方略

(一)组织相关专题培训

目前开展的教师培训，有通识类，也有学科专项，但学科专项培训的重点在于对学科核心素养的理论学习、对课程标准的精心解读和教学案例的分析评价等，针对实验类学科数字化实验教学的专题培训(教育信息技术的培训一般也放在通识类培训中)很少，甚至没有。建议有关部门在今后的化学学科专题培训中，将数字化实验(理论认识、具体含义、教学价值以及操作方法等)作为一个培训板块，通过培训培养一批种子教师，并通过种子教师的示范引领，带动更多的教师参与数字化实验教学的实践与研究。

文章来源：《化学教与学》 网址: http://www.hxjyxzz.cn/zonghexinwen/2020/0827/515.html