數(shù)字化賦能化學(xué)實驗說課展示一、實驗背景分析二、實驗改進要點三、實驗教學(xué)目標四、實驗設(shè)計原理CONTENTS目錄五、實驗教學(xué)過程六、課堂效果評價一、實驗背景分析PART01義務(wù)教育化學(xué)課程標準2022版強調(diào)實驗探究與模型構(gòu)建是科學(xué)探究的基本方法，學(xué)生需學(xué)會使用指示劑檢測溶液酸堿性等技能，培養(yǎng)批判性思維和勇于修正錯誤的科學(xué)態(tài)度。課程標準要求學(xué)生通過必做實驗如常見酸與堿的化學(xué)性質(zhì)實驗，掌握實驗設(shè)計思路與方法，如控制變量和對比實驗?？茖W(xué)探究與化學(xué)實驗學(xué)生需認識酸堿主要性質(zhì)及檢驗溶液酸堿性的基本方法，掌握認識物質(zhì)性質(zhì)的基本方法，如觀察法、實驗法、歸納概括與分析解釋法。課程標準注重培養(yǎng)學(xué)生理解化學(xué)物品的保存、藥品選擇與使用與物質(zhì)性質(zhì)的關(guān)系，從宏觀和微觀層面理解物質(zhì)性質(zhì)。物質(zhì)的性質(zhì)與應(yīng)用0102課標分析學(xué)生已經(jīng)了解了酸堿度的表示方法，掌握了酸和堿的部分化學(xué)性質(zhì)，理解了中和反應(yīng)的概念，但對中和反應(yīng)的實質(zhì)理解不夠深刻，需要進一步探究和理解。學(xué)生已經(jīng)掌握了常規(guī)儀器的基本操作規(guī)范，但對于pH傳感器、溫度傳感器、導(dǎo)電率傳感器、壓強傳感器等數(shù)字化儀器比較陌生，需要通過實驗操作熟悉這些儀器的使用。知識掌握層面實驗操作技能層面學(xué)情分析教材實驗的局限性教材中利用指示劑顏色變化來證明酸堿之間能夠發(fā)生反應(yīng)，探究角度單一，顏色變化的宏觀現(xiàn)象無法反映離子反應(yīng)的微觀實質(zhì)。教材改進與創(chuàng)新教材通過畫出氫氧化鈉與鹽酸反應(yīng)的微觀示意圖，讓學(xué)生直觀形象地了解酸堿中和反應(yīng)的實質(zhì)，但學(xué)生的學(xué)習(xí)活動依然是被動接受式教學(xué)，缺乏主動探究過程。為此，對教材實驗進行改進與創(chuàng)新，利用數(shù)字化儀器從多角度呈現(xiàn)中和反應(yīng)的實質(zhì)，提高學(xué)生的主動學(xué)習(xí)能力。教材實驗分析二、實驗改進要點PART通過溶液顏色的變化，判斷溶液酸堿性的變化，從宏觀角度證明酸堿能夠發(fā)生中和反應(yīng)。利用酸堿指示劑通過溶液pH的變化過程，判斷溶液中OH?和H?離子的增減，從微觀角度探究中和反應(yīng)的實質(zhì)。利用pH傳感器宏觀與微觀結(jié)合利用溫度傳感器測量反應(yīng)中溶液溫度的變化，從反應(yīng)實質(zhì)證明中和反應(yīng)是放熱反應(yīng)，通過定量數(shù)據(jù)支持定性結(jié)論。利用導(dǎo)電率傳感器測量反應(yīng)中溶液導(dǎo)電率的變化，從反應(yīng)導(dǎo)電性變化證明中和反應(yīng)的發(fā)生，通過定量數(shù)據(jù)反映反應(yīng)過程。定性與定量結(jié)合通過實驗數(shù)據(jù)和圖像分析，建立“宏觀-微觀-符號-圖像”四重表征，幫助學(xué)生從不同角度理解中和反應(yīng)。建立四重表征通過“定性與定量”、“宏觀與微觀”角度對中和反應(yīng)的研究，形成“無明顯現(xiàn)象”化學(xué)變化的思維模型，培養(yǎng)學(xué)生對復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)的理解能力。形成思維模型符號與圖像結(jié)合三、實驗教學(xué)目標PART031.化學(xué)觀念通過中和反應(yīng)的微觀本質(zhì)分析和復(fù)分解反應(yīng)的“宏觀-微觀-符號-圖像”四重表征建立，深化學(xué)生對物質(zhì)變化規(guī)律的理解，形成化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)性認知。2.科學(xué)思維通過“定性與定量”、“宏觀與微觀”角度的綜合研究，構(gòu)建“無明顯現(xiàn)象”化學(xué)反應(yīng)的思維模型，培養(yǎng)邏輯推理、模型建構(gòu)及多維度分析問題的能力。3.科學(xué)探究與實踐利用酸堿指示劑變色實驗、數(shù)字化實驗及對比實驗設(shè)計，掌握定性與定量結(jié)合的研究方法，強化實驗設(shè)計、變量控制和數(shù)據(jù)獲取的實踐能力。4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任通過pH曲線、溫度曲線等數(shù)據(jù)實證與分析，培養(yǎng)基于證據(jù)的科學(xué)論證習(xí)慣，養(yǎng)成嚴謹求實的科學(xué)態(tài)度，理解科學(xué)研究的規(guī)范性與客觀性。四、實驗設(shè)計原理PART04氫氧化鈉和鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為HCl+NaOH=NaCl+H2O，反應(yīng)過程中氫離子與氫氧根離子結(jié)合生成水，鈉離子和氯離子存在于溶液中。氫氧化鈉與鹽酸反應(yīng)01中和反應(yīng)的實質(zhì)是酸中的氫離子（H?）與堿中的氫氧根離子（OH?）結(jié)合生成水（H?O），反應(yīng)過程中溶液的酸堿性發(fā)生變化，同時伴隨著能量變化。中和反應(yīng)的實質(zhì)02化學(xué)反應(yīng)原理pH傳感器通過測量溶液中氫離子活度，將pH值轉(zhuǎn)換為電信號輸出，反映溶液的酸堿性變化，隨著酸堿中和反應(yīng)的進行，溶液pH值逐漸改變。溫度傳感器通過測量溶液溫度變化，將溫度值轉(zhuǎn)換為電信號輸出，中和反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)過程中溶液溫度升高，通過溫度傳感器可以實時監(jiān)測溫度變化。導(dǎo)電率傳感器通過測量溶液的導(dǎo)電能力，將導(dǎo)電率值轉(zhuǎn)換為電信號輸出，反應(yīng)過程中溶液中離子濃度和種類發(fā)生變化，導(dǎo)致導(dǎo)電率變化，通過導(dǎo)電率傳感器可以觀察到導(dǎo)電率的變化趨勢。導(dǎo)電率傳感器原理溫度傳感器原理pH傳感器原理數(shù)字化實驗原理五、實驗教學(xué)過程PART05氫氧化銅與鹽酸反應(yīng)展示氫氧化銅與鹽酸反應(yīng)的實驗現(xiàn)象，觀察藍色沉淀逐漸溶解，溶液變?yōu)樗{色，引導(dǎo)學(xué)生思考酸堿反應(yīng)的宏觀現(xiàn)象。氫氧化鈉與鹽酸反應(yīng)展示氫氧化鈉與鹽酸反應(yīng)的實驗現(xiàn)象，觀察無明顯現(xiàn)象，引發(fā)學(xué)生對“無明顯現(xiàn)象”化學(xué)反應(yīng)的思考，激發(fā)學(xué)生探究興趣。課堂導(dǎo)入實驗化通過常規(guī)實驗，設(shè)計小組實驗，讓學(xué)生利用酸堿指示劑觀察溶液顏色變化，判斷溶液酸堿性，培養(yǎng)學(xué)生合作實驗?zāi)芰?。方案一：利用指示劑使用pH傳感器，通過溶液pH的變化過程，判斷溶液中OH?和H?離子的增減，探究中和反應(yīng)的實質(zhì)，讓學(xué)生體會數(shù)字化實驗的優(yōu)勢。方案二：利用pH傳感器使用溫度傳感器，測量反應(yīng)中溶液溫度的變化，從反應(yīng)實質(zhì)證明中和反應(yīng)是放熱反應(yīng)，通過定量數(shù)據(jù)支持定性結(jié)論。方案三：利用溫度傳感器使用導(dǎo)電率傳感器，測量反應(yīng)中溶液導(dǎo)電率的變化，從反應(yīng)導(dǎo)電性變化證明中和反應(yīng)的發(fā)生，通過定量數(shù)據(jù)反映反應(yīng)過程。方案四：利用導(dǎo)電率傳感器04030201探究實驗自主化引導(dǎo)學(xué)生分析pH曲線、溫度曲線、導(dǎo)電率曲線等圖像，填寫表格，總結(jié)不同階段溶液的酸堿性、溶質(zhì)化學(xué)式和存在離子。分析圖像，填寫表格組織學(xué)生進行小組討論，分享實驗結(jié)論，培養(yǎng)學(xué)生的分析能力和團隊合作精神，通過討論加深對中和反應(yīng)的理解。結(jié)論共享與討論0102合作學(xué)習(xí)探真知鼓勵學(xué)生從不同角度思考，提出創(chuàng)新的實驗設(shè)計方案，如利用數(shù)字化儀器監(jiān)測反應(yīng)過程中的其他物理量變化，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。創(chuàng)新實驗設(shè)計思路引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計實驗，探究二氧化碳能夠和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)知識解決實際問題的能力。設(shè)計實驗探究二氧化碳與氫氧化鈉溶液反應(yīng)學(xué)以致用求創(chuàng)新自己設(shè)計問題請學(xué)生結(jié)合實驗過程和圖像創(chuàng)作2-3道填空題，并寫出答案，題目1：中和反應(yīng)過程中，溶液pH值的變化趨勢是怎樣的？答：溶液pH值從堿性逐漸降低至中性，再繼續(xù)加入酸后變?yōu)樗嵝?。培養(yǎng)學(xué)生的思維能力題目3：通過導(dǎo)電率傳感器觀察中和反應(yīng)過程中溶液導(dǎo)電率的變化，說明了什么？答：反應(yīng)過程中溶液導(dǎo)電率先降低后升高，說明反應(yīng)過程中離子濃度和種類發(fā)生變化。深化對實驗的理解題目2：利用溫度傳感器測量中和反應(yīng)過程中溶液溫度的變化，可以得出什么結(jié)論？答：中和反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)過程中溶液溫度升高。自我創(chuàng)作促能力六、課堂效果評價PART06實驗操作評價觀察學(xué)生在實驗操作過程中的規(guī)范性和熟練程度，評價學(xué)生對常規(guī)儀器和數(shù)字化儀器的使用情況，給予及時指導(dǎo)和反饋。0102評價學(xué)生在小組合作過程中的參與度、合作能力和溝通能力，觀察學(xué)生是否能夠積極交流、分工合作，共同完成實驗任務(wù)。小組合作評價學(xué)生表現(xiàn)評價實驗報告評價檢查學(xué)生的實驗報告，評價學(xué)生對實驗原理、實驗過程、實驗數(shù)據(jù)和實驗結(jié)論的描述是否清晰、準確，是否能夠運用所學(xué)知識進行分析和總結(jié)。創(chuàng)作題目評價評價學(xué)生創(chuàng)作的填空題的質(zhì)量，包括題目的科學(xué)性、準確性和創(chuàng)新性，以及答案的正確性，了解學(xué)生