江苏省苏州市相城区东桥中学（215000） 沈银行
初中化学教学要注重对学生科学思维的培养，以数字化手持技术为依托，在教学过程中渗透数字化实验，以客观的数据突破微观与宏观之间的关系构建，并拓展化学课程资源，将化学知识与生活、生命、环境保护等课程资源相结合，激发学生的学习兴趣，理解科学的本质，提高学生的科学素养。
化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质及其应用的一门基础自然科学。义务教育阶段的化学课程是科学教育的重要组成部分，其基本理念就是要为学生创设体现化学、技术、社会、环境相互关系的学习情境。在义务教育化学课程的教学过程中，微观与宏观之间关系的构建一直是化学教师努力突破的重难点。数字化实验室不仅为教师突破微观与宏观之间关系构建的教学重难点提供了帮助，同时也更有利于帮助学生构建从微观视角思考宏观世界的化学观念，拓展和丰富了化学课程资源，激发了学生的学习兴趣。
教育既是艺术，也是一门科学。但因为缺少了科学的思维，缺乏数据、做法和实证，使教育陷入了感性的经验主义的泥沼。而将数字化技术渗透到化学教学中，可以将微观的知识和问题通过具体的数据加以体现，增加学生的感性认识，并通过数据采集过程培养学生的科学思维能力。为充分发挥数字化实验在初中化学教学中的重要作用，我们不仅设计了能够渗透数字化技术的学生实验，还组织兴趣小组，结合学生已有的知识基础和学校的地域特点，拓展化学课程资源，努力将化学知识与学生的生活、环境等相结合，体现了“学生是课程的主体，是课程的有机组成部分，新课程要以提高学生科学素养为宗旨”的课程建设理念。
1 让数字化实验融入生活实际 拓展生活课程
沪教版义务教育教科书《化学》9年级上册P46“练习与实践”中，有这样的一道思考题：我们已经知道，呼吸作用产生二氧化碳。你能否设计一个实验验证呼吸作用确实产生了二氧化碳气体？题中还给出了一组数据：吸人的空气中（按体积分数计算）氧气占21%、二氧化碳占0.03%；呼出的气体中氧气占16%、二氧化碳占0.4%。常规的问题解决方案是让学生设计一组对比实验：取两支试管，分别倒入少量澄清石灰水，第一支试管用洗耳球通过导管向澄清石灰水中鼓入空气，第二支试管让学生直接通过导管向澄清石灰水中吹气。结果，第二支试管中的澄清石灰水变浑浊。由此证明，呼出的气体中二氧化碳含量比空气中的高，但具体的数据通过实验过程无法得出。如果将数字化技术引入到该实验过程中，具体的数据都会在实验的过程中体现出来，再结合学生在实验操作过程中观察到的现象，就能够使学生跳出感性的经验主义的泥沼，对相关知识的理解就会进一步加深，并能够形成客观而丰富的体验，从而培养学生严谨的科学思维。操作过程为：先将数据采集器连接到电脑上，再将氧气传感器和二氧化碳传感器同时连接到数据采集器上。然后取两只大号的保鲜袋，向其中吹气（收集呼出的气体），设置“以时间为基准”，开始计时后先用传感器在空气中测定一组数据，然后将传感器插入保鲜袋中，观察曲线的变化。测得的结果如图1所示。
上述两条曲线可以清晰地反映出空气中氧气和二氧化碳的含量与呼出气体中氧气和二氧化碳的含量的变化，同时将相关数据呈现出来。这样的学习方式可以使学生跳出通过主观现象来理解知识的经验主义倾向，对学生理解和掌握呼吸作用的实质必将起到积极的促进作用。
2 用数字化实验促进自我保护 拓展生命课程
二氧化碳在空气中的含量虽然只有0.03%，但作为光合作用的原料，其作用是非常重要的。二氧化碳的含量增多，会对人的健康甚至生命产生影响。教科书在涉及二氧化碳与人体健康的内容时，有这样一段描述：当空气中的二氧化碳超过正常含量时，会对人群产生有害的影响，所以在人群密集的地方应该注意通风换气。在进入可能含有较多二氧化碳气体的地方之前，应检验该地的二氧化碳含量，以免危害到人的健康。教科书中还给出了具体的数值，见表1。
教室作为学生接受知识的主要场所，正是人群密集的地方，当冬天气温比较低的时候，学生往往不愿意开窗通风。这种长时间不通风造成教室内二氧化碳超过正常值的现象是比较普遍的，只是学生没有通过客观的数据加深对这一问题的认识，从而忽视了问题的存在。为呼吁我校的学生主动为自己创造良好的学习环境，提高生命质量，化学兴趣小组的学生利用传感器做了两组实验。第一组实验选择教室中间和教室外走廊两个地点，测试时间为25min，测定的内容为氧气和二氧化碳含量的变化情况对比，具体数据见表2。
第二组实验则直接在临近下课的时候，在教室内外同时测定一组数据，具体数据如下：教室内，氧气含量为15.85%，二氧化碳含量为0.312%；教室外，氧气含量为21. 05%，二氧化碳含量为0.035%。
上述两组实验中所提供的数据，我校已经在校园网上公布。数据的说服力是最有效的，现在，各班都成立了教室环境保护志愿小组，负责督促本班学生课间必须到教室外活动，教室的门窗都打开，每节课中间必须至少通风一次。
3 用数字化实验培养环保意识 拓展环保课程
苏州是水域密布地区，素有“东方威尼斯”的美誉。本校所处的区域，周围有漕湖、春申湖两大湖泊，黄埭塘、东桥大寨河两条河流。这些水域资源直接影响居民的日常生活。但由于工业的快速发展，导致部分水域受到污染，东桥大寨河就属于污染的重灾区。保护水源就是优化我们的生存环境，所以，对水质的检测自然成了学生关注的话题。化学兴趣小组的学生利用自己的休息时间采集水样，在教师的指导和帮助下，他们对所采集的水样进行分析和研究，对水样的pH、含氧量、导电率3项指标进行了测定，数据如图2所示。
采集水样过程中，学生已经对采集点进行了实地勘察，发现漕湖的水质最好，黄埭塘的水流速度最快。对水样的数据分析主要以漕湖作为参照标准，学生得出的结论是：流水的含氧量相对较高，适宜水生动物的生存，教科书中也明确了“水中溶有水生生物所必需的氧气”；导电率升高是由于工业用水中含有的大量离子未经处理就排入水域，其中包括一些有毒的离子，致使水生生物的大量死亡，所以东桥大寨河的水有明显的异味，并且没有水生生物的存在。值得庆幸的是，兴趣小组的学生将所测得的数据呈送政府环保部门，得到了政府部门的充分认可，并且黄埭镇政府已经将东桥大寨河的改造工程列为2015政府实事工程之一，并且聘请我校学生作为环保志愿者，定期检测水质，所提供的数据将作为政府勒令相关企业整改的直接依据。看到自己的研究成果在环保事业中得到应用，同学们欣喜之余，也更加热爱化学，有的甚至表达出将来要从事化学研究的心声。
我们强调学习化学需要进行科学探究，就是指为学牛创造机会产生和评价对自然世界的科学解释，并且参与科学实践和对话。以数字化实验为依托的学生探究活动，不仅为拓展课程资源提供了途径，而且数据化的呈现方式也突出了学生科学思维的培养方式，对学生的终身发展必将产生积极的影响。同时，这也和“培养生存能力，提高生活品味，提升生命质量”的新教育观相吻合。
收稿日期：2015-02-08