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關于氫氧化鈉和二氧化碳反應的實驗，許多一線老師做了大量的嘗試和探索，使這一實驗形象而生動，賦予它更多的內涵與價值。
這一階段的初中生已具備了一定的實驗探究和分析問題能力，所以對這樣一個無明顯現象的實驗，我們如何證明反應的發生，整個學習過程對培養學生實驗探究及創新能力的意義遠超過了實驗結論本身。
宋心琦教授曾說，“由‘眼見為實’獲得的信息可能并不是實驗對象所提供的全部。數字化教學手段的引入將是課程改革發展的趨勢之一。”
因此為開啟學生更高層次的化學思維，我在傳統的實驗基礎上引入數字化技術，對實驗進行更多元、更深刻的呈現。

三、實驗儀器與藥品

儀器：250mL的平底五頸瓶、氣球、氣壓傳感器、溫度傳感器、注射器兩支
藥品：20mL 15%的氫氧化鈉溶液、20mL水、干冰

四、實驗教學過程

形數步驟一：進入“形”與“數”
在五頸瓶中加入干冰，使瓶內充滿二氧化碳氣體，可以觀察到氣球膨脹，讀出氣壓傳感器所示數值。
提出問題：氣球膨脹和氣壓增大說明了什么？


形數步驟二：強化“形”與“數”
繼續向瓶內注入20mL水。
提出問題：為何會有氣球和曲線具有這樣的變化？


形數步驟三：加深“形”與“數”
再向瓶內加入20mL NaOH溶液，觀察二者變化。
提出問題：CO2與水反應的同時，是否還發生了其他的反應？你的判斷和依據是什么？
針對這一問題，學生討論分析氣球“形”變，與曲線“數”變，發現氣球的“形”變與曲線“數”變趨勢一致，而氣壓快速降低，說明CO2和氫氧化鈉發生了反應，從定量角度解釋定性現象進一步拓展了學生思維的視角。
此外，從溫度變化曲線還能讓學生獲得化學反應常伴隨著能量的變化的啟示。

形數步驟四：拓展“形”與“數”
提出問題：你還能從什么角度驗證二氧化碳與氫氧化鈉發生反應？
學生常會提出，利用氫氧化鈉溶液使指示劑酚酞溶液變紅這一性質，預測通入二氧化碳后溶液堿性減弱，顏色也將變淺。但通過實驗并未觀察到明顯的顏色變化。此時，學生自然聯想到能否像之前一樣運用的“數”來說明問題？于是，我運用pH傳感器檢測溶液中的pH變化，讓學生分析圖像。孩子們紛紛感嘆原來我們肉眼觀測不到的改變，并不是沒有發生。通過這一環節，使學生意識到“數”的魅力——比“形”更深刻更準確。

四、實驗教學亮點

傳統的實驗現象生動直觀，有聲有色，可稱之為實驗之“形”；數字化手持技術的定量分析真實深刻，有根有據，則可稱之為實驗之“數”。本實驗的設計，對這一典型的“無明顯現象”的反應，從現象入本質，由定性至定量，從多角度動態地進行了探究和分析，將“形”與“數”相結合，從讓學生進入形與數的空間到不斷強化對形與數的思考，最后讓學生體驗到“形”與“數”相結合的美妙，充分提升了學生從學科角度分析和解決問題的能力，實現化學學科核心素養的培養。

五、實驗教學拓展

形數合一，在許多初中化學探究實驗中都可以得到廣泛的應用。例如酸堿中和反應，“形”在于指示劑顏色改變，“數”則是pH變化曲線。又如空氣中氧氣含量的測定，“形”是氣球的變化，而“數”是壓強差。此類實驗，均能運用形數結合的手段，使實驗過程精確化、透明化，學生一目了然。

六、實驗教學反思
開展“形”“數”合一的實驗教學實踐，真正的困難，我認為不在于學校硬軟件的支持，也不在于學生對數字化的理解，關鍵在于教師內心對新事物本能的拒絕。今天，越來越多像傳感器一樣的數字化設備已經走進我們的儀器室，但它卻難以真正走進我們的課堂。在此，我希望通過我的改進能為老師們打開了一扇窗，望見一個更多元、更清晰、更美好的化學教學新世界。
實驗現象之多彩，數字曲線之曼妙，賦予化學更專業、更真實的氣質，煥發我們實驗最本真的東西——這就是我心中最美的化學。作為一個年輕的老師，在我面前是廣闊的化學教育的新領域，面對數字化的浪潮，我做好了準備，你呢？

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