教育信息化背景下的高中化學數字化實驗教學

曾永裕

[摘? ?要]隨著現代化教育工作的不斷發展與推進，各種新技術開始應用于日常教育教學工作中。在化學教學領域手持技術的應用促使化學實驗正在以一種數字化的形式呈現，為化學實驗教學帶來了極大的便利。文章首先分析了數字化實驗教學的優勢與弊端，進而從融合傳統實驗教學、引導學生自主探究、科學設計數字化實驗等幾個角度提出了數字化實驗教學策略。

[關鍵詞]教育信息化;高中化學;數字化實驗;實驗教學

[中圖分類號]? ? G633.8? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2021）29-0068-02

數字化實驗即數字化信息系統實驗（簡稱DIS），又稱手持技術實驗，是由“傳感器+數據采集器+計算機（含配套使用的通用和專用軟件）”構成的能夠采集化學實驗數據，并以圖表的形式呈現出來的現代化的實驗技術手段。新課程教學改革工作的不斷推進和發展，對高中化學課堂教學提出了新的要求，傳統形勢下的實驗教學方式已經無法滿足現代化教學的需求，需要教師借助手持技術來輔助教學，對化學實驗過程中產生的各種數據進行科學的采集和分析，從而有效確保實驗教學的科學性和嚴謹性，大大提升學生的化學學習質量。

一、數字化實驗概述

1. 數字化實驗的優勢

教育信息化背景下，高中化學實驗的教學方式和策略發生著與時俱進的變化，實驗教學質量得到了提升。對于數字化實驗在高中化學實驗教學中的應用實踐，其優勢可以從學校的角度、學生和教師的角度進行分析。

首先來說說學校視角下數字化實驗的優點。數字化實驗作為一種創新的實驗教學形式，能夠很好地調動學生的學習積極性，確保實驗教學的規范性和安全性。在高中化學實驗教學中，大部分實驗的過程都會產生一定量的有毒氣體和有害物質，為了有效保障實驗過程的安全性，學校需要密切關注用于化學教學的各種設施的建設情況，積極地配備日常教學所需的通風設施。但是就實際情況而言，學校配備的通風設施的使用效果并不理想。數字化實驗的普及和應用能夠有效地彌補這一缺陷，大大降低化學實驗中有害物質的產生，提升實驗教學的安全性。除此之外，在實驗過程中學生或者教師操作不當也會帶來一定的危險性，數字化實驗的應用可以科學地規避這一不安全因素。可見，數字化實驗在提升實驗教學質量的同時，還能夠保障實驗教學的安全性。

其次是學生和教師視角下數字化實驗的優點。在日常的教學實踐過程中，學生作為課堂教學的主體，其學習參與程度直接關系著課堂教學的質量。借助數字化實驗，學生可以自主完成實驗過程，并對實驗規程進行反復探究，了解化學實驗原理，掌握不同儀器的操作要求，在參與實踐過程中逐步提升自身的綜合學習能力。對于教師的教學而言，化學實驗所涉及的知識跨度較廣，在備課環節教師需要綜合考慮多方面因素，以確保實驗教學的質量。數字化實驗的應用可以突破教學時空的限制，根據學生的實際學習需求靈活設計實驗活動，充分發揮學生的主體作用，促進實驗教學效果的提升。

2. 數字化實驗的弊端

在高中化學實驗教學中，數字化實驗的應用在帶來教學便利的同時，也存在一定的弊端，需要教師正確面對及合理應用。在實際教學過程中，數字化實驗設備也會由于自身的使用頻次出現損耗的情況，進而影響實驗的精確性。因此，在借助數字化實驗輔助教學的過程中，教師要密切關注設備儀器的維護工作，這對教師的專業能力有一定的要求。其次，數字化實驗的應用優勢主要體現在計算機技術的應用層面，憑借信息技術的輔助和運算，能夠在很大程度上提升實驗的精確性。但是，隨著信息化運算的普及，學生在長期的數字化實驗過程中會不可避免地對計算機產生一定的依賴性，進而忽視對自身運算能力的培養，就學生長期發展而言，會產生一定的阻礙作用。

二、教育信息化背景下的高中化學數字化實驗教學策略

1. 強化傳統實驗與數字化實驗的有機融合

在數字化實驗過程中，學生可以借助信息技術的輔助完成數據的采集和計算工作，不再需要自己動手參與分析和運算，這種情況勢必會影響學生綜合能力的進一步發展和提升。基于此，在日常化學實驗教學中，教師應當理性看待數字化實驗的應用，不能完全用數字化實驗代替傳統實驗。相反地，為了進一步提升學生的化學綜合素質，充分發揮數字化實驗的應用優勢，教師應當將傳統實驗和數字化實驗進行有機融合，確保兩種實驗的教學優勢可以互補，切實提升化學實驗教學質量。例如，在酸堿中和滴定實驗教學中，教師可以指導學生將數字化實驗作為一種驗證實驗結果的措施，先由學生自主完成實驗過程，并根據自己的實驗數據進行相應的分析和計算，再通過數字化實驗對實驗和運算結果進行驗證。對于驗證的結果，如果存在誤差，教師可以進一步指導學生分析實驗數據存在誤差的原因，讓學生在實驗探究中明確自身學習中存在的問題。通過這樣的形式，不但可以提升學生實踐操作的能力及糾錯能力，還可以促進學生化學學科核心素養的發展。

2. 借助數字化實驗引導學生自主探究

在以往的化學實驗教學中，教師大多是按照課本中既定的實驗流程，按部就班地再現實驗過程。由于學生對實驗結果都已提前知曉，在參與實驗的過程中缺乏探究學習動力，不能積極地參與到實驗學習過程中，化學實驗也難以發揮出應有的作用。基于此，教師可以借助數字化實驗為學生拓展相關的實驗內容，引導學生積極地參與探究學習的過程，提高學生自主分析和探究學習的能力。例如，對于碳酸鈉溶液中滴入鹽酸的反應，學生常常不能準確地理解[CO2-3]與H+的反應情況，這時教師可以引導學生利用pH傳感器和CO2傳感器進行實驗設計并探究有關反應情況。通過教師的指導和點撥，學生從反應方程式、實驗數據等多個層面進行分析和探究，既能夠熟練地掌握[CO2-3]與H+的反應情況，又可以鍛煉自身的自主探究能力。

3. 立足教學目標科學設計數字化實驗流程

化學實驗教學不同于單一課本知識的教學，其對學生的教育和影響作用是多元化的。在高中化學實驗教學中，既要求學生能夠通過實驗過程學會操作和深入理解化學知識，也需要學生在實驗學習的過程中逐步形成化學思維，培養自主探究學習能力。因此，在數字化實驗的應用過程中，教師要善于圍繞教學目標和學生實際發展需求靈活設計數字化實驗流程。一方面，教師要立足課本教學的實際需要，設計不同的數字化實驗過程。例如，在化學知識拓展教學的實驗中，教師可以將數字化實驗設計為展示性實驗，即通過簡單的實驗操作指引為學生提供更多的化學實驗專業技能呈現，豐富學生的學習視野。另一方面，在強調規范化實驗的教學中，由于需要學生深入了解實驗數據和反應現象，教師在設計實驗流程的過程中要突出真實的化學實驗操作流程和細節，強化學生在數字化實驗過程中對規范化操作的掌握程度，同時通過自主實踐探究掌握必備的實驗知識與技能。基于此，在數字化實驗教學實踐中，教師要根據不同的教學需要靈活設計數字化實驗教學的流程，使數字化教學的作用和價值最大化，為學生化學課程的學習創造良好的條件。

4. 強化高中化學教師專業素質的提升

數字化實驗作為一種專業性較強的教學形式，在教學應用過程中融合了計算機應用、多媒體應用以及手持技術應用等多種模式，技術含量相較于傳統實驗教學而言有著本質上的提升。加上對設備的日常使用和維護有一定的要求，需要教師具備較為專業的技能和素質。基于此，在數字化實驗的應用中，有必要進一步提升教師的相關專業技能和專業素質，以確保數字化實驗能夠發揮出應有的教學優勢和作用。首先，學校方面應當立足現代化教學的發展和需要，針對教師開展專項的數字化實驗教學的技能培訓活動，幫助教師快速掌握數字化實驗的特點及應用技巧。其次，根據日常化學教學的反饋情況，定期組織教師進行教學研討活動，鼓勵教師積極地分享數字化實驗教學經驗，促進教師之間的協同進步。最后，提升數字化實驗在學生日常學習中的應用和普及程度，要求教師在日常教學活動中進行各種數字化實驗的設計，從而在實踐教學和反饋中不斷總結教學經驗，逐步提升教師數字化實驗的應用能力，為數字化實驗教學的順利開展和不斷完善奠定良好的基礎。

綜上，數字化實驗的應用在很大程度上促進了高中化學教學質量的提升。在日常教學實踐過程中，教師要善于立足教學實際，理性分析數字化實驗教學的優勢和弊端，科學設計數字化實驗教學流程，使其教學優勢和價值最大化，在多樣化的實驗教學互動中逐步提升學生的化學學科核心素養，助力學生更好地學習和發展。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

[1]? 司正權. 數字化實驗在高中化學教學中的應用[J]. 中學課程輔導（教師教育）， 2017（13）：23.

[2]? 浦紹體. 信息化背景下高中化學實驗教學模式探討[C]. 2020年“教育教學創新研究”高峰論壇論文集，2020.

[3]? 李浩. 基于教育信息化背景的高中化學數字化實驗教學[J]. 教育信息化論壇， 2018（9）：43.

（責任編輯 羅 艷）