數字化探究實驗在中學化學教學中的應用探析

鄭榮忠

摘 要：在化學這一學科的教學過程中，數字化探究實驗的開展屬于一種全新的課堂教學方式，有助于進一步提高實驗教學的專業性，更好地突破教學的重點以及難點，進而高效地落實學習能力及核心素養培養的教學目的。本文從數字化探究實驗的概述、這一教學方法在化學教學中應用的價值、應用的前提條件、應用的具體策略以及實施案例這五個方面入手，闡述了數字化探究實驗在中學化學教學中的應用探析。

關鍵詞：中學化學教學；數字化探究實驗；應用策略

【中圖分類號】G633.8 ? ? ? ? ? 【文獻標識碼】A ? ? ? ? ? ? 【文章編號】2097-2539（2023）12-0149-03

新課改要求教師在化學這一學科的教學過程中，能夠真正地采取科學有效的教學手段，幫助學生建立起良好的邏輯體系，從而促進學生全方位的發展。也就是說，在化學實驗開展的過程中，教師應采取多樣化的教學手段，通過引入數字化探究實驗的教學方式，突出學生在課堂教學中的主體地位，在提高實驗精確度的基礎上，培養學生形成良好的實驗意識，進而幫助學生展開更加專業化的學習。

1.數字化探究實驗的概述

隨著科學技術的飛速發展，信息技術被廣泛地應用在各個學科的教學過程中，并取得了顯著的教學成果。數字化探究實驗的教學形式，是指教師在教學的過程中，能夠借助信息技術來引導學生展開知識的學習。這將有助于促使實驗的過程以更加生動形象的方式為學生所呈現，進而幫助學生更好地理解和掌握實驗的技巧，并真正地提高教學的質量及效率。雖然這一課堂教學的方式引入在化學教學過程中的時間相對較晚，但是其發展的速度相對較快，并且已經取得了良好的教學成績。對中學生來說，化學這一學科中所涉及的理論知識相對抽象，實驗操作的現象更不易觀察，所以借助這一教學方式，將其抽象的內容以具體的實驗現象為學生呈現，有助于學生更好地突破教學的重點及難點，并有效地落實課程改革的相關要求。

2.數字化探究實驗在中學化學教學中應用的價值

（1）有助于確保實驗安全

通過對教材中所涉及的一些實驗內容進行分析能夠發現，一些實驗在操作的過程中，往往會形成一些有毒并且有害的氣體，而要想引導學生展開這些實驗的操作，便需要實驗室具備良好的通風系統，但是就目前的教學情況來看，各個學校并不具備這樣的良好條件。而數字化探究實驗方式的引入，能夠有效地降低實驗操作的安全風險，與此同時，還能夠進一步降低實驗操作的成本，以便學校用完成軟件的優化。

（2）有助于優化教學效果

在實驗操作的過程中，一些實驗具有相對較大的危險性，還有一些實驗在操作的過程之中，無法形成明顯的實驗效果，也正是因為這樣，導致教師在教學的過程中無法有效地去呈現這些實驗，并只能通過圖片及文字為學生生硬地進行知識的講解。但事實上，數字化探究實驗的引入，能夠有效地解決上述所存在的這些問題，通過將一些具備危險以及實驗現象并不明顯的實驗，通過直觀便捷的方式為學生所呈現，將有助于幫助學生更好地完成知識的理解及掌握，并實現教學質量及效率的提升。

（3）有助于提高學習效率

在化學這一學科的教學過程中，應用數字化探究實驗的方式，當有助于引導學生積極主動地參與到動手實踐操作中，通過引導學生對化學原理、實驗過程以及相關的現象等一些內容來展開探究，將有助于幫助學生更好地完成知識的理解及掌握，并在此基礎之上形成良好的學習效果。

3.數字化探究實驗在中學化學教學中應用的前提條件

（1）教師具備良好意識

就目前化學這一學科的教學情況進行分析能夠發現，數字化探究實驗這一教學方法的應用并不具備豐富的實踐，要想借助這一方法實現教學質量的提升，那么便需要教師具備良好的課堂教學意識，勇于接受一些新事物，并且能夠在反復實踐的過程之中完成課堂教學方法的改革以及創新，進而充分地發揮出這一教學模式所具備的優勢。隨著新課改理念的不斷深入，教師在實際教學的過程中已逐漸轉變了課堂教學的觀念，并且能夠真正地認識到這一課堂教學模式所具備的優勢，但是仍然有一些教師在教學時選擇應用傳統應試教育背景下的教學方法，注重為學生傳授相關的理論知識，由于并沒有突出學生在課堂中的主體地位，因此，很容易便會影響到課堂教學質量及效率的提升，不利于學生形成良好的學習興趣。這需要教師在實際教學的過程中，注重完成課堂教學理念的轉變，并采取多樣化的課堂教學方法，促使學生快速地理解并掌握操作的流程，進而幫助學生獲得全方位的發展。

（2）豐富課堂教學手段

在數字化探究實驗教學開展的過程之中，如果教師并沒有采取合適的課堂教學手段，而只是將其作為一種輔助的教學工具來引導學生展開知識的學習，那么將無法真正地體現出這一教學模式所具備的優勢，進而影響到教學質量及效率的提升。鑒于此，這便需要教師在實際教學時盡可能地豐富自身的實驗教學手段，進而提高這一課堂教學的專業性，并發揮出數字化探究實驗教學所具備的作用。除此之外，在課堂教學的過程中，教師更應該將數字化探究實驗與傳統的實驗教學進行有機地融合，激發學生的學習興趣，從而真正地提高課堂教學的整體質量，幫助學生獲得全方位的發展。

（3）實現教學資源共享

在當前中學化學教學的過程之中，要想更好地引導學生展開數字化探究實驗的教學，教師更應該有意識地豐富課堂教學的資源，通過為學生提供更加豐富的學習資料，并為學生營造良好的課堂教學環境，將有助于提高學生的實驗意識，并幫助學生獲得全方位的發展。除此之外，在實驗教學開展的過程中，教師更應該鼓勵學生積極主動地參與到教學合作中，并借助互聯網實現教學資源的共享，從而為其能力及綜合素質的發展提供強有力的支持。

4.數字化探究實驗在中學化學教學中應用的策略

（1）突破教學重點難點

對于中學生來說，化學這一學科中所涉及的知識相對抽象，理解起來存在相對較大的難度。而在傳統的教學過程之中，教師往往會引導學生對化學實驗展開深層次的自主探究，但事實上，在此過程中，無法培養學生形成良好的實踐操作技能，甚至還會導致學生的學習質量及效率逐漸降低。但如果教師能夠借助數字化探究實驗的方式來引導學生展開知識的學習，那么便能夠促使課堂教學以更加直觀生動的方式為學生所呈現，并引導學生展開更加便捷的自主探究。比如，在帶領學生學習“電解”這一化學知識時，對于中學生來說，這一知識是此階段學習過程中相對重要的一個知識概念，教師需要要求學生真正地認識強電解質以及弱電解質兩者之間存在最大的區別，便是已溶解于水的電解質電離是否完全。學生對于這一知識的理解與掌握存在相對較大的難度，如果教師在實際教學的過程之中選擇完全按照教材中所呈現的內容來為學生進行知識的講解，而不為學生直觀地呈現出這一實驗操作的具體現象，那么將無法幫助學生對其內容進行深層次的了解及掌握，也無法取得良好的課堂教學效果。除此之外，由于這一實驗操作無法形成相對明顯的現象，所以要是直接為學生展示這一實驗，那么其效果也是有限的。但如果教師能夠借助數字化探究實驗的方式，嘗試利用傳感器來對實驗操作過程中，乙酸溶液的pH值展開進一步的監測，并將其數據通過圖表的方式為學生所呈現，那么將有助于幫助學生更加全面地理解并掌握相關的實驗結論。由此能夠看出，在化學這一學科的教學過程中，合理地應用數字化探究實驗的教學方式，將有助于進一步優化課堂教學的過程，并在此基礎之上，突破課堂教學的重點及難點，進而實現教學質量及效率的提升。

（2）引導學生參與實踐探究

根據研究調查表明，通過將化學實驗與信息技術進行充分的結合，將有助于促使實驗的內容以更加靈活的方式為學生所呈現。當然，在具體實施的過程之中，教師更應該注重引導學生借助自身已有的知識經驗，進一步完成問題答案的分析及探究，從而促使學生更加深層次地完成知識的理解及掌握。比如，在帶領學生學習“化學反應速度”這一化學知識時，教師可以嘗試借助數字化探究實驗的教學方式引導學生完成知識的學習及探究。對于這一階段的學生來說，實驗操作的內容相對簡單，在操作的過程之中可以自行地借助計算機來控制變量，進而展開實驗操作。在引導學生進行實驗探究的過程之中，其交流、討論以及實踐操作等一些方面的能力都會得到進一步的提升，還有助于培養學生逐步形成交流合作的學習習慣，從而為其今后的學習以及發展奠定堅實的基礎。

5.數字化探究實驗在中學化學教學中應用的實際案例

根據研究調查表明，在化學這一學科的教學過程之中，引導學生展開數字化探究實驗，將有助于培養學生形成良好的學習能力及操作能力，并實現教學質量及效率的提升。接下來，就以Fe3+水解的教學為例，從而介紹這一課堂教學的方式在化學教學中的具體應用。在實際教學的過程之中，Fe3+水解屬于一項重要的知識，教師要想引導學生展開Fe3+水解影響因素的分析以及探究，那么，則需要通過實驗教學的方式來展開，進而幫助學生能夠更加直觀地理解并掌握影響水解平衡的因素。此次數字化探究實驗主要根據Fe3++3H2O≈Fe（OH）3+3H+這一方程式來進行介紹的，在實驗操作的過程之中，教師往往需要借助色溫傳感器這一工具來檢測FeCI3溶液的吸光度，進而判斷對其水解產生影響的一些因素。除此之外，在此過程之中，更需要仔細地觀察并探究實驗操作過程之中，溫度、反應物濃度對水解的影響。在這一化學實驗操作的過程之中，主要需要應用到以下的藥品及器材，例如，HCl溶液與FeCl3溶液，在此過程中，應該要注意FeCl3溶液濃度應該為0.5moL/L。此外，還需要使用到色溫傳感器、100mL的燒杯、計算機、數據采集器以及溫度計等。

（1）溫度對于FeCl3溶液水解所帶來的影響

在實驗操作的過程中，教師要做的便是連接好實驗操作的裝置，并在此基礎之上設計好采樣率，之后在比色皿中置入適量的FeCl3溶液，并將其放在傳感器之中。接下來，教師需要設置好傳感器的初始溫度應該為20℃，進而觀察這一溶液吸光度所發生的變化，并對其進行記錄。接下來，應該在此基礎之上，依次對溶液進行加熱，并持續記錄這一溶液在30℃、40℃、50℃、60℃等一些溫度的吸光度變化。通過對實驗的現象進行分析能夠發現，溶液溫度在保持20℃的情況之下，隨著時間的增長，其吸光度會隨之而降低，但是如果說，對溶液進行加熱，那么便能夠發現，其吸光度也在不斷地不斷地增加。

（2）反應物濃度對于FeCl3溶液水解所造成的影響

在實驗操作的過程之中，要求教師事前準備好4個100m的燒杯，并且在此基礎之上對其進行編號。之后，需要在這4個燒杯之中，倒入等量的FeCl3溶液，并依次將3個燒杯這其中所包含的FeCl3溶液，稀釋到0.25mol/L、0.01mol/L、0.05mol/L，并在此基礎之上對其進行對照。接下來，教師需要將這4個燒杯之中所包含的溶液分別放入到比色皿之中，并嘗試借助傳感器來對其吸光度進行檢測。通過對其現象進行分析能夠發現，反應物的濃度降低，溶液的吸光度也會隨之而減少，當然，在此過程中，溶液的現象也會隨之而變淺。

（3）實驗結論

通過將實驗的數據進行對比，能夠直觀地得出相關的結論：Fe3+水解受到溫度、反應物溶度的影響，在此過程之中，如果溫度獲得一定的提升，那么，將會進一步促進溶液的水解現象，除此之外，其反應物濃度提升也會對其現象帶來一定的促進作用。

6.結語

總而言之，在化學這一學科的教學過程之中，合理地借助數字化探究實驗的方式，對于實現課堂教學質量及效率的提升，調動學生學習的熱情存在著非常重要的作用及地位。鑒于此，這需要教師具備良好的課堂教學意識，并且能夠合理地應用這一教學的方法，進而有效地突破教學的重點及難點，通過引導學生來對其展開實驗及探究，從而幫助學生對其內容進行深層次的理解及認知。

參考文獻

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