教育信息化背景下的高中化学数字化实验教学

教育信息化背景下的高中化学数字化实验教学

福建省惠安嘉惠中学（362100）曾永裕

［摘要］随着现代化教育工作的不断发展与推进，各种新技术开始应用于日常教育教学工作中。在化学教学领域手持技术的应用促使化学实验正在以一种数字化的形式呈现，为化学实验教学带来了极大的便利。文章首先分析了数字化实验教学的优势与弊端，进而从融合传统实验教学、引导学生自主探究、科学设计数字化实验等几个角度提出了数字化实验教学策略。

［关键词］教育信息化；高中化学；数字化实验；实验教学

［中图分类号］G633.8［文献标识码］A［文章编号］1674-6058（2021）29-0068-02

数字化实验即数字化信息系统实验（简称DIS），

又称手持技术实验，是由“传感器+数据采集器+计算

机（含配套使用的通用和专用软件）”构成的能够采集

化学实验数据，并以图表的形式呈现出来的现代化的

实验技术手段。新课程教学改革工作的不断推进和

发展，对高中化学课堂教学提出了新的要求，传统形

势下的实验教学方式已经无法满足现代化教学的需

求，需要教师借助手持技术来辅助教学，对化学实验

过程中产生的各种数据进行科学的采集和分析，从而

有效确保实验教学的科学性和严谨性，大大提升学生

的化学学习质量。

一、数字化实验概述

1.数字化实验的优势

教育信息化背景下，高中化学实验的教学方式和

策略发生着与时俱进的变化，实验教学质量得到了提

升。对于数字化实验在高中化学实验教学中的应用

实践，其优势可以从学校的角度、学生和教师的角度

进行分析。

首先来说说学校视角下数字化实验的优点。数

字化实验作为一种创新的实验教学形式，能够很好地

调动学生的学习积极性，确保实验教学的规范性和安

全性。在高中化学实验教学中，大部分实验的过程都

会产生一定量的有毒气体和有害物质，为了有效保障

实验过程的安全性，学校需要密切关注用于化学教学

的各种设施的建设情况，积极地配备日常教学所需的

通风设施。但是就实际情况而言，学校配备的通风设

施的使用效果并不理想。数字化实验的普及和应用

能够有效地弥补这一缺陷，大大降低化学实验中有害

物质的产生，提升实验教学的安全性。除此之外，在

实验过程中学生或者教师操作不当也会带来一定的

危险性，数字化实验的应用可以科学地规避这一不安

全因素。可见，数字化实验在提升实验教学质量的同

时，还能够保障实验教学的安全性。

其次是学生和教师视角下数字化实验的优点。

在日常的教学实践过程中，学生作为课堂教学的主

体，其学习参与程度直接关系着课堂教学的质量。借

助数字化实验，学生可以自主完成实验过程，并对实

验规程进行反复探究，了解化学实验原理，掌握不同

仪器的操作要求，在参与实践过程中逐步提升自身的

综合学习能力。对于教师的教学而言，化学实验所涉

及的知识跨度较广，在备课环节教师需要综合考虑多

方面因素，以确保实验教学的质量。数字化实验的应

用可以突破教学时空的，根据学生的实际学习需

求灵活设计实验活动，充分发挥学生的主体作用，促

进实验教学效果的提升。

2.数字化实验的弊端

在高中化学实验教学中，数字化实验的应用在带

来教学便利的同时，也存在一定的弊端，需要教师正

确面对及合理应用。在实际教学过程中，数字化实验

设备也会由于自身的使用频次出现损耗的情况，进而

影响实验的精确性。因此，在借助数字化实验辅助教

学的过程中，教师要密切关注设备仪器的维护工作，

这对教师的专业能力有一定的要求。其次，数字化实

验的应用优势主要体现在计算机技术的应用层面，凭

借信息技术的辅助和运算，能够在很大程度上提升实

验的精确性。但是，随着信息化运算的普及，学生在

长期的数字化实验过程中会不可避免地对计算机产

生一定的依赖性，进而忽视对自身运算能力的培养，

就学生长期发展而言，会产生一定的阻碍作用。

二、教育信息化背景下的高中化学数字化实验教

学策略

1.强化传统实验与数字化实验的有机融合

在数字化实验过程中，学生可以借助信息技术的

辅助完成数据的采集和计算工作，不再需要自己动手

参与分析和运算，这种情况势必会影响学生综合能力

的进一步发展和提升。基于此，在日常化学实验教学

中，教师应当理性看待数字化实验的应用，不能完全

用数字化实验代替传统实验。相反地，为了进一步提化学·实验探究

升学生的化学综合素质，充分发挥数字化实验的应用优势，教师应当将传统实验和数字化实验进行有机融合，确保两种实验的教学优势可以互补，切实提升化学实验教学质量。例如，在酸碱中和滴定实验教学中，教师可以指导学生将数字化实验作为一种验证实验结果的措施，先由学生自主完成实验过程，并根据自己的实验数据进行相应的分析和计算，再通过数字化实验对实验和运算结果进行验证。对于验证的结果，如果存在误差，教师可以进一步指导学生分析实验数据存在误差的原因，让学生在实验探究中明确自身学习中存在的问题。通过这样的形式，不但可以提升学生实践操作的能力及纠错能力，还可以促进学生化学学科核心素养的发展。

2.借助数字化实验引导学生自主探究

在以往的化学实验教学中，教师大多是按照课本中既定的实验流程，按部就班地再现实验过程。由于学生对实验结果都已提前知晓，在参与实验的过程中缺乏探究学习动力，不能积极地参与到实验学习过程中，化学实验也难以发挥出应有的作用。基于此，教师可以借助数字化实验为学生拓展相关的实验内容，引导学生积极地参与探究学习的过程，提高学生自主分析和探究学习的能力。例如，对于碳酸钠溶液中滴

入盐酸的反应，学生常常不能准确地理解CO 2-3与H

+的反应情况，这时教师可以引导学生利用pH 传感器

和CO 2传感器进行实验设计并探究有关反应情况。通过教师的指导和点拨，学生从反应方程式、实验数据等多个层面进行分析和探究，既能够熟练地掌握CO 2-3与H +的反应情况，

又可以锻炼自身的自主探究能力。

3.立足教学目标科学设计数字化实验流程化学实验教学不同于单一课本知识的教学，其对学生的教育和影响作用是多元化的。在高中化学实验教学中，既要求学生能够通过实验过程学会操作和深入理解化学知识，也需要学生在实验学习的过程中逐步形成化学思维，培养自主探究学习能力。因此，在数字化实验的应用过程中，教师要善于围绕教学目标和学生实际发展需求灵活设计数字化实验流程。一方面，教师要立足课本教学的实际需要，设计不同的数字化实验过程。例如，在化学知识拓展教学的实验中，教师可以将数字化实验设计为展示性实验，即通过简单的实验操作指引为学生提供更多的化学实验专业技能呈现，丰富学生的学习视野。另一方面，在强调规范化实验的教学中，由于需要学生深入了解

实验数据和反应现象，教师在设计实验流程的过程中要突出真实的化学实验操作流程和细节，强化学生在数字化实验过程中对规范化操作的掌握程度，同时通过自主实践探究掌握必备的实验知识与技能。基于此，在数字化实验教学实践中，教师要根据不同的教学需要灵活设计数字化实验教学的流程，使数字化教学的作用和价值最大化，为学生化学课程的学习创造良好的条件。

4.强化高中化学教师专业素质的提升

数字化实验作为一种专业性较强的教学形式，在教学应用过程中融合了计算机应用、多媒体应用以及手持技术应用等多种模式，技术含量相较于传统实验教学而言有着本质上的提升。加上对设备的日常使用和维护有一定的要求，需要教师具备较为专业的技能和素质。基于此，在数字化实验的应用中，有必要进一步提升教师的相关专业技能和专业素质，以确保数字化实验能够发挥出应有的教学优势和作用。首先，学校方面应当立足现代化教学的发展和需要，针对教师开展专项的数字化实验教学的技能培训活动，帮助教师快速掌握数字化实验的特点及应用技巧。其次，根据日常化学教学的反馈情况，定期组织教师进行教学研讨活动，鼓励教师积极地分享数字化实验教学经验，促进教师之间的协同进步。最后，提升数字化实验在学生日常学习中的应用和普及程度，要求教师在日常教学活动中进行各种数字化实验的设计，从而在实践教学和反馈中不断总结教学经验，逐步提升教师数字化实验的应用能力，为数字化实验教学的顺利开展和不断完善奠定良好的基础。

综上，数字化实验的应用在很大程度上促进了高中化学教学质量的提升。在日常教学实践过程中，教师要善于立足教学实际，理性分析数字化实验教学的优势和弊端，科学设计数字化实验教学流程，使其教学优势和价值最大化，在多样化的实验教学互动中逐步提升学生的化学学科核心素养，助力学生更好地学习和发展。

［参考文献］

［1］司正权.数字化实验在高中化学教学中的应用［J ］.中学

课程辅导（教师教育），2017（13）：23.

［2］浦绍体.信息化背景下高中化学实验教学模式探讨［C ］.

2020年“教育教学创新研究”高峰论坛论文集，2020.［3］李浩.基于教育信息化背景的高中化学数字化实验教学

［J ］.教育信息化论坛，2018（9）：43.

（责任编辑

罗

艳）

化学·实验探究