【正文】  【摘 要】 在实施“教育信息化2.0行动计划”的背景下，结合化学课程标准的相关内容，阐述了数字化实验的教学功能，探讨了数字化实验与中学化学教学的有效结合在提高学生知识理解、学习能力、创新能力、探究水平、拓展知识领域和促进思想的形成中的作用。在开展数字化实验教学时，教师应选择合适的内容进行实验设计，关注课程目标和教学重点，处理好与传统实验的关系，充分发挥实验教学的有效性，提高学生解决综合问题的能力。
　　【关键词】 问题；功能；科学思维

　　2018年，教育部发布的《教育信息化行动计划2.0》指出，“利用信息技术解决教学、学习和生活中问题的能力已成为必不可少的基本素质”，并倡导“充分发挥技术效益，转变传统模式，促进新技术与教育深度融合”。信息技术在中学化学课程中的应用越来越受到重视。在中学，数字化实验是实现新技术与化学教学融合的重要手段，是培养学生化学信息技能的重要途径。
　　一、数字化实验进入化学课程
　　新课程标准从学科本质、科学探索、实践应用、问题解决等角度体现了信息技术融入中学化学教学的重要性，对在课程中实施数字化实验的发展具有重要指导意义。
　　二、发挥数字化实验的教学功能
　　随着数字化实验教学应用的日益普及，越来越多的学生有机会使用数字设备进行探索和创新。数字化实验与中学化学实验的有效融合，对提高知识理解、提高探究水平、拓展知识领域和促进思想形成，不断促进教学功能优化具有积极影响。
　　（一）增进知识理解，认识学科本质
　　课堂教学是中学化学教学的主要活动，化学实验教学是一种重要的教学方法，体现了很强的认知功能价值。化学实验是学生获取知识、形成感性知识的重要途径。观察实验现象是学生认识物质的重要科学方法。教师将信息技术融入化学实验教学中，使用传感器的技术手段表征化学反应中的物质变化，并通过技术分析和处理将传统实验中难以观察到的数据或图像转化为直观数据或图像，它不仅可以提高化学实验过程和结果的可视化和准确性，而且可以使抽象和模糊的化学知识具体化和清晰化，引导学生从数量的角度分析实验过程和实验结果，根据不同因素的数量关系揭示化学规律，帮助学生通过现象理解本质，从感性认知到理性分析，进而理解学科本质，建立认知过程，形成科学概念，促进认知能力的发展。
　　（二）提升探究水平，发展科学思维
　　化学实验是研究活动的一种重要形式，是培养学生基本科研素质和创新意识的重要途径。科学探究的过程包括获取证据、分析和解释数据等重要环节。学生可以通过观察和实验获取证据，并根据证据进行分析和推理，从而提高科学思维能力。教师利用信息技术进行数字化实验教学，有利于学生获取更多数据变量，控制多个变量获取信息，从而增加实验结果分析的合理性。学生对真实数据、图像或曲线进行综合分析，以增强证据推理的可靠性，帮助他们理解变量控制的实验方法，提高综合归纳能力，培养科学思维能力。
　　在整合数字化实验的探索活动中，学生不仅可以通过观察来感知现象，还可以理解定量研究的意义，理解学科的本质，理解科学方法，理解科学探究的过程，通过处理和分析数字化实验所代表的数据和图像，提高科学探究和证据推理的核心素养水平。
　　三、数字化实验教学需注意的问题
　　（一）选择适合的内容设计实验
　　在课堂教学中，数字实验内容的选择和设计主要体现在以下几个方面：补充新的实验，解决传统实验现象难以观察或耗时长的问题；结合传统实验，反映化学反应的原理和变化过程或趋势，分析和解释实验现象，揭示其本质；开展综合实践活动，解决实际问题。在教学设计中，教师应选择合适的内容，注重数字化实验的有效性，强调实际效果，体现其优势，提高课堂实验的教学效率。
　　（二）关注课程目标要求和教学重点
　　在设计数字化实验时，教师应关注课程目标和教学重点，考虑不同时期对知识内容的要求，优化教学。例如，对于中和反应的实验，教师可以使用数字化实验将其设计为多变量，并让学生使用不同的传感器进行实验探索。在不同阶段，对实验中呈现的图像的分析要求不同：在义务教育阶段，可以引导学生观察曲线的变化，认识反应的发生和放热现象的事实，实现教学目标；在高中，可以根据教学实践设计中和测量实验，分析中和反应的变化过程、测量终点、突变点和热变化。数据和曲线也可以用于适当的计算。
　　数字化实验是将化学反应的现象或过程转化为数据和图像，这往往需要学科或跨学科知识之间的转换。在设计数字化实验时，教师应考虑学生的知识基础，在设备、操作、原理和及时性方面坚持简单原则，避免引入过多新知识和偏离重点，降低教学效率。
　　（三）处理好数字化实验与传统实验的关系
　　传统实验和数字化实验有各自的教学功能。教师应考虑不同的教学环境、学习背景、目标和要求以及教学重点，并就使用何种实验方法做出科学决定。例如，空气中氧含量的测定是教科书设计的经典实验。这项实验的重点不是结果的准确性，而是对科学发现的模拟，让学生能够感受科学家的研究过程，了解科学实验和探索的方法，加深对空气中氧气含量的理解，并了解氧气的性质。对于教学实验，教师不仅要注重实验结果和结果的准确性，还要注重对过程和结果的分析和探索，引导学生从不同角度体验探索的过程。在这方面，测定空气中氧含量的实验发挥了强大的作用和效果。在教学中，教师整合数字化实验，使用传感器轻松快速地测量更准确的结果，使学生能够清楚地了解空气的组成，加深对定量研究方法的理解。教师还可以进一步引导学生探索反应中的氧气是否可以被完全消耗，扩大理解领域，提高探究水平。实验结束后，教科书解释说“人们已经能够用实验方法准确地确定空气的成分”，这为实验研究的扩展提供了空间。
　　教学实验应简单实用，数字化实验的集成不应使实验复杂化。例如，pH试纸或pH计可用于检测化学反应后溶液的pH值，引入数字化实验意义不大。传统实验是中学化学实验教学的主要形式，数字化实验是在传统实验基础上对技术手段的更新而非替代。它们都具有独特而重要的教学功能。在教学中，只有将数字化实验与传统实验科学相结合，相辅相成，教师才能真正提高化学实验教学的有效性。
　　参考文献：
　　[1]马佳.中学化学数字化实验的新趋势[J].化学教学，2010.
　　[2]王扬义.认知心理学视角下探究化学实验中手持技术的应用[J].中小学数字化教学，2011.