初中化學數字化與非數字化實驗教學效果對比研究

摘 要：非數字化教學特指初中化學教學中的傳統教學方法，在這一教學機制中，教師開展教學工作的方式主要是以教材和板書為載體向學生傳遞相關知識和信息。根據初中化學新課程標準（2017年版）提出的要求，在初中化學課堂教學中開展數字化實驗教學，就成為必然趨勢。但是，結合當前的教學狀況而言，數字化實驗教學并未得到教師的普遍認可和采納。故深入分析初中化學數字化與非數字化實驗教學模式，闡明初中化學數字化實驗教學的優勢，指出初中化學數字化實驗教學的開展方向，幫助教師在理論探索的基礎上，通過真實的實驗演示和課堂知識講解創設全新的化學課堂教學情境。

關鍵詞：初中化學;數字化;非數字化;實驗教學;策略探究

中圖分類號：G63? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? 文章編號：1673-9132（2022）21-0019-03

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2022.21.006

隨著我國教育教學環境的不斷改革和發展，數字化實驗教學成為初中化學課堂教學中一個重要的應用手段。但是，從當前初中化學數字化實驗教學的實際情況來看，依然有部分教師依然采取單一的非數字化實驗教學手段對學生進行課堂知識的講解，忽略了實驗教學的重要性和必要性。特通過初中化學數字化與非數字化實驗教學效果的比對，闡明數字化實驗教學的優勢，引出數字化實驗教學的路徑，明確數字化實驗教學的方向。

一、初中化學實驗非數字化教學流程與效果分析

（一）初中化學實驗非數字化教學的基本流程

1.實物化實驗的展示與講解。非數字化實驗教學最為明顯的特征就是實驗過程必須采取實物來進行操作，這雖然可讓學生在“看得見、摸得著”的環境中學習化學知識，分析化學實驗。但是，學生長期處于這一化學實驗教學機制內，很難保證長期擁有良好的學習興趣和學習動力。再加上實驗應用的材料有限，實驗過程較為系統，學生很難在實驗過程中發散思維，且無法基于實驗以外的知識探索相關化學問題，這既不符合教育現代化的需求，也不符合學生的學習規律。

2.基于學生代表體驗實驗操作過程。從非數字化的教學角度來分析，教師往往會采用以下三個步驟開展課堂教學：第一步，由于班級人數較多，實驗的可應用設備較少，教師在開展實驗教學時需借助委派學生代表參與實驗，感受實驗過程的方法，對實驗步驟進行了解與掌握。第二步，為了提升學生參與課堂實驗的興趣和熱情，教師一般會通過趣味引導的方法對學生構建小組合作探究模式，明確一個實驗問題，鼓勵并引導學生對其進行思考和探索，從而以學生的視角解決學習中存在的疑惑。第三步，教師通過課堂問題總結與講解的方法對學生進行綜合性的課堂知識概述，讓學生了解個人學習的短板和優勢，再融合評價教學以及問題干預教學方法等，為學生創設全新的課堂學習情境和學習空間，從而引導學生實現對實驗流程的深度體驗和有效認識。

（二）初中化學實驗非數字化教學的效果呈現

1.實驗演示與講解過程更具真實感。在傳統的非數字化化學實驗教學開展中，教師往往會采用“實驗概念分析——實驗步驟明確——實驗器材準備——實驗過程體現——實驗結果論證”的方法為學生設計課堂教學素材。在這一背景下，學生參與化學實驗的學習會更加真實，而且能夠在教師親手實驗、自己親眼觀看的過程中了解到實驗項目中的化學反應，體會到實驗過程中所顯現出的化學知識。因此，在初中化學實驗教學中，教師借助非數字化教學方法對學生進行知識講解，能夠讓學生在參與學習的時候獲取更多的真實感。

2.課上實驗情境創設效果較為理想。眾所周知，學生在課堂學習過程中能否保持較高的學習興趣，關鍵在于教師前期設計的課堂導入部分能否激發出學生的學習熱情。在非數字化實驗教學中，教師利用實物為學生創設真實的實驗環境，能夠讓學生切身感受到實驗的過程，且可以讓學生真實地投入實驗空間，這樣學生的代入感和參與感會更強。而且在這一教學過程中，學生能夠結合實驗的過程、實驗的結果等探索實驗的奧秘。

二、初中化學數字化實驗教學流程與效果分析

（一）初中化學數字化實驗教學的基本流程

1.以實驗相關視頻和圖片作為主要的課堂導入手段。教師在對學生進行“對蠟燭及其燃燒的探究”這一實驗內容教學時，教師可先應用數字化實驗教學方法對學生展示“對蠟燭及其燃燒的探究”實驗所需要的工具，并明確實驗的具體流程。通過該方法的應用，學生能夠了解到如何正確開展“對蠟燭及其燃燒的探究”實驗內容，以及如何正確應用各類工具，按部就班地完成實驗操作。雖然這一教學是基于理論基礎上完成的，但是學生在對圖片和視頻進行觀看和了解的過程中，能夠建立起一種“具象”思維，這對于提升學生后續實驗的操作能力具有重要的幫助和引導作用。

2.以實驗操作短視頻作為實驗演示與講解的載體。教師在對學生進行“對蠟燭及其燃燒的探究”數字化實驗教學的過程中，可以借助短視頻教學的方法為學生提供有效的指導。在此，學生會看到視頻中一個人拿著一個長筒玻璃杯和一支蠟燭，點燃蠟燭，將之固定在桌面上，隨后將長筒玻璃杯倒扣在蠟燭上。這樣蠟燭就被玻璃杯完全地籠罩在里面。過了一會，學生發現，水杯中的蠟燭火苗在不斷變小，最終熄滅。此時，教師便可以對學生進行“對蠟燭及其燃燒的探究”這一內容的講解，從而讓學生明白蠟燭的燃燒需要充分的氧氣，如果不具備這一條件，便無法實現燃燒。

3.以生生合作的形式自主進行實驗操作。在化學數字化實驗教學工作的開展中，教師要合理應用各類數字化操作平臺為學生提供優質的教學服務。如在進行“對蠟燭及其燃燒的探究”實驗教學的過程中，教師可鼓勵學生上臺對數字化實驗操作平臺進行應用，并通過親手操作的方法完成“對蠟燭及其燃燒的探究”實驗步驟。這樣學生可以在虛擬化、數字化的實驗環境中對現實環境中“對蠟燭及其燃燒的探究”實驗步驟做出有效了解，這對于改變學生的化學實驗方式、提升學生參與化學實驗的興趣具有重要的引導作用和現實意義。

（二）初中化學實驗數字化教學的效果呈現

1.課堂導入環節師生互動較強。初中化學實驗數字化教學活動中，數字化技術貫穿于課堂教學的全過程，因為課堂導入部分承載著激發學生課上學習興趣的重任，所以教師通常會通過相關的短視頻與網絡圖片引導學生初步了解與課上實驗相關的內容。在這一過程中，學生會產生一系列的疑問，并與教師積極分享，而教師也會根據學生提出的疑問進行解答，逐漸引導學生意識到生活中為什么會出現這些化學現象。

2.實驗演示與講解過程視覺直觀感較強。初中化學數字化實驗教學活動中，實驗演示過程和講解過程往往都是通過信息化手段實現的，學生只要通過對信息技術的應用就能清晰地了解到實驗演示的整個流程，也可進行重復學習。在學習的過程中，視頻、圖片、語音講解、電子樣例等也會伴隨著實驗步驟而開展。學生能夠了解到以相應步驟完成實驗操作的原因、實驗現象、實驗結果，可為學生帶來較好的實驗感受，更有利于學生理解和掌握實驗的流程與原理，最終建立一個完整的知識學習框架。

3.實驗操作過程有利于項目化學習活動開展。在實驗操作過程中，信息技術的應用成為重要的課堂教學環節，學生在學習中必然會遇到無法獨自完成的問題，也會產生很多疑問，在此情形下，學生之間就會主動地尋求合作，并共同完成實驗目標。教師便可利用這一機會，向學生講解具體的實驗項目和建立實驗小組的相關要求，確保學生的化學知識學習在實驗操作環節中能夠得到有效落實，幫助學生盡快掌握和突破實驗重點與難點。

三、初中化學數字化實驗教學的優勢與調整

（一）初中化學數字化實驗教學的優勢

1.實驗教學的相關素材容量較大。初中化學數字化實驗過程中，數字化設備的使用是實驗教學的重要載體，而數字化設備本身具備強大的容量和健全的數據庫，可把更多與之相關的實驗素材容納其中，以供學生在后續學習時有所參考和應用，進而在最大程度上啟發學生的化學學習思維，提升學生的化學學習能力。該方法的應用有助于學生更好地提升自己的化學實驗能力，并有效解釋某種化學實驗現象，這一教學特點顯然是初中化學非數字化實驗教學所不具備的。

2.能夠實現良好的師生互動與生生合作。初中化學數字化實驗教學的實驗操作環節中，對數字化平臺和各類傳感應用設備的使用是最大的課堂亮點，可讓學生在學習化學知識時感受到科技的力量，體會到在數字化教學背景下，自己的學習效能是如何得到快速提升的?；诖?，學生的學習疑問在提出后，往往可與教師形成互動，學生之間也可通過合作的形式來完成整個實驗流程，這可為實驗教學活動建立良好的師生互動與生生合作平臺。

3.有利于學生養成良好的探究學習習慣。在初中化學實驗教學活動中，以數字化的形式組織教學活動，不僅有助于豐富實驗操作的手段，也能為教學總結和評價工作帶來幫助。數字平臺會讓總結內容更加具體，評價的內容也更加細致，讓學生真正了解到學了什么、學會了什么、怎樣學的，學生也能夠樹立起掌握該實驗的自信心，最終幫助學生養成探究學習的良好習慣。

（二）初中化學數字化實驗教學策略的調整

1.通過真實的實驗演示和講解創設教學情境。初中化學數字化實驗教學實現數字化，要以全程數字化體現的方式為基本原則，為學生營造一個良好的學習空間與學習氛圍，構建一個相對健全的實驗教學情境，讓學生深切地體驗到實驗重要性與必要性，感受到實驗的真實性。針對于此，借助數字化實驗演示為學生創設理想教學情境，就成為教師在課堂上需要重點思考的問題。

例如：實踐中的具體操作主要包括兩個部分。第一，以趣味性的問題為鋪墊，快速匯聚學生的視線。趣味性的導入能夠讓學生預感到課堂學習過程的“獨到之處”，學生也會第一時間被導入的內容所吸引，達到匯聚學生視線的目的。第二，在初中化學數字化實驗教學活動宣布“正式開始”后，隨即要向學生拋出一個與生活實際聯系緊密的問題，假設，在我們的現實生活環境中，有的人在感到胃部不舒服時，會吃某胃藥來緩解胃部的疼痛和不適，這是為什么呢？這一話題能將學生快速地帶入現實生活環境中。此時，學生會了解到，家人在工作時無法按時吃飯，長期發展導致了胃部疾病，而吃胃藥則是他們最簡單、最有效的處理辦法。隨后，教師可借助數字化教學模式，應用藥理分析圖為學生展示胃藥的藥物成分和結構，以此讓學生了解胃藥的藥理特征和化學元素。隨后，教師便可通過真實的實驗演示過程，讓學生以直觀的形式了解胃藥中所含有的化學物質，這對于激發學生的學習興趣，促進學生的學習效能有重要的幫助和引導意義。

2.要有更為便捷的教學評價活動作為保障條件。在初中化學數字化實驗教學進入課堂總結與評價階段后，教師須深刻意識到該階段的主要教學任務，可大體分為三個方面。

第一，借助多媒體教學設備，帶領學生進行實驗總結。在數字化實驗教學進入到收尾階段后，教師要通過多媒體設備，將實驗流程的基本框架呈現在學生面前，帶領學生去回憶課上實驗操作的流程、討論與分析后的實驗結果，確保學生不僅能夠了解到課上究竟學了什么，還能構建起一個完整的知識結構。

第二，通過多媒體教學設備歸納學生學習成果與狀態。在進入課堂評價環節后，教師要通過多媒體教學設備，將課上學生學習成果與狀態的總結情況呈現在學生面前，向學生表明課上掌握了哪些知識點、還有哪些知識點需要進一步鞏固、個別學生應該注意什么、課上各個環節的參與積極性等等，并將課后最有效的復習與鞏固方案通過“作業APP”傳送給學生，促進學生養成課前主動預習和課后主動復習的良好習慣。

第三，以虛擬調查問卷的形式組織學生點評課堂學習全過程。在課堂教學活動臨近尾聲之時，教師要通過虛擬調查問卷的形式，了解學生關于本次課學習的具體看法，并讓學生說出自己的建議。最終將其進行詳盡的整理，作為今后數字化實驗教學活動方案革新的基本側重點，為全面提高教育技術應用水平和持續提高數字化實驗教學的課堂質量提供有力保證。

綜上所述，初中化學課堂教學活動中，傳統的教學模式與數字化教學模式相比，雖然傳統的教學模式在教學效果上與數字化教學之間存在明顯的差距，后者在提高學生課上學習積極性方面更具優勢，但是依然有很多的細節需要傳承，由此方可確保數字化實驗教學的成效始終能夠保持理想化。

參考文獻：

[1] 劉靜.數字化實驗應用于初中化學實驗教學的思考[J].中學課程輔導（教師通訊），2019（10）.

[2] 朱雪琴.運用數字化實驗 活化初中化學教學——以“二氧化碳的釋放與吸收”為例[J].中學化學教學參考，2019（24）.

作者簡介：李泉（1977.6— ），女，漢族，福建晉江人，中學一級，研究方向：中學化學教學。

課題項目：本文系福建省中青年教師教育科研項目（基礎教育研究專項）《初中化學教材中傳統實驗與數字化實驗的對比研究》（項目編號：JSZJ20101;福建教育學院資助）。