初中化學(xué)數(shù)字化與非數(shù)字化實驗教學(xué)效果對比研究

摘 要：非數(shù)字化教學(xué)特指初中化學(xué)教學(xué)中的傳統(tǒng)教學(xué)方法，在這一教學(xué)機(jī)制中，教師開展教學(xué)工作的方式主要是以教材和板書為載體向?qū)W生傳遞相關(guān)知識和信息。根據(jù)初中化學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）提出的要求，在初中化學(xué)課堂教學(xué)中開展數(shù)字化實驗教學(xué)，就成為必然趨勢。但是，結(jié)合當(dāng)前的教學(xué)狀況而言，數(shù)字化實驗教學(xué)并未得到教師的普遍認(rèn)可和采納。故深入分析初中化學(xué)數(shù)字化與非數(shù)字化實驗教學(xué)模式，闡明初中化學(xué)數(shù)字化實驗教學(xué)的優(yōu)勢，指出初中化學(xué)數(shù)字化實驗教學(xué)的開展方向，幫助教師在理論探索的基礎(chǔ)上，通過真實的實驗演示和課堂知識講解創(chuàng)設(shè)全新的化學(xué)課堂教學(xué)情境。

關(guān)鍵詞：初中化學(xué);數(shù)字化;非數(shù)字化;實驗教學(xué);策略探究

中圖分類號：G63? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)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(xué)環(huán)境的不斷改革和發(fā)展，數(shù)字化實驗教學(xué)成為初中化學(xué)課堂教學(xué)中一個重要的應(yīng)用手段。但是，從當(dāng)前初中化學(xué)數(shù)字化實驗教學(xué)的實際情況來看，依然有部分教師依然采取單一的非數(shù)字化實驗教學(xué)手段對學(xué)生進(jìn)行課堂知識的講解，忽略了實驗教學(xué)的重要性和必要性。特通過初中化學(xué)數(shù)字化與非數(shù)字化實驗教學(xué)效果的比對，闡明數(shù)字化實驗教學(xué)的優(yōu)勢，引出數(shù)字化實驗教學(xué)的路徑，明確數(shù)字化實驗教學(xué)的方向。

一、初中化學(xué)實驗非數(shù)字化教學(xué)流程與效果分析

（一）初中化學(xué)實驗非數(shù)字化教學(xué)的基本流程

1.實物化實驗的展示與講解。非數(shù)字化實驗教學(xué)最為明顯的特征就是實驗過程必須采取實物來進(jìn)行操作，這雖然可讓學(xué)生在“看得見、摸得著”的環(huán)境中學(xué)習(xí)化學(xué)知識，分析化學(xué)實驗。但是，學(xué)生長期處于這一化學(xué)實驗教學(xué)機(jī)制內(nèi)，很難保證長期擁有良好的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動力。再加上實驗應(yīng)用的材料有限，實驗過程較為系統(tǒng)，學(xué)生很難在實驗過程中發(fā)散思維，且無法基于實驗以外的知識探索相關(guān)化學(xué)問題，這既不符合教育現(xiàn)代化的需求，也不符合學(xué)生的學(xué)習(xí)規(guī)律。

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

（二）初中化學(xué)實驗非數(shù)字化教學(xué)的效果呈現(xiàn)

1.實驗演示與講解過程更具真實感。在傳統(tǒng)的非數(shù)字化化學(xué)實驗教學(xué)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(zhǔn)備——實驗過程體現(xiàn)——實驗結(jié)果論證”的方法為學(xué)生設(shè)計課堂教學(xué)素材。在這一背景下，學(xué)生參與化學(xué)實驗的學(xué)習(xí)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(xué)反應(yīng)，體會到實驗過程中所顯現(xiàn)出的化學(xué)知識。因此，在初中化學(xué)實驗教學(xué)中，教師借助非數(shù)字化教學(xué)方法對學(xué)生進(jìn)行知識講解，能夠讓學(xué)生在參與學(xué)習(xí)的時候獲取更多的真實感。

2.課上實驗情境創(chuàng)設(shè)效果較為理想。眾所周知，學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)過程中能否保持較高的學(xué)習(xí)興趣，關(guān)鍵在于教師前期設(shè)計的課堂導(dǎo)入部分能否激發(fā)出學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。在非數(shù)字化實驗教學(xué)中，教師利用實物為學(xué)生創(chuàng)設(shè)真實的實驗環(huán)境，能夠讓學(xué)生切身感受到實驗的過程，且可以讓學(xué)生真實地投入實驗空間，這樣學(xué)生的代入感和參與感會更強(qiáng)。而且在這一教學(xué)過程中，學(xué)生能夠結(jié)合實驗的過程、實驗的結(jié)果等探索實驗的奧秘。

二、初中化學(xué)數(shù)字化實驗教學(xué)流程與效果分析

（一）初中化學(xué)數(shù)字化實驗教學(xué)的基本流程

1.以實驗相關(guān)視頻和圖片作為主要的課堂導(dǎo)入手段。教師在對學(xué)生進(jìn)行“對蠟燭及其燃燒的探究”這一實驗內(nèi)容教學(xué)時，教師可先應(yīng)用數(shù)字化實驗教學(xué)方法對學(xué)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(yīng)用，學(xué)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(nèi)容，以及如何正確應(yīng)用各類工具，按部就班地完成實驗操作。雖然這一教學(xué)是基于理論基礎(chǔ)上完成的，但是學(xué)生在對圖片和視頻進(jìn)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(xué)生后續(xù)實驗的操作能力具有重要的幫助和引導(dǎo)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(xué)生進(jìn)行“對蠟燭及其燃燒的探究”數(shù)字化實驗教學(xué)的過程中，可以借助短視頻教學(xué)的方法為學(xué)生提供有效的指導(dǎo)。在此，學(xué)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(xué)生發(fā)現(xiàn)，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(xué)生進(jìn)行“對蠟燭及其燃燒的探究”這一內(nèi)容的講解，從而讓學(xué)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(xiàn)燃燒。

3.以生生合作的形式自主進(jìn)行實驗操作。在化學(xué)數(shù)字化實驗教學(xué)工作的開展中，教師要合理應(yīng)用各類數(shù)字化操作平臺為學(xué)生提供優(yōu)質(zhì)的教學(xué)服務(wù)。如在進(jìn)行“對蠟燭及其燃燒的探究”實驗教學(xué)的過程中，教師可鼓勵學(xué)生上臺對數(shù)字化實驗操作平臺進(jìn)行應(yīng)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(xué)生可以在虛擬化、數(shù)字化的實驗環(huán)境中對現(xiàn)實環(huán)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(xué)生的化學(xué)實驗方式、提升學(xué)生參與化學(xué)實驗的興趣具有重要的引導(dǎo)作用和現(xiàn)實意義。

（二）初中化學(xué)實驗數(shù)字化教學(xué)的效果呈現(xiàn)

1.課堂導(dǎo)入環(huán)節(jié)師生互動較強(qiáng)。初中化學(xué)實驗數(shù)字化教學(xué)活動中，數(shù)字化技術(shù)貫穿于課堂教學(xué)的全過程，因為課堂導(dǎo)入部分承載著激發(fā)學(xué)生課上學(xué)習(xí)興趣的重任，所以教師通常會通過相關(guān)的短視頻與網(wǎng)絡(luò)圖片引導(dǎo)學(xué)生初步了解與課上實驗相關(guān)的內(nèi)容。在這一過程中，學(xué)生會產(chǎn)生一系列的疑問，并與教師積極分享，而教師也會根據(jù)學(xué)生提出的疑問進(jìn)行解答，逐漸引導(dǎo)學(xué)生意識到生活中為什么會出現(xiàn)這些化學(xué)現(xiàn)象。

2.實驗演示與講解過程視覺直觀感較強(qiáng)。初中化學(xué)數(shù)字化實驗教學(xué)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(xiàn)的，學(xué)生只要通過對信息技術(shù)的應(yīng)用就能清晰地了解到實驗演示的整個流程，也可進(jìn)行重復(fù)學(xué)習(xí)。在學(xué)習(xí)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(xué)生能夠了解到以相應(yīng)步驟完成實驗操作的原因、實驗現(xiàn)象、實驗結(jié)果，可為學(xué)生帶來較好的實驗感受，更有利于學(xué)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(xué)習(xí)框架。

3.實驗操作過程有利于項目化學(xué)習(xí)活動開展。在實驗操作過程中，信息技術(shù)的應(yīng)用成為重要的課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生在學(xué)習(xí)中必然會遇到無法獨自完成的問題，也會產(chǎn)生很多疑問，在此情形下，學(xué)生之間就會主動地尋求合作，并共同完成實驗?zāi)繕?biāo)。教師便可利用這一機(jī)會，向?qū)W生講解具體的實驗項目和建立實驗小組的相關(guān)要求，確保學(xué)生的化學(xué)知識學(xué)習(xí)在實驗操作環(huán)節(jié)中能夠得到有效落實，幫助學(xué)生盡快掌握和突破實驗重點與難點。

三、初中化學(xué)數(shù)字化實驗教學(xué)的優(yōu)勢與調(diào)整

（一）初中化學(xué)數(shù)字化實驗教學(xué)的優(yōu)勢

1.實驗教學(xué)的相關(guān)素材容量較大。初中化學(xué)數(shù)字化實驗過程中，數(shù)字化設(shè)備的使用是實驗教學(xué)的重要載體，而數(shù)字化設(shè)備本身具備強(qiáng)大的容量和健全的數(shù)據(jù)庫，可把更多與之相關(guān)的實驗素材容納其中，以供學(xué)生在后續(xù)學(xué)習(xí)時有所參考和應(yīng)用，進(jìn)而在最大程度上啟發(fā)學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)思維，提升學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)能力。該方法的應(yīng)用有助于學(xué)生更好地提升自己的化學(xué)實驗?zāi)芰Γ⒂行Ы忉屇撤N化學(xué)實驗現(xiàn)象，這一教學(xué)特點顯然是初中化學(xué)非數(shù)字化實驗教學(xué)所不具備的。

2.能夠?qū)崿F(xiàn)良好的師生互動與生生合作。初中化學(xué)數(shù)字化實驗教學(xué)的實驗操作環(huán)節(jié)中，對數(shù)字化平臺和各類傳感應(yīng)用設(shè)備的使用是最大的課堂亮點，可讓學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)知識時感受到科技的力量，體會到在數(shù)字化教學(xué)背景下，自己的學(xué)習(xí)效能是如何得到快速提升的。基于此，學(xué)生的學(xué)習(xí)疑問在提出后，往往可與教師形成互動，學(xué)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(xué)活動建立良好的師生互動與生生合作平臺。

3.有利于學(xué)生養(yǎng)成良好的探究學(xué)習(xí)習(xí)慣。在初中化學(xué)實驗教學(xué)活動中，以數(shù)字化的形式組織教學(xué)活動，不僅有助于豐富實驗操作的手段，也能為教學(xué)總結(jié)和評價工作帶來幫助。數(shù)字平臺會讓總結(jié)內(nèi)容更加具體，評價的內(nèi)容也更加細(xì)致，讓學(xué)生真正了解到學(xué)了什么、學(xué)會了什么、怎樣學(xué)的，學(xué)生也能夠樹立起掌握該實驗的自信心，最終幫助學(xué)生養(yǎng)成探究學(xué)習(xí)的良好習(xí)慣。

（二）初中化學(xué)數(shù)字化實驗教學(xué)策略的調(diào)整

1.通過真實的實驗演示和講解創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境。初中化學(xué)數(shù)字化實驗教學(xué)實現(xiàn)數(shù)字化，要以全程數(shù)字化體現(xiàn)的方式為基本原則，為學(xué)生營造一個良好的學(xué)習(xí)空間與學(xué)習(xí)氛圍，構(gòu)建一個相對健全的實驗教學(xué)情境，讓學(xué)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(shù)字化實驗演示為學(xué)生創(chuàng)設(shè)理想教學(xué)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(xué)生的視線。趣味性的導(dǎo)入能夠讓學(xué)生預(yù)感到課堂學(xué)習(xí)過程的“獨到之處”，學(xué)生也會第一時間被導(dǎo)入的內(nèi)容所吸引，達(dá)到匯聚學(xué)生視線的目的。第二，在初中化學(xué)數(shù)字化實驗教學(xué)活動宣布“正式開始”后，隨即要向?qū)W生拋出一個與生活實際聯(lián)系緊密的問題，假設(shè)，在我們的現(xiàn)實生活環(huán)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(xué)生快速地帶入現(xiàn)實生活環(huán)境中。此時，學(xué)生會了解到，家人在工作時無法按時吃飯，長期發(fā)展導(dǎo)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(shù)字化教學(xué)模式，應(yīng)用藥理分析圖為學(xué)生展示胃藥的藥物成分和結(jié)構(gòu)，以此讓學(xué)生了解胃藥的藥理特征和化學(xué)元素。隨后，教師便可通過真實的實驗演示過程，讓學(xué)生以直觀的形式了解胃藥中所含有的化學(xué)物質(zhì)，這對于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效能有重要的幫助和引導(dǎo)意義。

2.要有更為便捷的教學(xué)評價活動作為保障條件。在初中化學(xué)數(shù)字化實驗教學(xué)進(jìn)入課堂總結(jié)與評價階段后，教師須深刻意識到該階段的主要教學(xué)任務(wù)，可大體分為三個方面。

第一，借助多媒體教學(xué)設(shè)備，帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行實驗總結(jié)。在數(shù)字化實驗教學(xué)進(jìn)入到收尾階段后，教師要通過多媒體設(shè)備，將實驗流程的基本框架呈現(xiàn)在學(xué)生面前，帶領(lǐng)學(xué)生去回憶課上實驗操作的流程、討論與分析后的實驗結(jié)果，確保學(xué)生不僅能夠了解到課上究竟學(xué)了什么，還能構(gòu)建起一個完整的知識結(jié)構(gòu)。

第二，通過多媒體教學(xué)設(shè)備歸納學(xué)生學(xué)習(xí)成果與狀態(tài)。在進(jìn)入課堂評價環(huán)節(jié)后，教師要通過多媒體教學(xué)設(shè)備，將課上學(xué)生學(xué)習(xí)成果與狀態(tài)的總結(jié)情況呈現(xiàn)在學(xué)生面前，向?qū)W生表明課上掌握了哪些知識點、還有哪些知識點需要進(jìn)一步鞏固、個別學(xué)生應(yīng)該注意什么、課上各個環(huán)節(jié)的參與積極性等等，并將課后最有效的復(fù)習(xí)與鞏固方案通過“作業(yè)APP”傳送給學(xué)生，促進(jìn)學(xué)生養(yǎng)成課前主動預(yù)習(xí)和課后主動復(fù)習(xí)的良好習(xí)慣。

第三，以虛擬調(diào)查問卷的形式組織學(xué)生點評課堂學(xué)習(xí)全過程。在課堂教學(xué)活動臨近尾聲之時，教師要通過虛擬調(diào)查問卷的形式，了解學(xué)生關(guān)于本次課學(xué)習(xí)的具體看法，并讓學(xué)生說出自己的建議。最終將其進(jìn)行詳盡的整理，作為今后數(shù)字化實驗教學(xué)活動方案革新的基本側(cè)重點，為全面提高教育技術(shù)應(yīng)用水平和持續(xù)提高數(shù)字化實驗教學(xué)的課堂質(zhì)量提供有力保證。

綜上所述，初中化學(xué)課堂教學(xué)活動中，傳統(tǒng)的教學(xué)模式與數(shù)字化教學(xué)模式相比，雖然傳統(tǒng)的教學(xué)模式在教學(xué)效果上與數(shù)字化教學(xué)之間存在明顯的差距，后者在提高學(xué)生課上學(xué)習(xí)積極性方面更具優(yōu)勢，但是依然有很多的細(xì)節(jié)需要傳承，由此方可確保數(shù)字化實驗教學(xué)的成效始終能夠保持理想化。

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

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