遞進式數(shù)字化實驗賦能初中化學(xué)跨學(xué)科實踐

摘要：跨學(xué)科實踐是化學(xué)教學(xué)的重要內(nèi)容，但其“拼盤化”問題和模糊評價方式制約了學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。研究者以“水質(zhì)檢測及自制凈水器”為例，構(gòu)建遞進式數(shù)字化實驗框架，設(shè)計基礎(chǔ)凈水模型構(gòu)建、數(shù)字化檢測系統(tǒng)融合、智能可視化裝置開發(fā)三個階段活動，借助光譜傳感器、開源硬件等工具，實現(xiàn)水質(zhì)參數(shù)多維監(jiān)測與實時反饋，形成“工程設(shè)計—數(shù)據(jù)采集—循證優(yōu)化”的閉環(huán)學(xué)習(xí)路徑。實踐表明，該模式顯著提升了學(xué)生物質(zhì)分離觀念與工程思維能力，為化學(xué)跨學(xué)科實踐提供了創(chuàng)新路徑。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化實驗；跨學(xué)科實踐；凈水裝置；化學(xué)核心素養(yǎng)

跨學(xué)科實踐是培養(yǎng)學(xué)生綜合素養(yǎng)的重要途徑。《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱“課標(biāo)”）明確提出開展跨學(xué)科實踐活動的要求^[1]，旨在促進學(xué)生綜合運用知識解決問題的能力，發(fā)展創(chuàng)新思維，實現(xiàn)核心素養(yǎng)的提升^[2]。然而，當(dāng)前跨學(xué)科實踐面臨諸多挑戰(zhàn)，如學(xué)科知識簡單拼湊、缺乏系統(tǒng)性，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)淺表化、零散化，評價方式難以準(zhǔn)確衡量學(xué)習(xí)成果。為解決這些問題，筆者以“水質(zhì)檢測及自制凈水器”為例，探索遞進式數(shù)字化實驗在化學(xué)跨學(xué)科實踐中的應(yīng)用^[3]，構(gòu)建項目式學(xué)習(xí)框架，引導(dǎo)學(xué)生在實踐中深化對化學(xué)知識的理解，培養(yǎng)跨學(xué)科綜合能力，為化學(xué)教學(xué)改革提供新的思路與方法。

數(shù)字技術(shù)作為現(xiàn)代教育的重要工具，其定量化和可視化的特點為跨學(xué)科實踐提供了強有力的支持。學(xué)生利用傳感器等先進儀器，能夠?qū)崟r、準(zhǔn)確地采集實驗數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)不僅豐富了科學(xué)探究的素材，還使得抽象的科學(xué)概念變得具體和直觀。……