应用数字教材优化初中化学实验教学的实践探索.docx

应用数字教材优化初中化学实验教学的实践探索

摘要：根据《义务教育化学课程标准（2022年版）》应用的理念和要求，教师从建构主义学习理论出发，分析实验教学的改进方向，提出数字教材优化实验教学的“技术赋能清晰呈现实验现象，虚实结合让探究真正发生”等策略，并基于“知识回顾，情境引入；自主探究，设计方案；动手操作，真实实验；观察现象，得出结论；回顾反思，开展评价”的教学实践加以验证，梳理再造实验教学流程，实现了数字教材为教学赋能增效。

关键词：数字教材；初中化学；实验教学

化学是一门以实验为基础的自然科学。《义务教育化学课程标准（2022年版）》指出，以实验为基础是化学学科的重要特征之一，化学实验对全面发展学生的核心素养有着极为重要的作用[1]。实验是学生“学中做”和“做中思”的重要過程。实验课上，学生需要调用已学的知识设计实验方案，自主探索或与同伴交流协作，确定实验方案；需要规范操作完成实验，观察现象，分析判断，得出结论。如实验失败，学生要反思，分析原因，改进方案并再次尝试。化学实验不仅是研究化学知识的重要方法和手段，而且是学生应用知识解决问题、发展关键能力的有效路径。

新课标建议教师尽可能多地为学生提供动手实验的机会，注重发挥现代信息技术的作用，合理运用计算机模拟实验，但不能用来完全替代真实的化学实验[2]。教育主管部门或教研机构在学业质量评价中也注重考查学生整合信息、实验探究、分析解决问题等化学学科的关键能力。因为现实原因，化学实验教学中仍存在“缺乏实验器材”“实验现象难以观察”“学生兴趣不浓，参与度低”“实验情境单一，缺乏拓展和创新”“限定实验操作方案，无法创新探索”“过于关注实际操作、忽视能力培养”等问题。教师用好集教材、资源、数据和工具于一体的数字教材，可以破解这些难题。笔者结合教学实践，分析如何利用数字教材优化实验教学。

一、利用数字教材优化实验教学的策略

根据建构主义学习理论，笔者认为实验教学的改进需要做到以下三点：一是创设真实问题情境；二是提供工具和安全的环境，开展真正的探究；三是师生充分互动和交流。在复习课教学中，教师应以学科大概念为核心，紧紧围绕“原理、装置、操作、现象、结论”，重组复习单元，帮助学生构建学科知识体系，深化对实验的理解与内化，促进实验的迁移与运用[3]。初中化学数字教材，除了载有纸质教科书的内容之外，还加载了多种数字化教学资源，有利于教师丰富教学素材，拓宽教学的深度和广度，创设实验情境。教师使用交互动画等形式的资源，可以将抽象的、微观的知识内容直观呈现，帮助学生突破难点，理解知识，实现意义建构。数字教材中的实验视频和虚拟实验可以为实验教学和科学探究提供工具和平台，为学生的自主探究提供安全可靠的环境，帮助教师优化实验教学。基于数字教材优化实验教学的主要策略如下。

（一）技术赋能，清晰呈现实验现象

化学反应发生过程往往伴随着强光或高热，有的反应发生太快，有的反应发生太慢，不利于学生观察实验现象。数字教材配备有纸质教科书中全套实验的演示视频，借助技术手段，清晰呈现反应过程和细节，支持学生反复观看（也有暂停功能），便于观察和分析。

在教学中，实验视频和真实实验配合，主要应用场景有：（1）实验前的操作说明与规范指导，即教师让学生对实验的操作技巧、步骤过程和预期结果形成整体的认识，进而为实验做好准备；（2）实验中的参考比对，即学生将自己的实验现象同视频中的现象比对，及时地调整和改进；（3）实验后的总结提升，即教师结合实验视频的画面，分析实验原理，进行提炼和总结；（4）复习课中的快捷回顾，即教师在复习环节，利用数字教材的书签功能，带领学生快速浏览多个相关实验，总结要点，系统性建构知识。

（二）虚实结合，让探究真正发生

虚拟实验注重实验操作的交互性和实验结果的仿真性，实验者可以像在真实环境中一样完成各种实验项目。虚拟实验的优势在于安全无损坏。学生借助虚拟实验工具进行探究，可以将自己的想法付诸实施，自由尝试和探索。借助虚拟实验，学生可以设计出富有创新性的实验方案，真正开展探究，还可以可视化地呈现思维过程，便于交流和改进。

虚拟实验与真实实验结合的应用场景主要有：（1）示范，即教师用虚拟实验在一体机的大屏幕上进行演示，一边操作，一边讲解要点和细节；（2）纠错，即教师用虚拟实验重现学生的错误操作，展示虚拟实验系统的报错提示，或者爆炸、燃烧、损毁等虚拟情境，让学生认识到错误操作的后果（当然，损坏的虚拟仪器可以轻易修复，不影响继续使用）；（3）支持创新探究，即学生用虚拟实验无风险地验证方案的准确性（探究性实验的问题情境相对真实和复杂，学生有了初步想法需要验证）；（4）呈现思维过程，即学生用虚拟实验展示自己的方案及模拟操作，交流探讨；（5）复习环节快速实验，在只需要设计方案、不必要做真实实验的情况下，学生可以开展虚拟实验快