廖忠等

［摘 要］隨著信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化教學資源在教育領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。初中化學實驗教學作為培養(yǎng)學生實驗技能和科學素養(yǎng)的重要途徑，亟待探索新的教學模式以適應(yīng)時代發(fā)展的需要。文章通過對比傳統(tǒng)教材實驗教學和數(shù)字教材實驗教學，發(fā)現(xiàn)數(shù)字教材實驗教學在提高學生學習興趣、實驗技能以及科學素養(yǎng)等方面具有顯著優(yōu)勢。

［關(guān)鍵詞］數(shù)字教材；實驗教學；初中化學

［中圖分類號］??? G633.8??????????? ［文獻標識碼］??? A????????? ［文章編號］??? 1674-6058（2024）15-0067-03

數(shù)字化技術(shù)的快速發(fā)展使得傳統(tǒng)紙質(zhì)教材中的內(nèi)容能夠以數(shù)字教材的形式呈現(xiàn)，數(shù)字教材具有交互性、動態(tài)性、可定制性等特點，這對于提高教學質(zhì)量和學生學習效果具有重要意義。初中化學實驗是化學學科的重要組成部分，對于培養(yǎng)學生的實驗技能、科學素養(yǎng)和創(chuàng)新能力具有重要作用。然而，傳統(tǒng)的初中化學實驗教學存在一些問題，如實驗材料有限、實驗過程難以控制、實驗結(jié)果不準確等，需要采取一種新的教學手段來改進和完善。基于數(shù)字教材的初中化學實驗教學實踐研究，正是由此應(yīng)運而生，它旨在探索一種新的實驗教學手段，解決傳統(tǒng)實驗教學存在的問題，提高實驗教學的效果和質(zhì)量。

數(shù)字教材實驗教學模式具有以下優(yōu)勢：首先，數(shù)字教材可以提供豐富的實驗材料和工具，使得實驗過程更加易于控制和操作。其次，數(shù)字教材可以實現(xiàn)實驗結(jié)果的實時監(jiān)測和記錄，提高實驗結(jié)果的準確性和可靠性。再次，數(shù)字教材可以通過互動和反饋機制，及時發(fā)現(xiàn)和解決問題，提高實驗教學的效果和質(zhì)量。數(shù)字教材的廣泛應(yīng)用將改變傳統(tǒng)的教學模式和手段，使得教學更加生動、形象、有趣，能夠提高學生的學習興趣和積極性、實現(xiàn)教學資源的共享和優(yōu)化配置、提高教育公平性和普及率。

不同學科的實驗教學存在一定的共性和差異。通過研究和探索基于數(shù)字教材的實驗教學的手段和方法，可以為其他學科的實驗教學提供有益的借鑒和參考；同時，還可以促進不同學科之間的交流和合作，推動教育教學的改革和創(chuàng)新。

一、數(shù)字教材概況

數(shù)字教材，又稱電子教材，是指通過數(shù)字化技術(shù)將傳統(tǒng)紙質(zhì)教材轉(zhuǎn)化為電子形式，可以在電腦、手機等設(shè)備上閱讀和學習的教材。數(shù)字教材具有以下特點：

1.便攜性。數(shù)字教材可以輕松地存儲在電子設(shè)備中，這意味著學生可以隨時隨地打開數(shù)字教材進行學習。傳統(tǒng)的紙質(zhì)教材需要占用大量的物理空間來存放，而數(shù)字教材則只需占用較小的物理空間。數(shù)字教材可以輕松地更新和修改，這使得數(shù)字教材能夠保持與時俱進，能夠為學生提供最新的學習內(nèi)容。數(shù)字教材通常配備搜索功能，學生可以快速找到所需的信息和內(nèi)容。因此，數(shù)字教材確實帶來了很多便利，使得學習更加靈活、高效和個性化。

2.互動性。數(shù)字教材可以通過交互式設(shè)計，實現(xiàn)與學生的互動，提高學習效果。交互式設(shè)計可以讓學生在學習過程中更加主動，通過與數(shù)字教材的互動，能夠激發(fā)學生的學習興趣和動力，提高他們的學習參與度和理解深度。數(shù)字教材包含的互動式內(nèi)容有交互式圖表、動畫、視頻等，這使得學生在學習過程中能夠更加直觀地理解知識，并可以通過互動操作加深對知識的掌握。數(shù)字教材可以提供實時反饋，例如通過測試、練習等方式，讓學生在學習過程中及時了解自己對知識的掌握情況，并針對不足之處進行改進。數(shù)字教材還可以提供社交互動功能，讓學生在學習過程中能夠與其他學生交流、討論，實現(xiàn)互相幫助、共同進步。

3.多樣性。數(shù)字教材可以通過不同的形式和媒介來展現(xiàn)教學內(nèi)容，如文本、圖片、音頻、視頻等，為學生的學習體驗增加了更多的維度和深度。這些不同的形式和媒介可以相互補充，能為學生提供更加豐富和全面的學習體驗。

4.個性化。數(shù)字教材可以根據(jù)學生的需求和學習特點，進行個性化的定制和推送。例如，數(shù)字教材可以根據(jù)學生的學習進度和掌握情況，推送相應(yīng)的練習題和作業(yè)，幫助學生鞏固所學知識；可以根據(jù)學生的興趣和特長，推送相關(guān)的拓展知識和學習資源，激發(fā)學生的學習興趣和動力；可以提供更加靈活的學習方式和更加多樣化的學習資源，學生可以根據(jù)自己的時間和地點，隨時隨地進行學習，便于學生更好地理解和掌握知識。

二、基于數(shù)字教材的初中化學實驗教學方法

（一）數(shù)字教材使用指南

在使用數(shù)字教材開展實驗教學之前，學生和教師需要熟悉數(shù)字教材的使用方法。

1.下載和安裝數(shù)字教材。確保學生已經(jīng)下載和安裝了正確的數(shù)字教材版本，可以在計算機或移動設(shè)備上使用。

2.熟悉數(shù)字教材界面。幫助學生熟悉數(shù)字教材的界面和功能，以便他們能夠快速找到所需的信息。

3.了解數(shù)字教材內(nèi)容。確保學生了解數(shù)字教材中的內(nèi)容，包括實驗?zāi)康?、原理、步驟、注意事項等。

（二）實驗材料準備

數(shù)字教材中包含實驗材料清單和詳細的實驗指導(dǎo)。學生可以根據(jù)清單準備所需的材料和工具，包括化學試劑、實驗器材、測量工具等，以確保實驗的順利進行。在準備過程中，學生需要仔細閱讀實驗指導(dǎo)，了解實驗步驟、所需材料和工具以及注意事項。這有助于確保準備工作的準確性和完整性。如果有任何缺失或不足，需要及時補充或調(diào)整。

（三）實驗原理指導(dǎo)

使用數(shù)字教材開展初中化學實驗教學，有助于學生掌握相應(yīng)的實驗原理。學生通過觀看數(shù)字教材中的實驗操作視頻或動畫，可以更加直觀地了解實驗原理和反應(yīng)過程，提高實驗的成功率和準確性。

例如，酸堿中和反應(yīng)是化學學科的核心概念，也是學生在化學學習過程中必須深入理解和掌握的基本知識點。傳統(tǒng)的紙質(zhì)教材往往難以充分展示酸堿中和反應(yīng)這一復(fù)雜過程的細節(jié)和動態(tài)變化，而數(shù)字教材的出現(xiàn)則為此提供了全新的解決方案。數(shù)字教材通過其獨特的信息展示方式，能夠生動地展示酸堿中和反應(yīng)的全過程。這一過程涉及酸堿分子之間的相互作用、電荷轉(zhuǎn)移和離子結(jié)合等多個環(huán)節(jié)。數(shù)字教材可以利用動畫和三維圖形，將這些微觀層面的變化直觀地呈現(xiàn)出來，從而幫助學生更好地理解酸堿中和反應(yīng)的本質(zhì)。

通過數(shù)字教材，學生可以清晰地看到分子的三維結(jié)構(gòu)，了解它們各自的性質(zhì)和功能。例如，酸溶液中通常含有氫離子（H+），而堿溶液中則含有氫氧根離子（OH-），這是它們能夠進行中和反應(yīng)的基礎(chǔ)。數(shù)字教材可以通過動畫展示酸分子和堿分子彼此接近、相互作用并最終形成水和鹽的過程。這種動態(tài)展示有助于學生理解反應(yīng)是如何逐步進行的，以及每一步中分子的變化和相互作用。在酸堿中和反應(yīng)中，電荷的轉(zhuǎn)移和離子的結(jié)合是關(guān)鍵步驟。數(shù)字教材通過高亮顯示或特殊標記，幫助學生注意到這些重要的變化，進而深入理解反應(yīng)的進程和結(jié)果。除了展示反應(yīng)原理，數(shù)字教材還提供實驗操作的指導(dǎo)和注意事項。如可以演示如何正確地測量和混合酸堿溶液，以及如何安全地處理實驗過程中產(chǎn)生的廢液。

數(shù)字教材通過其直觀、生動的展示方式，極大地提高了學生對化學原理的理解和掌握程度，進而提高他們的學習興趣和積極性。因此，在教學過程中，利用數(shù)字教材進行實驗教學是一種非常有效的教學方法。

（四）實驗數(shù)據(jù)記錄與分析

學生可以通過數(shù)字教材中的實驗數(shù)據(jù)記錄表格或軟件，記錄實驗過程中的數(shù)據(jù)和現(xiàn)象。在記錄數(shù)據(jù)時，需要注意數(shù)據(jù)的準確性和完整性。

例如，酸堿中和反應(yīng)實驗中的實驗數(shù)據(jù)記錄如表1所示

學生可以在實驗過程中，按照實驗步驟逐一記錄實驗數(shù)據(jù)和現(xiàn)象。例如，在配置氫氧化鈉溶液時，記錄氫氧化鈉的質(zhì)量和水的體積；在酸堿中和反應(yīng)過程中，記錄滴定管初始體積和終點體積；在測定溶液pH值時，記錄pH值。通過實驗數(shù)據(jù)記錄表格，學生可以清晰地了解實驗過程中的數(shù)據(jù)和現(xiàn)象，方便后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和分析［1］。

此外，數(shù)字教材中還能提供一些實驗數(shù)據(jù)記錄和分析軟件，學生可以通過這些軟件更加方便地記錄和分析實驗數(shù)據(jù)。例如，一些軟件可以自動計算滴定反應(yīng)的體積變化、繪制滴定曲線等，從而幫助學生更好地理解酸堿中和反應(yīng)的過程和結(jié)果。

（五）實驗結(jié)果展示與討論

學生可以通過數(shù)字教材中的實驗結(jié)果展示平臺或軟件，將自己的實驗結(jié)果進行展示和分享。同時，教師也可以組織學生進行討論和交流，對實驗結(jié)果進行分析和評價，進一步加深學生對實驗原理和過程的理解。

例如，在完成酸堿中和反應(yīng)實驗后，學生通過數(shù)字教材中的實驗結(jié)果展示平臺，將自己的實驗數(shù)據(jù)、圖表、圖像等上傳到平臺上，并對其進行標注和說明。教師可以引導(dǎo)學生在分享實驗結(jié)果的同時互相評價彼此的實驗結(jié)果。學生可以提出自己的問題和疑惑，與同學、教師進行討論和交流。通過這種方式，學生可以更加深入地理解酸堿中和反應(yīng)的原理和過程，同時也可以提高自身的溝通能力和批判性思維。此外，教師還可以根據(jù)學生的實驗數(shù)據(jù)和結(jié)果，評估學生的實驗技能和科學素養(yǎng)，并根據(jù)學生的討論和交流情況，了解學生對實驗原理和過程的理解程度。

（六）實驗誤差分析

誤差分析是評估實驗結(jié)果可靠性和準確性的重要手段。學生可以通過數(shù)字教材中的誤差分析方法，了解誤差的來源和影響，并掌握相應(yīng)的誤差分析方法。

例如，當學生發(fā)現(xiàn)自己的實驗結(jié)果與預(yù)期存在一定的偏差時，可以在數(shù)字教材中找到關(guān)于誤差分析的章節(jié)。首先，了解誤差的來源。誤差主要包括系統(tǒng)誤差、隨機誤差和過失誤差［2］。接著，學習如何識別和消除這些誤差的方法?？梢酝ㄟ^改進實驗方法、提高儀器設(shè)備的精度、控制環(huán)境條件等來減小系統(tǒng)誤差；通過多次重復(fù)實驗、取平均值等來減小隨機誤差；通過避免人為錯誤、提高操作技能等來避免過失誤差。

在學習過程中，學生還可以通過數(shù)字教材中的實例和練習題，加深對誤差分析方法的理解和掌握，學會如何分析實驗數(shù)據(jù)、找出誤差來源、評估誤差大小，并采取相應(yīng)的措施減小誤差，進而在后續(xù)的化學實驗中更加注重實驗數(shù)據(jù)的分析和處理，提高實驗結(jié)果的準確性和可靠性。

三、研究結(jié)果

本研究采用實驗對比法，選取某初中兩個班級作為研究對象，分別采用傳統(tǒng)教材和數(shù)字教材開展實驗教學。兩個班級的教學內(nèi)容、教學進度、教學目標保持一致。在使用傳統(tǒng)教材的實驗教學中，教師通過現(xiàn)場演示和學生實踐的方式進行教學。而在使用數(shù)字教材的實驗教學中，教師通過數(shù)字教材平臺進行在線教學，學生可以通過電腦或手機等設(shè)備進行學習［3］。通過問卷調(diào)查、成績對比等方式對兩種教學模式的教學效果進行評估，發(fā)現(xiàn)使用數(shù)字教材開展實驗教學的班級，在以下方面有突出的優(yōu)勢。

1.學習興趣方面：數(shù)字教材實驗教學在提高學生學習興趣方面具有顯著優(yōu)勢。學生普遍認為數(shù)字教材實驗教學更加生動有趣，能夠激發(fā)他們的學習熱情。

2.實驗技能方面：數(shù)字教材實驗教學在增強學生實驗技能方面也具有顯著優(yōu)勢。通過在線學習和實踐操作，學生能夠更加熟練地掌握實驗技能，提高實驗操作水平。

3.科學素養(yǎng)方面：數(shù)字教材實驗教學在提升學生科學素養(yǎng)方面也具有顯著優(yōu)勢。數(shù)字教材中的豐富素材和拓展性知識有助于學生更好地理解學科原理，培養(yǎng)科學思維和創(chuàng)新能力。

四、總結(jié)與展望

由于數(shù)字教材實驗教學比傳統(tǒng)教材實驗教學存在諸多方面的顯著優(yōu)勢，因此建議在初中化學實驗教學中積極推廣數(shù)字教材實驗教學模式，以適應(yīng)時代發(fā)展的需要，提高教學質(zhì)量和效果。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字教材可能會更加智能化，能夠根據(jù)學生的學習情況和需求進行個性化的推薦和輔導(dǎo)。未來可以進一步探索數(shù)字教材教學模式在其他學科中的應(yīng)用，為教育改革提供更多有益的參考。

［?? 參?? 考?? 文?? 獻?? ］

［1］? 姚彬蓉.數(shù)字化轉(zhuǎn)型時代數(shù)字教材的價值意蘊、現(xiàn)實挑戰(zhàn)與優(yōu)化路徑［J］.教育科學論壇，2023（35）：3-7.

［2］? 鐘麗香.基于數(shù)字教材的創(chuàng)新教學模式研究［J］.求知導(dǎo)刊，2023（27）：11-13.

［3］? 林瓊.初中化學教學中趣味化學實驗的應(yīng)用探析［J］.數(shù)理化解題研究，2023（23）：139-141.

（責任編輯??? 羅??? 艷）

［基金項目］本文系廣西教育科學“十四五”規(guī)劃2022年度專項課題“基于數(shù)字教材的學科教學實踐研究”（課題編號：2022ZJY161）的階段性研究成果。