数字化实验资源在初中化学概念教学中的整合路径探索

引言:

随着信息技术的飞速发展，数字化实验资源为初中化学概念教学带来新契机。数字化实验资源涵盖实验视频、虚拟仿真实验、数字化传感实验等多种形式，具有直观性、交互性、精准性的特点。近年来，教育部大力推动教育数字化转型，强调信息技术与学科教学的深度融合。在此背景下，探索数字化实验资源在初中化学概念教学中的整合路径，充分发挥其优势，对提升概念教学质量、培养学生化学学科核心素养具有重要的现实意义。

一、数字化实验资源在初中化学概念教学中的优势

1.化抽象为具象，助力概念理解

初中化学概念中，微观粒子概念（如分子、原子、离子）及抽象原理（如质量守恒定律微观本质、酸碱中和反应实质）是教学难点。以“分子”概念教学为例，传统教学只能通过简单图片或模型讲解分子的存在与性质，学生难以想象分子的真实状态与运动方式。引入数字化实验资源后，可利用动画模拟软件展示分子在不同物质状态（固态、液态、气态）下的排列与运动，如固态水分子紧密排列、振动幅度小，气态水分子自由运动、间距大；通过高清微观视频呈现分子在扩散现象中的运动轨迹，如将一滴红墨水滴入清水中，红墨水分子逐渐扩散至整杯水，让学生直观看到分子的无规则运动。这种将抽象微观概念转化为直观动态画面的方式，降低学生理解门槛，帮助学生建立起微观粒子概念的正确认知。

2.突破实验限制，丰富概念形成途径

部分化学实验因危险（如浓硫酸稀释）、条件苛刻（如金属与酸反应制取氢气的纯度控制）或耗时久（如铁生锈实验），难以在课堂现场操作。数字化实验资源可有效解决这一问题，以“燃烧的条件”概念教学为例，利用虚拟仿真实验平台，学生可模拟不同条件下物质的燃烧情况：改变可燃物种类（如分别选择红磷、白磷、木条）、控制氧气浓度、调节温度，观察燃烧现象。通过自主操作与探索，学生能直观总结出燃烧需要可燃物、与氧气接触、达到着火点三个条件，从实验现象归纳出燃烧条件的概念，丰富概念形成的实践途径。

3.实时数据采集，深化概念认知

在化学概念中，部分涉及定量关系（如溶解度、溶质质量分数），传统实验难以精确测量与分析数据。数字化传感实验能实现实时、精准的数据采集与分析，以“溶解度”概念教学为例，利用温度传感器、质量传感器与数据采集软件，在一定温度下向水中逐渐加入硝酸钾固体，软件实时采集加入硝酸钾的质量与溶液温度，当溶液达到饱和状态时，自动停止数据采集并绘制溶解度曲线。学生通过观察曲线变化，能直观理解溶解度随温度变化的关系，明确溶解度是在一定温度下，某固态物质在 100g 溶剂中达到饱和状态时所溶解的质量这一概念内涵，深化对溶解度概念中“温度”“饱和状态”“100g 溶剂”等关键要素的认知。

二、数字化实验资源在初中化学概念教学中的整合路径

1.精选优质数字化实验资源，匹配教学目标

互联网上化学数字化实验资源丰富但质量参差不齐，教师需依据教学大纲与学生认知水平，筛选优质资源：一是选择权威教育平台（如国家中小学智慧教育平台、人教数字教材平台）的实验视频、虚拟实验，这些资源经专业团队审核，内容准确、实验操作规范；二是结合教学内容，选择针对性强的资源，如在“酸碱中和反应”教学中，选择包含反应微观动画、pH 传感器测定反应过程酸碱度变化的实验资源，帮助学生从宏观现象与微观本质两个层面理解中和反应概念；三是根据学生基础分层选择资源，对于基础薄弱学生，选择简单直观、讲解细致的入门级资源，基础较好学生可选择拓展性、探究性强的资源，满足不同层次学生学习需求。

2.搭建数字化实验教学平台，实现资源整合与共享

学校应构建统一的数字化实验教学平台，整合各类实验资源：平台应具备实验视频库，分类存储不同章节、不同类型的化学实验视频，方便教师随时调用；搭建虚拟实验模拟区，接入主流虚拟化学实验软件，学生可在线进行虚拟实验操作，记录实验数据与结果；设置数字化传感实验数据处理区，支持教师上传、分析传感实验数据，生成图表报告。同时，平台应实现资源共享，教师可上传自制实验资源，交流教学经验；学生可在平台交流实验心得、提交实验作业，形成互动学习社区，提升资源利用效率。

3.创新教学模式，融合数字化实验资源

教师需创新教学模式，将数字化实验资源融入概念教学全过程：在概念引入环节，播放趣味实验视频，激发学生兴趣，引发认知冲突；概念形成环节，组织学生开展虚拟实验或数字化传感实验，如在“金属活动性顺序”教学中，学生通过虚拟实验操作不同金属与酸、盐溶液反应，观察反应现象，结合传感实验测定反应产生氢气的速率，归纳金属活动性顺序；概念深化环节，利用实验数据与图表分析，设置问题引导学生思考，如在“质量守恒定律”教学中，展示不同化学反应前后物质质量数据，让学生分析数据特点，理解质量守恒定律的本质。

三、整合应用案例分析“中和反应”概念教学案例

在“中和反应”概念教学中，教师采用如下整合策略：播放生活中利用中和反应处理废水的视频（如某工厂用熟石灰处理含硫酸的废水），提出问题：“为什么熟石灰能处理含硫酸的废水？二者发生了什么反应？”激发学生探究欲望。

利用虚拟实验平台，学生分组进行“氢氧化钠与盐酸中和反应”虚拟实验，观察溶液颜色变化（滴加酚酞指示剂），记录反应过程温度变化；同时，利用pH 传感器进行真实实验，实时采集反应过程中溶液pH 变化数据，绘制pH 变化曲线。通过虚拟与真实实验结合，学生直观看到酸与碱混合后溶液酸碱性变化，从宏观现象与数据变化归纳中和反应概念。展示中和反应微观动画，讲解反应实质（氢离子与氢氧根离子结合生成水），结合实验数据与动画，让学生理解中和反应不仅是酸与碱混合生成盐和水，更从微观层面认识反应本质，深化对概念的理解。

课后问卷调查显示，90%学生表示对中和反应概念理解清晰，能准确描述反应实质；课堂观察发现，学生参与度高，讨论热烈，对实验操作与数据分析表现出浓厚兴趣，教学效果显著提升。

结论：

数字化实验资源与初中化学概念教学的整合，是顺应教育信息化发展趋势、提升化学教学质量的有效途径。通过发挥数字化实验资源在化抽象为具象、突破实验限制、精准数据采集等方面的优势，从资源筛选、平台搭建、教学模式创新、教师培训多维度实施整合路径，可显著提升学生对化学概念的理解与应用能力，激发学生化学学习兴趣。

参考文献；

[1]尹争艳.数字化实验设计在初中化学教学中的应用[J].数理化解题研究,2024,(20):116-118.

[2]邹丽丹.初中化学课堂数字化手持技术的应用——以“酸碱中和反应”为例[J].黑龙江教育(教育与教学),2024,(02):60-61.

[3]任立新.数字化实验在新课程化学教学应用中的探索与实践[J].学周刊旬刊, 2011