探索数字化实验在高中化学教学中的应用

引言：新时代教育理念更加重视化学学科的实验探究，《普通高中化学课程标准（2017 年版 2020 年修订）》提出“化学教材应精心设计学生必做实验，加强化学实验室的化学专用教室的建设，有条件的应逐步引进一些现代化仪器设备，适当增加微型实验、数字化实验等创新实践活动”。由此化学课堂从单一验证走向深度探究，不断革新实验呈现、数据获取及现象表达，对多层次理解反应速率、化学平衡等重点知识提出更高要求，融合传统实验与数字化技术，构建科学探究导向的化学教学新样态。

一、激发学习兴趣，鼓励自主探究

数字化实验利用多感官的交互设计能直接调动学生的注意力，期待学习化学，在数字化操作中，学生不再局限接受课本知识，而是以主动探索的姿态参与到实验观察与分析数据中。数字化实验不再依赖复杂的操作技能，让更多学生有信心去动手验证结论，培养其对知识的求真态度 [1]。这种激发兴趣的过程建立在可视化之上，有利于形成对化学实验学习的长久内驱力。

在化学反应速率影响因素的数字化实验教学中，教师可以引导学生回顾硫代硫酸钠与硫酸反应生成硫导致溶液出现乳白色浑浊的现象，借助数字化实验平台的演示功能，将浑浊出现的过程以清晰的视频和时间记录呈现给学生，直观展示不同浓度条件下出现浑浊所需时间的差异。同时，结合过氧化氢分解产生氧气的数字化实验模拟，让学生在线操作选择是否加入催化剂并观察气泡产生速度的变化。这一过程中，学生能够清晰看到浓度、温度、催化剂对化学反应速率的影响，还能在反复操作与即时反馈中产生好奇实验结果的心理。数字化实验的便捷性减轻了学生对操作技能的焦虑感，激发了其主动提出问题并进行验证的愿望，进一步培养其自主探究意识。

二、直击难点知识，唤醒求知欲望

在高中化学教学中，化学反应速率涉及变量关系与抽象变化，数字化实验以即时呈现的结果与系统化的数据记录，帮助学生直观理解速率变化的原因及影响。数字化平台能够将复杂的现象简化为清晰可辨的步骤，避免学生在传统实验中盲目猜测，提升掌握难点知识的能力 [2]。当学生在过程中不断发现数据间的联系与变化，唤醒对知识背后本质的好奇心，进一步主动思考，形成持续学习化学的欲望。

教学过程中，教师引导学生回顾硫代硫酸钠与硫酸反应生成硫导致溶液乳白色浑浊的原理，并利用数字化平台展示不同浓度条件下反应速率变化，呈现两支试管中加入不同体积分数Na₂S₂O₃ 溶液后，加入 H₂SO₄ 出现浑浊的快慢差异，帮助学生理解浓度对速率的影响。结合过氧化氢分解实验，展示在有无催化剂 MnO₂ 条件下氧气生成速度的不同，明确催化剂对速率的作用。整个数字化实验将抽象现象直观可视化，降低理解难度，激发学生深入思考反应速率影响因素，促进其主动探究化学变化本质规律。

三、深化概念理解，优化学习方式

数字化实验有助于学生细化抽象概念并系统认识化学反应速率影响因素，在数字化平台的支持下，学生可以不断调整实验条件并观察结果，从而在多次验证与对比中记忆概念 [3]。这种学习方式使知识不再是被动接受的信息，而是思考、实验、验证形成的认知体系，推动学生转变学习方式。同时，数字化实验记录完整，便于课后复盘，帮助学生形成条理清晰的学习习惯，进一步提升学习化学的整体效能[4]。

本节课中，教师利用数字化实验平台，展示硫代硫酸钠与硫酸反应生成硫的全过程，实时记录浑浊出现时间，使学生直观感知反应速率差异，并引导对比 0.1mol/LNa₂S₂O₃ 溶液与稀释后溶液的实验数据，结合表格分析功能，明确浓度对速率的影响。教师运用温度调节模块，模拟不同温度下浑浊出现的时间差异，让学生在同一界面多次控制对比变量，巩固温度对速率的作用。最后，利用过氧化氢分解实验数字化操作，结合催化剂添加与否的氧气产生曲线，帮助学生整合零散知识，系统理解化学反应速率影响因素。

结束语：数字化实验拓展化学实验教学的维度同时丰富了学生获取知识的路径，依托现代化传感器与数据平台，化学课堂在真实情境与精准数据支持下，多层面探究反应速率等重点内容，进一步推动学科核心素养落地。化学教学需持续探索数字化技术与学科内容的整合，不断优化设计实施实验的方式，增强学生发现问题、分析问题与解决问题的综合能力，真正发挥实验在化学学科育人功能中的价值，促进课堂向高阶性、创新性与实践性方向发展。

参考文献：

[1] 陈小红 . 数字化工具在高中化学实验教学中的应用 [J].中学课程辅导 ， 2025， （12）： 111-113.

[2] 覃宏 . 数字化实验在高中化学教学中的应用研究 [J]. 中学教学参考 ， 2024， （32）： 75-77.

课题名称： 数字化实验在高中化学教学中的应用研究课题批准号：NMKY14520018课题类别：内蒙古自治区教学研究室教学专项课题研究