数字化实验在高中化学课堂教学中的应用

一、精准仪器读数，增强化学实验数据可靠性

在实验教学活动中，数据精度与记录及时性对学生理解化学规律具有重要意义，借助数字化实验手段，教师能够获得实时、连续、细化的测量结果，避免传统实验中因仪器分辨率有限或读数延迟所带来的误差，从而提高数据的可比性 [1]。教师在引导学生分析数据时可利用可视化图表、自动记录等功能，帮助其建立对变化过程的整体认识，从而落实实验教学中“以探究促理解”的教学目标。

以人教版高中化学必修一《物质的分类及转化》一课为例，教师可安排学生对不同氧化物的酸碱性实行探究实验，引导其理解物质的组成及性质间的关系。教师在本节教学中引入数字化实验装置，并结合 pH 传感器实时记录不同氧化物与水或酸碱溶液反应后的 pH 数值。

运用数据采集平台，学生能看到氧化钠溶于水后 pH 显著升高至 13，而二氧化碳通入水中后， pH 则下降至 4，这种变化以图形曲线方式直观呈现能强化酸性氧化物与碱性氧化物之间的性质对比。基于此，学生使用精准仪器读数可理解酸碱性的分类依据，准确判断物质所属类型。这类基于数字化实验的教学活动能够让分类与转化知识采用连续、量化的数据建构知识图景，使学生在严密的实验证据中掌握概念内涵，准确把握物质性质及转化规律。

二、优化课堂结构，融入数字化实验提升教学效率

教学中合理安排教学环节有助于提升学生的思维节奏，借助数字化实验手段，教师可在课堂结构中精准切入关键知识点，结合实验实时展示化学变化的本质过程，压缩重复讲解的时间强化重难点内容的感知强度 [2]。教师以数字化实验为支撑并利用过程监测、图像反馈及即时对比，使学生能更快理解反应实质提升知识迁移效率[3]。

例如，教师在教授《离子反应》一课中可围绕离子反应的本质设计教学活动，借助数字化实验装置展开导学。在分析电解质的电离特性时，教师需利用传感电极将 NaCl 溶液与干燥NaCl 固体的导电性差异转化为数值变化，借助导电率传感器的实时显示屏引导学生观察数据跳变。当仪器显示干燥 NaCl 导电值为零，溶液中导电率则迅速升高至数百 μS/cm 。学生借此可理解“只有自由移动的离子才能导电”的微观依据，明确电离产生自由离子的必要条件。围绕离子反应过程，教师设置BaCl₂ 与 Na₂SO₂ 反应实验，将反应前后溶液浊度变化以图像方式呈现，并配合摄像头下的沉淀生成动态图像，数据界面同时记录导电率下降曲线能帮助学生判断反应中离子数量变化。基于此，教师需引导学生将数值下降与“参与反应的离子数量减少”相联系，辅助理解离子反应实质。采用这种方式，学生能由看不见、想不清的逻辑推演过渡到基于现象与数据的有依据判断，从而使知识表达更准确，学生认知路径更清晰。

三、强化成果展示，提升高中化学实验评价质量

教师引入数字化实验平台可以利用数据可视化及动态记录工具，使学生在实验后的展示中形成清晰完整的实验过程回顾。在强化成果展示的过程中，教师应引导学生围绕实验目的筛选数据，注重反应原理及观察现象的逻辑关联。数字化实验成果可支持教师了解学生实验能力，增强过程性评价的说服力，有效回应教学目标中对探究能力的基本要求[4]。

在《钠及其化合物》一课中，教师可引导学生完成钠与水反应、氧化钠与水反应以及过氧化钠与二氧化碳反应等实验操作。针对传统实验过程中因反应剧烈、记录匆忙而导致描述不清的问题，教师需把数字化实验平台引入课堂，借助温度传感器、气体体积测量模块及 pH 值变化追踪设备实时采集实验过程数据。在钠与水反应过程中，学生可根据屏幕同步观察溶液温度的快速上升曲线及气泡释放数量的变化频率，从数据层面分析该反应的放热特征。在此过程中，教师将分析数据与讨论物质活泼性结合能够引导学生解释钠易失电子的结构原因。采用这种方式，评价环节可拓展为提升学生数据素养的过程。

结束语：引入数字化实验可革新高中化学课堂的实践形态，拓展实验教学的育人功能。教师在教学设计中嵌入实时监测及动态反馈模式能使知识从“观察现象”转为“理解本质”，这种融合技术与学科逻辑的教学路径可促使学生在真实情境中主动思考，进而提升科学素养，为未来化学学习提供实践支点。

参考文献：

[1] 赵丽霞. 数字化实验在高中化学电解质教学中的应用 [J].中国现代教育装备 ， 2022， （06）： 27-29.

[2] 陈超华 . 基于教学评一体化的高中化学实验高效课堂的构建 [J]. 科学咨询 （ 教育科研 ）， 2021， （33）： 206-207.

[3] 张原旗 ， 卢凤琴 ， 王冠淇 ， 孙艳涛 . 数字化实验在高中化学教学中的应用——以酱油中总酸及氨基酸态氮含量测定为例 [J]. 天津化工 ， 2021， 35 （03）： 121-124.

[4] 刘媛媛. 微型化学实验在高中课堂教学中的实践分析 [J].数码设计 ， 2017， 6 （11）： 261.

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