基于数字化实验的高中化学教学实践研究

引言：随着教育信息化的推进，数字化实验逐渐融入高中化学教学领域。《原电池》作为电化学的重要基础内容，其工作原理涉及电子转移等微观过程。然而传统实验难以直观呈现这些抽象概念，导致学生在学习过程中常存在理解困难。数字化实验能将实验中的微观变化转化为宏观可测的图像，为学生提供更直观的学习体验。因此，教师开展基于数字化实验的《原电池》教学实践研究，对于提升教学效果具有重要意义。

一、开展互动式探究学习

互动式探究学习旨在促进学生主动参与和深度理解原电池的工作原理。首先，教师可以利用数字化实验展示原电池的基本构造和工作原理，让学生直观地看到不同材料组合如何产生电流[1。接着，教师可以设计一系列互动实验任务，引导学生自主探索不同电解质溶液、电极材料对原电池性能的影响。例如，在学生可以选择不同的金属作为电极，观察并记录电压表读数的变化，从而推测出哪种金属组合能产生更高的电动势。教学中，教师先通过数字化实验平台动态演示铜－锌原电池构造，利用电流传感器实时显示电子流向模拟动画，让学生直观观察不同电极材料组合（铜－锌、铁－铜、锌－石墨）的电流输出差异。随后布置阶梯式探究任务，让学生自主选择电极材料和电解质溶液，记录峰值电压，并分析数据差异，而后探究具体的内在原因。这种互动方式不仅能够激发学生的兴趣，还能帮助他们建立理论知识与实际操作之间的联系。此外，教师还可以设置小组讨论环节，鼓励学生分享自己的发现和疑问，通过集体智慧解决问题，进一步加深对原电池概念的理解。在此过程中，教师可以提供指导，及时解决学生遇到的问题。同时，利用数字化工具收集的数据可以实时反馈给学生，让学生及时调整实验方案，体验科学探究的过程，以此提高课堂效率。

二、创设实验式教学环境

在基于数字化实验的原电池教学中，利用虚拟实验室模拟实验过程是一种非常有效的教学实践策略，不仅能够帮助学生更直观地理解原电池的工作原理和结构组成，还能让学生在安全的环境下进行多次尝试，加深对知识的理解[。教师可以创建一个逼真的实验环境，其中包含各种常见的电极材料、电解质溶液以及测量仪器。学生可以在计算机上操作虚拟设备，组装不同类型的原电池，并观察其产生的电流和电压变化[3。例如，学生可以选择锌片作为负极，铜片作为正极，硫酸溶液作为电解质，然后连接导线形成闭合电路，观察电流表指针偏转情况，从而了解电子流动的方向和强度。其次，在虚拟环境中，学生还可以轻松改变实验条件，比如调整电解质浓度、更换不同的金属电极等，来探究这些因素如何影响原电池性能，有助于培养学生的问题解决能力和创新思维，使学生能够在实际操作前就具备一定的理论基础。同时，系统会记录学生的操作过程和结果数据，方便教师后续进行个性化辅导和评估，为学生提供一个自主探索和深度学习的机会，以此促进学学科核心素养的发展。

三、营造思考式教学实践

教师可以利用数字化实验设备实时采集原电池工作时的数据，将这些原始数据导入到计算机软件中，让学生可以在教师指导下进行初步的数据整理[4。在完成数据预处理后，教师可以引导学生绘制图表来直观展示电压随时间的变化趋势，使学生掌握如何从大量数据中提炼出有价值的信息，从而支持科学假设或结论。为了提高学生的科学推理能力，教师还可以设计一些开放性问题引导学生思考。比如，“为什么某些材料作为电极时能产生更高的电压？”、“改变电解质溶液浓度会对电池性能造成什么影响？”等问题促使学生主动探索未知领域，并尝试用已有的知识体系去解释现象背后的机理，在潜移默化中锻炼学生的综合素养，为其化学学习与实践操作奠定基础，促进学生对化学知识的理解与应用。

结束语：总之，数字化实验能将抽象原理转化为可操作的具象过程，助力学生构建“探究一感知一理解”的认知体系，有效提升学生的实验能力。未来，教师可进一步丰富数字化实验场景，结合更多元的教学策略，深入探索其在化学教学中的应用边界，为高中化学信息化教学提供更系统的实践范式，推动数字化实验与学科教学的深度融合。

参考文献：

[1]贾瑶瑶．高中化学融合数字化实验大单元教学实践研究J].青海教育，2024，（06）：35.

[2]苏衍志.高中化学数字化实验与传统实验的比较研究]基础教育研究，2024，（11）：64-67.

[3]韦永克．核心素养背景下高中化学数字化实验教学策略J].中学科技，2024，（11）：24-26.

[4]赵玲燕.基于学科素养的高中化学实验教学策略研究]考试周刊，2024，（20）：154-157.

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