初中科学教学中数字化实验的实践研究

摘要：科学是一门以实验为主的学科，其科学规律和知识大多需要通过实验来推演。与数字实验平台相结合，可以使学生对实验现象进行精确的观察，并对科学规律进行更深层次的理解。将数字实验运用到初中科学教学中，可以突破实验教学的时空限制，对培养学生的创新意识，提高学生的实际应用能力，培养学生的核心素养，起到了至关重要的作用。

关键词：初中科学；数字化实验；实践策略

引言

随着科技的飞速发展，数字化技术已逐渐渗透到教育领域，为传统教学模式带来了革新。在初中科学教学中，数字化实验的实践研究正成为提升教学质量、激发学生兴趣的重要途径。数字化实验通过集成传感器、数据采集器、计算机软件等先进设备，实现了实验过程的精确控制和数据的即时记录与分析。这一转变不仅提高了实验的准确性和效率，还为学生提供了更加直观、生动的学习体验。

1.数字化实验在初中科学教学中的应用特点

1.1.精准记录实验数据

在初中生物学教学中，有些实验因化学反应变化太细微，仅凭肉眼观察很难准确把握。与数字实验系统相结合，可以将实验过程中发生的各种变化都记录下来，让实验过程更加直观和直观。比如，在进行大气氧含量的科学实验时，老师们大多是用红磷燃烧的方法，带着学生们粗略地测量空气中氧的含量。但是，该方法所得结果比较粗糙，很难分辨出室内外氧浓度的细微差异。而数字实验系统的引入和DIS氧传感器的结合，不仅可以准确地捕捉到室内和室外氧气浓度的微小差别，还能捕捉到稍纵即逝的实验现象。这有助于学生对氧气含量的变化过程有一个全面的把握，掌握氧气的变化趋势，通过数字实验系统，学生和老师可以对实验的关键细节有一个更加全面的了解，还可以与数码技术的实时记录和存储功能相结合，重现实验的瞬态现象。

1.2.智能处理实验过程

在初中科学教学中，实验教学可以提高学生的学习兴趣，但是，由于有些实验的安全性、稳定性等问题，教师很难对学生进行实际操作。借助数字化实验，可以大大提高观察效果，提高实验的全面性，还可以与数字化系统相结合，对实验过程进行智能化处理。比如，教师在引导学生进行盐酸与氢氧化钠的中和反应实验时，传统的实验方式是通过pH试纸条的颜色变化来判断反应中物质的酸碱度，这样的测试结果比较粗糙，学生对实验过程的掌握也不够准确。通过数字实验，借助温度传感器和pH传感器，学生可以对反应过程中溶液pH值的变化有一个更加清晰、准确的认识，特别是在各个阶段都能捕捉到，可以提高实验的可视化程度，进一步提高实验的教学效果。

2.初中科学教学中数字化实验的优点

2.1.有利于促进科学课程提质增效

数字实验系统将传统的实验过程和信息技术进行了有机的结合，拓宽了实验教学的形式和途径，同时也打破了实验教学的时空限制，实现了教师在课堂上“边讲解，边实验，边分析”的目的。将数字实验系统运用到初中科学课程中，促进了课程教学方式的变革，让初中科学课程从过去以教师讲解为主的教学方式转变为师生互动、生生互动、人机协作的多主体交流互动模式，使科学课程进一步提质增效。

2.2.有利于激发学生的科学学习兴趣

在目前素质教育的大背景下，将数字实验系统应用于初中科学课程中，有利于激发初中学生的探究热情，激发他们的实验热情。数字化实验符合初中学生的认知基础和学习要求，在科学教学中引入数字化实验，可以极大地提高学生的学习兴趣。传统的实验教学方式，流程烦琐，有些实验现象不明显，整个实验的可信度都不高，导致学生在进行实验的时候，大部分都是按照老师的指示去做的。在这一过程中，学生缺乏独立的思维意识和创造力。而数字化实验可以突破这个瓶颈，与信息化技术相结合，可以让学生在实验过程中获得精确的数据，同时还能让他们总结出更真实可靠的实验结论，这对提高学生的科学素养和提高学生的学习效率有很大的帮助。

3.初中科学教学中数字化实验的实践策略

3.1.应用数字化实验，辅助学生个性化学习

数字化实验具有快速、自动化等优点，可以缩短实验过程中数据处理的时间，进一步提高初中科学实验的教学效率，大大节约了课堂时间。因此，教师可将数字实验系统与其相结合，为学生提供一个自主探索和合作交流的平台。同时，学生还能将本节的基本知识与自己的兴趣相结合，提出自己感兴趣的实验项目，并进行自主练习，这不仅能培养学生的创新意识，而且还能让学生的实际能力得到进一步的提升，这对学生的个性化学习是非常有帮助的。

3.2.应用数字化实验，细化实验操作方法

将数字化实验装置引入初中科学教学，要求教师根据数字化教学的要求，对学生进行实验操作方法的讲解。例如，教师可结合希沃白板，引导学生结合电路实验，掌握电路连接的知识，以保证学生在以后的实验交流中能安全、安全地完成电路的连接。在希沃白板的帮助下，教师能向学生演示常见的错误类型，并在实验前演示错误的连接方式及安装方法，为学生顺利完成实验任务打下基础。与此同时，教师还可以利用希沃白板，对科学实验的实验过程和步骤进行多角度的展示，并与放大、放慢等操作相结合，让学生对实验操作方法有一个更加全面的了解，同时也能为后续高质量的实验探索打下坚实的基础。

3.3.应用数字化实验，打造初中翻转课堂

利用数字化手段开展初中科学实验教学，要求教师始终坚持以学生为主体，积极构建翻转课堂。比如，在讲解浮力的时候，老师可以在实验开始之前，给学生们布置一个预习任务，让他们在课前收集一些关于浮力的基本知识，并将这些知识与课前的预习材料联系起来，让他们对这堂课有一个基本的了解。教师可对学生开放数字实验平台，学生可利用虚拟实验室软件，自主操纵船舶模型，改变船舶的外形、载重等条件，观测不同状态下的浮力变化情况。这样可以让学生对阿基米德原理有一个直观的认识。在此期间，学生们还需要将自己在虚拟实验室里的观察数据和观察结果记录下来，以便以后的课堂讨论做好准备。在课堂教学中，教师结合本节的重点，引导学生一起做实验演示，并组织学生进行互动答疑。针对学生在预习阶段所遇到的问题及困惑进行集中讲解。最后，教师组织学生们将数字实验与具体的实验报告相结合，对典型的问题进行分析，这样可以使学生对浮力的产生有一个更加直观的认识，同时也可以感受到浮力在生活中的应用。

4.结束语

综上所述，将数字实验与初中科学教学相结合，可以提高学生的学习热情，可以更好地转变教学模式，对教学方法进行创新，提高学生的自主性、主动性和创造性，有着很大的应用价值。今后，将数字化实验设备进一步引入初中科学实验，做好普及和推广工作，让更多的学生可以通过数字化实验平台，提高自己的能力，提高自己的能力，增强自己的能力，产生科学精神。

参考文献

[1]陈晓岚.初中科学教学中数字化实验的实践研究[J].中国新通信，2024，26（23）：230-232.

[2][9]薛二勇，李健，黎兴成.推进中国教育数字化的战略与政策[J].中国电化教育，2023（01）：25-27.

[3]吴砥，李环，尉小荣.教育数字化转型：国际背景、发展需求与推进路径[J].中国远程教育，2022（07）：21-23.

[4]徐晓飞，张策.我国高等教育数字化改革的要素与途径[J].中国高教研究，2022（07）.

[5]李雪玲.数字化实验撬动初中科学实验教学的创新[J].教育与装备研究，2017，33（11）：32-35.