利用数字化工具提升初中化学课堂互动性的探索

摘要：本文聚焦数字化工具在初中化学课堂互动性提升中的应用，探讨其理论基础与实践路径，分析传统课堂互动性不足的表现，结合数字化工具的交互性、可视化等优势，提出创设虚拟实验场景、开发互动教学软件、构建实时反馈系统等策略，实践表明数字化工具可显著增强学生参与度，优化教师指导效果，为初中化学教学改革提供新思路。

关键词：数字化工具；初中化学；课堂互动性；虚拟实验；实时反馈

引言：初中化学作为自然科学启蒙课程，其课堂互动性直接影响学生对抽象概念的理解与科学思维的培养，传统课堂常因实验设备限制、抽象知识难以具象化等问题，导致师生互动形式单一、学生参与度不足，随着教育信息化进程加速，数字化工具凭借其交互性、可视化、实时性等特性，为突破这一困境提供了新路径，本研究结合《义务教育化学课程标准（2022年版）》对“科学探究与实践”能力的要求，探索数字化工具在课堂互动中的应用策略。

一、传统初中化学课堂互动性不足的表现

1.实验操作受限导致互动形式单一

部分学校因安全或成本因素，对酸碱中和反应、金属活动性探究等实验采用“教师演示+学生观察”模式，学生缺乏自主操作机会，例如在“探究铁生锈条件”实验中，教师仅展示铁钉在干燥空气、潮湿空气、水中的对比现象，学生无法控制变量法设计个性化实验，导致互动仅停留在观察层面。

2.抽象知识难以具象化影响互动深度

分子、原子等微观概念及化学反应原理的讲解常依赖教材插图与教师语言描述，学生难以形成直观认知，例如在“质量守恒定律”教学中，教师虽镁条燃烧实验说明反应前后质量守恒，但学生因无法观察微观粒子运动，对“原子种类、数目不变”的理解仍停留在表面。

3.反馈延迟削弱互动效果

传统课堂评价依赖教师主观观察与课后作业批改，难以实时捕捉学生思维过程，例如在“溶液配制”实验中，学生因量筒读数误差导致浓度偏差，教师需课后批改实验报告才能发现问题，无法及时纠正操作失误。

二、数字化工具提升课堂互动性的实践策略

（一）创设虚拟实验场景，激发探究兴趣

为了提升学生的科学探究兴趣和理解能力，学校引入了多种虚拟实验工具和技术，例如在化学课上，教师利用NOBOOK虚拟实验室模拟“电解水”实验，学生可以自由调节电流强度，观察氢气、氧气体积比的变化，并“粒子运动轨迹”功能直观理解电子转移过程，这种宏观现象微观化的展示方式，帮助学生更深刻地理解复杂的化学反应原理，还激发了他们对科学现象的好奇心，此外对于一些存在安全隐患的实验，如“浓硫酸稀释”，学校采用了AR技术让学生在虚拟环境中进行操作，学生们AR技术将虚拟烧杯叠加于桌面，远程控制滴管滴加速率，系统实时提示“浓硫酸飞溅”的风险，避免了真实操作中的潜在危险，这种方式保障了学生的安全，还让他们体验到了真实的实验操作流程，同时抽象概念具象化也是虚拟实验的一大优势，借助Chemix在线绘图工具，学生可以自主绘制“二氧化碳与水反应”的微观示意图，系统自动校验分子式、电荷平衡等错误，实现“画中学”，这种方法提高了学生的学习效率，还增强了他们的动手能力和创新思维。

（二）开发互动教学软件，促进深度参与

为了进一步促进学生的深度学习，学校开发了一系列互动教学软件，其中“化学元素大闯关”APP是一款深受学生喜爱的游戏化学习平台，在这个平台上学生需要“元素拼图”、“化合价计算”等关卡来解锁新的化学元素，系统根据学生的答题速度与正确率生成“化学家等级”排行榜，激发了学生的竞争意识和学习动力，另外协作式学习工具也发挥了重要作用，使用Miro在线白板开展“自制净水器”项目时，小组成员可以拖拽“石英砂、活性炭、蓬松棉”等图标设计过滤装置，实时共享设计思路并接受同伴评价，这种合作学习的方式促进了团队协作精神，还提升了学生的批判性思维能力，个性化学习路径则是另一项重要策略，依托“智慧学伴”系统，学生在完成“金属活动性顺序”前测后，系统会根据其表现推送分层练习题：基础层侧重金属与酸反应现象对比，提高层要求设计“金属防锈方案”，拓展层则引导学生探究“金属腐蚀的电化学原理”，这样的个性化学习路径能够满足不同层次学生的需求，确保每个学生都能在自己的节奏中进步。

（三）构建实时反馈系统，优化指导效果

为了优化教学指导效果，学校构建了一套完善的实时反馈系统，在“粗盐提纯”实验中，传感器实时采集蒸发皿温度、滤液体积等数据，系统自动生成“蒸发速率曲线”、“杂质去除率”报表，学生可以根据这些数据调整操作参数，从而提高实验的成功率和准确性，智能评价系统的应用提高了实验效率，还培养了学生的数据分析能力，动态生成课堂是另一种有效的教学策略，教师ClassIn平台发起“燃烧条件”主题投票，当85%的学生选择“氧气浓度”为关键因素时，教师立即追加“探究不同氧气浓度下蜡烛燃烧时间”的分组实验，这种即时反馈和灵活调整的教学方式，使课堂更加生动有趣，同时也增强了学生的参与感和探索欲望，此外家校协同反馈机制也为学生提供了更多的支持，家长可以“化学实验打卡”小程序上传学生在家进行的实验视频，教师在线点评操作规范，优秀作品还会被推送至班级公众号展示，这种“学校—家庭”互动生态加强了家校之间的沟通，还为学生创造了更多展示自我和获得认可的机会，极大地提升了他们的学习积极性和成就感。

结论

数字化工具重构课堂互动时空、丰富知识呈现形式、优化反馈评价机制，显著提升了初中化学课堂的参与度与思维深度，例如利用虚拟实验室和智能评估系统，学生可以在安全的环境中进行复杂的化学实验，并即时获得详细的反馈，从而加深对知识点的理解，未来的研究需要进一步探索多个方向：首先在人工智能辅助教学方面，可以开发“化学实验智能导师”，该系统语音交互实时解答学生的疑问，提供个性化的学习支持；其次跨学科整合应用也是重要的一环，将化学虚拟实验与物理、生物等学科融合，设计如“碳中和”、“生命科学”等主题项目，帮助学生建立更全面的知识体系；最后伦理规范建设不容忽视，制定“数字化实验数据安全”标准，保护学生在实验过程中的知识产权，确保他们的创新成果得到尊重和保护，这些探索有助于提升教学质量，也为学生提供了更加广阔的学习空间和发展机会。

参考文献

[1] 周怀鹏.浅谈初中化学数字化教学有效措施[J].数理化解题研究， 2023（2）：115-117.

[2] 朱莹.打造"数字化"化学课堂的实践探索[J].文理导航， 2020（5）：2.