廖忠等

［摘 要］隨著信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化教學(xué)資源在教育領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能和科學(xué)素養(yǎng)的重要途徑，亟待探索新的教學(xué)模式以適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需要。文章通過對(duì)比傳統(tǒng)教材實(shí)驗(yàn)教學(xué)和數(shù)字教材實(shí)驗(yàn)教學(xué)，發(fā)現(xiàn)數(shù)字教材實(shí)驗(yàn)教學(xué)在提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、實(shí)驗(yàn)技能以及科學(xué)素養(yǎng)等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。

［關(guān)鍵詞］數(shù)字教材；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；初中化學(xué)

［中圖分類號(hào)］??? G633.8??????????? ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］??? A????????? ［文章編號(hào)］??? 1674-6058（2024）15-0067-03

數(shù)字化技術(shù)的快速發(fā)展使得傳統(tǒng)紙質(zhì)教材中的內(nèi)容能夠以數(shù)字教材的形式呈現(xiàn)，數(shù)字教材具有交互性、動(dòng)態(tài)性、可定制性等特點(diǎn)，這對(duì)于提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生學(xué)習(xí)效果具有重要意義。初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)學(xué)科的重要組成部分，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能、科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力具有重要作用。然而，傳統(tǒng)的初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在一些問題，如實(shí)驗(yàn)材料有限、實(shí)驗(yàn)過程難以控制、實(shí)驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確等，需要采取一種新的教學(xué)手段來改進(jìn)和完善?；跀?shù)字教材的初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐研究，正是由此應(yīng)運(yùn)而生，它旨在探索一種新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果和質(zhì)量。

數(shù)字教材實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式具有以下優(yōu)勢(shì)：首先，數(shù)字教材可以提供豐富的實(shí)驗(yàn)材料和工具，使得實(shí)驗(yàn)過程更加易于控制和操作。其次，數(shù)字教材可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和記錄，提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。再次，數(shù)字教材可以通過互動(dòng)和反饋機(jī)制，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問題，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果和質(zhì)量。數(shù)字教材的廣泛應(yīng)用將改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式和手段，使得教學(xué)更加生動(dòng)、形象、有趣，能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性、實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源的共享和優(yōu)化配置、提高教育公平性和普及率。

不同學(xué)科的實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在一定的共性和差異。通過研究和探索基于數(shù)字教材的實(shí)驗(yàn)教學(xué)的手段和方法，可以為其他學(xué)科的實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供有益的借鑒和參考；同時(shí)，還可以促進(jìn)不同學(xué)科之間的交流和合作，推動(dòng)教育教學(xué)的改革和創(chuàng)新。

一、數(shù)字教材概況

數(shù)字教材，又稱電子教材，是指通過數(shù)字化技術(shù)將傳統(tǒng)紙質(zhì)教材轉(zhuǎn)化為電子形式，可以在電腦、手機(jī)等設(shè)備上閱讀和學(xué)習(xí)的教材。數(shù)字教材具有以下特點(diǎn)：

1.便攜性。數(shù)字教材可以輕松地存儲(chǔ)在電子設(shè)備中，這意味著學(xué)生可以隨時(shí)隨地打開數(shù)字教材進(jìn)行學(xué)習(xí)。傳統(tǒng)的紙質(zhì)教材需要占用大量的物理空間來存放，而數(shù)字教材則只需占用較小的物理空間。數(shù)字教材可以輕松地更新和修改，這使得數(shù)字教材能夠保持與時(shí)俱進(jìn)，能夠?yàn)閷W(xué)生提供最新的學(xué)習(xí)內(nèi)容。數(shù)字教材通常配備搜索功能，學(xué)生可以快速找到所需的信息和內(nèi)容。因此，數(shù)字教材確實(shí)帶來了很多便利，使得學(xué)習(xí)更加靈活、高效和個(gè)性化。

2.互動(dòng)性。數(shù)字教材可以通過交互式設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)與學(xué)生的互動(dòng)，提高學(xué)習(xí)效果。交互式設(shè)計(jì)可以讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中更加主動(dòng)，通過與數(shù)字教材的互動(dòng)，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力，提高他們的學(xué)習(xí)參與度和理解深度。數(shù)字教材包含的互動(dòng)式內(nèi)容有交互式圖表、動(dòng)畫、視頻等，這使得學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中能夠更加直觀地理解知識(shí)，并可以通過互動(dòng)操作加深對(duì)知識(shí)的掌握。數(shù)字教材可以提供實(shí)時(shí)反饋，例如通過測(cè)試、練習(xí)等方式，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中及時(shí)了解自己對(duì)知識(shí)的掌握情況，并針對(duì)不足之處進(jìn)行改進(jìn)。數(shù)字教材還可以提供社交互動(dòng)功能，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中能夠與其他學(xué)生交流、討論，實(shí)現(xiàn)互相幫助、共同進(jìn)步。

3.多樣性。數(shù)字教材可以通過不同的形式和媒介來展現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，如文本、圖片、音頻、視頻等，為學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)增加了更多的維度和深度。這些不同的形式和媒介可以相互補(bǔ)充，能為學(xué)生提供更加豐富和全面的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

4.個(gè)性化。數(shù)字教材可以根據(jù)學(xué)生的需求和學(xué)習(xí)特點(diǎn)，進(jìn)行個(gè)性化的定制和推送。例如，數(shù)字教材可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和掌握情況，推送相應(yīng)的練習(xí)題和作業(yè)，幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)；可以根據(jù)學(xué)生的興趣和特長(zhǎng)，推送相關(guān)的拓展知識(shí)和學(xué)習(xí)資源，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力；可以提供更加靈活的學(xué)習(xí)方式和更加多樣化的學(xué)習(xí)資源，學(xué)生可以根據(jù)自己的時(shí)間和地點(diǎn)，隨時(shí)隨地進(jìn)行學(xué)習(xí)，便于學(xué)生更好地理解和掌握知識(shí)。

二、基于數(shù)字教材的初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

（一）數(shù)字教材使用指南

在使用數(shù)字教材開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)之前，學(xué)生和教師需要熟悉數(shù)字教材的使用方法。

1.下載和安裝數(shù)字教材。確保學(xué)生已經(jīng)下載和安裝了正確的數(shù)字教材版本，可以在計(jì)算機(jī)或移動(dòng)設(shè)備上使用。

2.熟悉數(shù)字教材界面。幫助學(xué)生熟悉數(shù)字教材的界面和功能，以便他們能夠快速找到所需的信息。

3.了解數(shù)字教材內(nèi)容。確保學(xué)生了解數(shù)字教材中的內(nèi)容，包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、步驟、注意事項(xiàng)等。

（二）實(shí)驗(yàn)材料準(zhǔn)備

數(shù)字教材中包含實(shí)驗(yàn)材料清單和詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。學(xué)生可以根據(jù)清單準(zhǔn)備所需的材料和工具，包括化學(xué)試劑、實(shí)驗(yàn)器材、測(cè)量工具等，以確保實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。在準(zhǔn)備過程中，學(xué)生需要仔細(xì)閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，了解實(shí)驗(yàn)步驟、所需材料和工具以及注意事項(xiàng)。這有助于確保準(zhǔn)備工作的準(zhǔn)確性和完整性。如果有任何缺失或不足，需要及時(shí)補(bǔ)充或調(diào)整。

（三）實(shí)驗(yàn)原理指導(dǎo)

使用數(shù)字教材開展初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，有助于學(xué)生掌握相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)原理。學(xué)生通過觀看數(shù)字教材中的實(shí)驗(yàn)操作視頻或動(dòng)畫，可以更加直觀地了解實(shí)驗(yàn)原理和反應(yīng)過程，提高實(shí)驗(yàn)的成功率和準(zhǔn)確性。

例如，酸堿中和反應(yīng)是化學(xué)學(xué)科的核心概念，也是學(xué)生在化學(xué)學(xué)習(xí)過程中必須深入理解和掌握的基本知識(shí)點(diǎn)。傳統(tǒng)的紙質(zhì)教材往往難以充分展示酸堿中和反應(yīng)這一復(fù)雜過程的細(xì)節(jié)和動(dòng)態(tài)變化，而數(shù)字教材的出現(xiàn)則為此提供了全新的解決方案。數(shù)字教材通過其獨(dú)特的信息展示方式，能夠生動(dòng)地展示酸堿中和反應(yīng)的全過程。這一過程涉及酸堿分子之間的相互作用、電荷轉(zhuǎn)移和離子結(jié)合等多個(gè)環(huán)節(jié)。數(shù)字教材可以利用動(dòng)畫和三維圖形，將這些微觀層面的變化直觀地呈現(xiàn)出來，從而幫助學(xué)生更好地理解酸堿中和反應(yīng)的本質(zhì)。

通過數(shù)字教材，學(xué)生可以清晰地看到分子的三維結(jié)構(gòu)，了解它們各自的性質(zhì)和功能。例如，酸溶液中通常含有氫離子（H+），而堿溶液中則含有氫氧根離子（OH-），這是它們能夠進(jìn)行中和反應(yīng)的基礎(chǔ)。數(shù)字教材可以通過動(dòng)畫展示酸分子和堿分子彼此接近、相互作用并最終形成水和鹽的過程。這種動(dòng)態(tài)展示有助于學(xué)生理解反應(yīng)是如何逐步進(jìn)行的，以及每一步中分子的變化和相互作用。在酸堿中和反應(yīng)中，電荷的轉(zhuǎn)移和離子的結(jié)合是關(guān)鍵步驟。數(shù)字教材通過高亮顯示或特殊標(biāo)記，幫助學(xué)生注意到這些重要的變化，進(jìn)而深入理解反應(yīng)的進(jìn)程和結(jié)果。除了展示反應(yīng)原理，數(shù)字教材還提供實(shí)驗(yàn)操作的指導(dǎo)和注意事項(xiàng)。如可以演示如何正確地測(cè)量和混合酸堿溶液，以及如何安全地處理實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的廢液。

數(shù)字教材通過其直觀、生動(dòng)的展示方式，極大地提高了學(xué)生對(duì)化學(xué)原理的理解和掌握程度，進(jìn)而提高他們的學(xué)習(xí)興趣和積極性。因此，在教學(xué)過程中，利用數(shù)字教材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一種非常有效的教學(xué)方法。

（四）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與分析

學(xué)生可以通過數(shù)字教材中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格或軟件，記錄實(shí)驗(yàn)過程中的數(shù)據(jù)和現(xiàn)象。在記錄數(shù)據(jù)時(shí)，需要注意數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。

例如，酸堿中和反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如表1所示

學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)過程中，按照實(shí)驗(yàn)步驟逐一記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象。例如，在配置氫氧化鈉溶液時(shí)，記錄氫氧化鈉的質(zhì)量和水的體積；在酸堿中和反應(yīng)過程中，記錄滴定管初始體積和終點(diǎn)體積；在測(cè)定溶液pH值時(shí)，記錄pH值。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格，學(xué)生可以清晰地了解實(shí)驗(yàn)過程中的數(shù)據(jù)和現(xiàn)象，方便后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和分析［1］。

此外，數(shù)字教材中還能提供一些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和分析軟件，學(xué)生可以通過這些軟件更加方便地記錄和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。例如，一些軟件可以自動(dòng)計(jì)算滴定反應(yīng)的體積變化、繪制滴定曲線等，從而幫助學(xué)生更好地理解酸堿中和反應(yīng)的過程和結(jié)果。

（五）實(shí)驗(yàn)結(jié)果展示與討論

學(xué)生可以通過數(shù)字教材中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果展示平臺(tái)或軟件，將自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行展示和分享。同時(shí)，教師也可以組織學(xué)生進(jìn)行討論和交流，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理和過程的理解。

例如，在完成酸堿中和反應(yīng)實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生通過數(shù)字教材中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果展示平臺(tái)，將自己的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、圖表、圖像等上傳到平臺(tái)上，并對(duì)其進(jìn)行標(biāo)注和說明。教師可以引導(dǎo)學(xué)生在分享實(shí)驗(yàn)結(jié)果的同時(shí)互相評(píng)價(jià)彼此的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。學(xué)生可以提出自己的問題和疑惑，與同學(xué)、教師進(jìn)行討論和交流。通過這種方式，學(xué)生可以更加深入地理解酸堿中和反應(yīng)的原理和過程，同時(shí)也可以提高自身的溝通能力和批判性思維。此外，教師還可以根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果，評(píng)估學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和科學(xué)素養(yǎng)，并根據(jù)學(xué)生的討論和交流情況，了解學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理和過程的理解程度。

（六）實(shí)驗(yàn)誤差分析

誤差分析是評(píng)估實(shí)驗(yàn)結(jié)果可靠性和準(zhǔn)確性的重要手段。學(xué)生可以通過數(shù)字教材中的誤差分析方法，了解誤差的來源和影響，并掌握相應(yīng)的誤差分析方法。

例如，當(dāng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期存在一定的偏差時(shí)，可以在數(shù)字教材中找到關(guān)于誤差分析的章節(jié)。首先，了解誤差的來源。誤差主要包括系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和過失誤差［2］。接著，學(xué)習(xí)如何識(shí)別和消除這些誤差的方法。可以通過改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法、提高儀器設(shè)備的精度、控制環(huán)境條件等來減小系統(tǒng)誤差；通過多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)、取平均值等來減小隨機(jī)誤差；通過避免人為錯(cuò)誤、提高操作技能等來避免過失誤差。

在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生還可以通過數(shù)字教材中的實(shí)例和練習(xí)題，加深對(duì)誤差分析方法的理解和掌握，學(xué)會(huì)如何分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、找出誤差來源、評(píng)估誤差大小，并采取相應(yīng)的措施減小誤差，進(jìn)而在后續(xù)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)中更加注重實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析和處理，提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

三、研究結(jié)果

本研究采用實(shí)驗(yàn)對(duì)比法，選取某初中兩個(gè)班級(jí)作為研究對(duì)象，分別采用傳統(tǒng)教材和數(shù)字教材開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)。兩個(gè)班級(jí)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)進(jìn)度、教學(xué)目標(biāo)保持一致。在使用傳統(tǒng)教材的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師通過現(xiàn)場(chǎng)演示和學(xué)生實(shí)踐的方式進(jìn)行教學(xué)。而在使用數(shù)字教材的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師通過數(shù)字教材平臺(tái)進(jìn)行在線教學(xué)，學(xué)生可以通過電腦或手機(jī)等設(shè)備進(jìn)行學(xué)習(xí)［3］。通過問卷調(diào)查、成績(jī)對(duì)比等方式對(duì)兩種教學(xué)模式的教學(xué)效果進(jìn)行評(píng)估，發(fā)現(xiàn)使用數(shù)字教材開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的班級(jí)，在以下方面有突出的優(yōu)勢(shì)。

1.學(xué)習(xí)興趣方面：數(shù)字教材實(shí)驗(yàn)教學(xué)在提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。學(xué)生普遍認(rèn)為數(shù)字教材實(shí)驗(yàn)教學(xué)更加生動(dòng)有趣，能夠激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情。

2.實(shí)驗(yàn)技能方面：數(shù)字教材實(shí)驗(yàn)教學(xué)在增強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能方面也具有顯著優(yōu)勢(shì)。通過在線學(xué)習(xí)和實(shí)踐操作，學(xué)生能夠更加熟練地掌握實(shí)驗(yàn)技能，提高實(shí)驗(yàn)操作水平。

3.科學(xué)素養(yǎng)方面：數(shù)字教材實(shí)驗(yàn)教學(xué)在提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)方面也具有顯著優(yōu)勢(shì)。數(shù)字教材中的豐富素材和拓展性知識(shí)有助于學(xué)生更好地理解學(xué)科原理，培養(yǎng)科學(xué)思維和創(chuàng)新能力。

四、總結(jié)與展望

由于數(shù)字教材實(shí)驗(yàn)教學(xué)比傳統(tǒng)教材實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在諸多方面的顯著優(yōu)勢(shì)，因此建議在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中積極推廣數(shù)字教材實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，以適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需要，提高教學(xué)質(zhì)量和效果。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字教材可能會(huì)更加智能化，能夠根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和需求進(jìn)行個(gè)性化的推薦和輔導(dǎo)。未來可以進(jìn)一步探索數(shù)字教材教學(xué)模式在其他學(xué)科中的應(yīng)用，為教育改革提供更多有益的參考。

［?? 參?? 考?? 文?? 獻(xiàn)?? ］

［1］? 姚彬蓉.數(shù)字化轉(zhuǎn)型時(shí)代數(shù)字教材的價(jià)值意蘊(yùn)、現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)與優(yōu)化路徑［J］.教育科學(xué)論壇，2023（35）：3-7.

［2］? 鐘麗香.基于數(shù)字教材的創(chuàng)新教學(xué)模式研究［J］.求知導(dǎo)刊，2023（27）：11-13.

［3］? 林瓊.初中化學(xué)教學(xué)中趣味化學(xué)實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用探析［J］.數(shù)理化解題研究，2023（23）：139-141.

（責(zé)任編輯??? 羅??? 艷）

［基金項(xiàng)目］本文系廣西教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2022年度專項(xiàng)課題“基于數(shù)字教材的學(xué)科教學(xué)實(shí)踐研究”（課題編號(hào)：2022ZJY161）的階段性研究成果。