高中化學(xué)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的比較研究

【摘 要】數(shù)字化實(shí)驗(yàn)具有操作便捷、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性高等優(yōu)勢(shì)，能夠增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。然而同時(shí)它也存在著技術(shù)設(shè)備要求高、難以全面替代傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)等局限性。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚋玫刈寣W(xué)生直觀感受化學(xué)現(xiàn)象和培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力，有助于學(xué)生深入理解化學(xué)知識(shí)。但同時(shí)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)也存在實(shí)驗(yàn)資源消耗大、安全隱患等問(wèn)題。二者既有差異性也有互補(bǔ)性，教師在教學(xué)實(shí)踐中應(yīng)根據(jù)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)環(huán)境、學(xué)生特點(diǎn)等因素，綜合考慮數(shù)字化實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)，靈活采用不同的實(shí)驗(yàn)方式。

【關(guān)鍵詞】高中化學(xué) 數(shù)字化實(shí)驗(yàn) 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

【中圖分類(lèi)號(hào)】G633.8" 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A" "【文章編號(hào)】1002-3275（2024）11-64-04

化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》提出：“化學(xué)教材應(yīng)精心設(shè)計(jì)學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)，適當(dāng)增加微型實(shí)驗(yàn)、家庭小實(shí)驗(yàn)、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)、定量實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)等，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)中學(xué)習(xí)科學(xué)方法，認(rèn)識(shí)科學(xué)探究過(guò)程，體會(huì)、認(rèn)識(shí)技術(shù)手段的創(chuàng)新對(duì)化學(xué)科學(xué)的重要價(jià)值，形成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、勇于實(shí)踐的科學(xué)態(tài)度，發(fā)展實(shí)踐能力?！彪S著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在教育領(lǐng)域逐漸嶄露頭角，成為化學(xué)教學(xué)的新趨勢(shì)。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)通過(guò)模擬軟件、虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)等方式，使學(xué)生能夠在計(jì)算機(jī)或其他電子設(shè)備上完成實(shí)驗(yàn)操作，并獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的數(shù)字化、虛擬化。然而，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)作為化學(xué)教學(xué)的傳統(tǒng)方式，仍然具有不可替代的地位。本文將從實(shí)際教學(xué)情況出發(fā)，對(duì)高中化學(xué)教學(xué)中的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較，分別探討它們?cè)诟咧谢瘜W(xué)教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)與挑戰(zhàn)，進(jìn)而展開(kāi)比較研究，最終總結(jié)結(jié)論并展望未來(lái)研究的方向。

一、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)及應(yīng)用意義

（一）數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)及應(yīng)用意義

高中化學(xué)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)是指應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)，如數(shù)字化手持技術(shù)、傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)等，將實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，并通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析處理，以獲得實(shí)驗(yàn)圖像和探究規(guī)律，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)活動(dòng)。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)運(yùn)用到很多先進(jìn)的技術(shù)工具，具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。例如通過(guò)pH傳感器和溫度傳感器等，學(xué)生可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的變化，提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性；通過(guò)采用儀器能夠精確記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，減少人為誤差，讓學(xué)生更專(zhuān)注于實(shí)驗(yàn)過(guò)程的觀察和分析；通過(guò)采用圖表分析工具，學(xué)生能夠更直觀地觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果，深入理解反應(yīng)速率與因素之間的關(guān)系。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)切實(shí)有效地改進(jìn)了傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，有助于培養(yǎng)學(xué)生的觀察、分析、處理數(shù)據(jù)的能力。［1］

在教學(xué)中應(yīng)用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)具有重要意義，主要體現(xiàn)在以下六個(gè)方面：

第一，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)可以提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)參與度和興趣。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)通過(guò)引入虛擬實(shí)驗(yàn)和互動(dòng)模塊，創(chuàng)造更具吸引力和趣味性的學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)生能夠參與實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和執(zhí)行，增加對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的興趣，激發(fā)對(duì)化學(xué)的好奇心。例如在開(kāi)展數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的課堂上，學(xué)生通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)K參與模擬制備反應(yīng)物，調(diào)整反應(yīng)條件，直觀地觀察不同條件下的實(shí)驗(yàn)效果，可以通過(guò)變化反應(yīng)物濃度、溫度等參數(shù)，觀察反應(yīng)速率的變化，從而引發(fā)探索興趣，促進(jìn)深入學(xué)習(xí)。

第二，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驗(yàn)閷W(xué)生帶來(lái)個(gè)性化的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)允許學(xué)生根據(jù)個(gè)體差異調(diào)整實(shí)驗(yàn)參數(shù)，選擇不同的條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這種個(gè)性化的學(xué)習(xí)體驗(yàn)有助于滿(mǎn)足學(xué)生的不同學(xué)科水平和興趣。例如學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)的基本原理和應(yīng)用時(shí)，學(xué)生在探究環(huán)節(jié)想要選擇不一樣的實(shí)驗(yàn)，有的學(xué)生對(duì)酸堿反應(yīng)感興趣，而有的學(xué)生更傾向于氧化還原反應(yīng)，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)可以根據(jù)學(xué)生的選擇提供相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)K，滿(mǎn)足個(gè)體差異。

第三，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和分析、傳感器和數(shù)據(jù)采集工具，使學(xué)生能夠在實(shí)驗(yàn)操作的過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的變化。這種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)和分析有助于學(xué)生深入理解化學(xué)原理，同時(shí)培養(yǎng)他們科學(xué)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)和分析數(shù)據(jù)的技能。例如在探究反應(yīng)速率與實(shí)驗(yàn)條件關(guān)系的教學(xué)中，學(xué)生可以使用pH傳感器和溫度傳感器在數(shù)字平臺(tái)上進(jìn)行中和反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反應(yīng)過(guò)程中的pH值和溫度。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生還可以使用平臺(tái)提供的數(shù)據(jù)分析工具，創(chuàng)建曲線(xiàn)圖或散點(diǎn)圖，由此更深入地理解反應(yīng)速率與實(shí)驗(yàn)條件的關(guān)系。

第四，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)提高了實(shí)驗(yàn)操作的安全性和可控性。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)提供了在虛擬環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，從而減少了一些傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中的安全風(fēng)險(xiǎn)［2］，并且學(xué)生在數(shù)字平臺(tái)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不受時(shí)間和資源的限制，使實(shí)驗(yàn)的可控性得以提升。例如在探究金屬與酸反應(yīng)時(shí)，無(wú)需真實(shí)化學(xué)品，學(xué)生可以在虛擬環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，避免實(shí)驗(yàn)中潛在的危險(xiǎn)，同時(shí)能夠更加靈活地控制實(shí)驗(yàn)條件。

第五，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)有助于增強(qiáng)學(xué)生的科技素養(yǎng)。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用使學(xué)生更加熟悉科技工具的使用，這對(duì)學(xué)生未來(lái)在科學(xué)領(lǐng)域或其他職業(yè)中更好地應(yīng)用和理解科技有著積極的影響。例如學(xué)生開(kāi)展數(shù)字化實(shí)驗(yàn)時(shí)，不僅能學(xué)會(huì)連接傳感器和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，而且能掌握數(shù)字工具的使用，如數(shù)據(jù)分析軟件、圖表制作工具等。這有助于增強(qiáng)學(xué)生在科技方面的素養(yǎng)，使學(xué)生緊跟科技發(fā)展步伐。

第六，對(duì)于教師而言，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)提升了教學(xué)過(guò)程的靈活性。教師可以根據(jù)學(xué)生在數(shù)字平臺(tái)上的反饋，實(shí)時(shí)調(diào)整教學(xué)策略和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。如果學(xué)生在某個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟中普遍出現(xiàn)困難，教師可以在數(shù)字平臺(tái)上實(shí)時(shí)提供補(bǔ)充資源或解釋?zhuān)詽M(mǎn)足學(xué)生的需求，有效提高教學(xué)的針對(duì)性和適應(yīng)性。

（二）傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)及應(yīng)用意義

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)是指在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中，通過(guò)物質(zhì)操作和儀器設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，并通過(guò)觀察、記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，來(lái)驗(yàn)證理論假設(shè)或探究化學(xué)規(guī)律的一種實(shí)驗(yàn)形式。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)在高中化學(xué)教學(xué)中一直占據(jù)著重要地位，往往依賴(lài)于化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備支持和手動(dòng)操作開(kāi)展，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的動(dòng)手能力和思維能力的培養(yǎng)。具體來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)更強(qiáng)調(diào)學(xué)生的實(shí)踐能力，學(xué)生要親自動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，包括稱(chēng)量、溶解、反應(yīng)、加熱等。另外，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)還具有直觀性，學(xué)生可以直接觀察化學(xué)反應(yīng)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，如顏色變化、氣體釋放、沉淀生成等，從而更直觀地理解化學(xué)原理和規(guī)律。但傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的弊端也顯而易見(jiàn)，一是對(duì)實(shí)驗(yàn)資源的需求，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)通常需要一定數(shù)量的實(shí)驗(yàn)器材、化學(xué)藥品、實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，因此存在資源消耗問(wèn)題。二是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集方式更繁瑣，學(xué)生需要手動(dòng)記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)，包括實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)結(jié)果等，以便后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫(xiě)等。三是實(shí)驗(yàn)結(jié)果的穩(wěn)定性較差，由于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果受到實(shí)驗(yàn)操作和環(huán)境條件的影響，可能存在一定的誤差和不確定性，需要進(jìn)行多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證結(jié)果的穩(wěn)定性。四是可能存在安全隱患，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)涉及實(shí)際物質(zhì)的操作和化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，可能存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，師生要嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)室安全操作規(guī)范，確保實(shí)驗(yàn)過(guò)程的安全性。

二、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的比較

為了比較數(shù)字化實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)在高中化學(xué)教學(xué)中的效果，筆者設(shè)計(jì)了一系列針對(duì)同一化學(xué)概念的實(shí)驗(yàn)，并分別采用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)兩種不同的實(shí)驗(yàn)方式進(jìn)行教學(xué)。以酸堿中和反應(yīng)為例，筆者將學(xué)生分為兩組，分別采用兩種不同的實(shí)驗(yàn)方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和學(xué)習(xí)反饋進(jìn)行比較。

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)組的學(xué)生登錄虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并選擇酸堿中和反應(yīng)的模擬實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。在模擬軟件中，學(xué)生依次添加酸溶液和堿溶液，調(diào)節(jié)其濃度和體積，使得反應(yīng)達(dá)到中和終點(diǎn)。接著學(xué)生再使用模擬軟件所提供的指示劑，觀察溶液的顏色變化。在數(shù)據(jù)采集階段，因?yàn)樘摂M實(shí)驗(yàn)平臺(tái)會(huì)自動(dòng)記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)，包括溶液體積的變化、pH值的變化等，所以這個(gè)過(guò)程學(xué)生無(wú)需手動(dòng)記錄。在結(jié)果分析階段，學(xué)生通過(guò)數(shù)據(jù)分析工具，可以直接分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)比不同濃度、體積條件下的反應(yīng)速率和產(chǎn)物生成量等。

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)組的學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行酸堿中和反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作。先準(zhǔn)備酸溶液、堿溶液、指示劑等實(shí)驗(yàn)材料，接著根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案按照一定比例配制酸溶液、堿溶液，并加入適量的指示劑，使用滴定管將酸溶液滴加到堿溶液中的同時(shí)，觀察溶液的顏色變化，當(dāng)溶液顏色發(fā)生變化時(shí)，學(xué)生停止滴定，記錄滴加的酸溶液體積，除了溶液的體積、溶液顏色的變化，氣體釋放、pH值變化等所有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果都必須由學(xué)生手動(dòng)記錄，且需要使用特殊的化學(xué)儀器來(lái)測(cè)定實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)完成后，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算反應(yīng)的摩爾濃度、反應(yīng)速率等指標(biāo)，并進(jìn)行結(jié)果分析和討論。

學(xué)生在收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，并比較數(shù)字化實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)所獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如反應(yīng)速率、終點(diǎn)指示劑變色時(shí)間、產(chǎn)物生成量等。通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)兩種實(shí)驗(yàn)方式在實(shí)驗(yàn)結(jié)果方面存在細(xì)微的差異性。首先對(duì)反應(yīng)速率的比較，學(xué)生觀察到在相同條件下，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的酸堿中和反應(yīng)的速率略有差異，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)中反應(yīng)速率略高于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。學(xué)生討論后認(rèn)為，這可能是因?yàn)樘摂M實(shí)驗(yàn)平臺(tái)模擬軟件對(duì)反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行了精確控制，減少了人為因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，而傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中的操作技巧和環(huán)境條件可能存在一些不確定性，導(dǎo)致結(jié)果略微偏差。其次對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)果的一致性進(jìn)行比較，如反應(yīng)終點(diǎn)的體積、pH值等，發(fā)現(xiàn)兩種實(shí)驗(yàn)方式得到的結(jié)果基本一致。這表明虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)模擬軟件能夠較準(zhǔn)確地模擬實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果，與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)具有較高的一致性。

另外，教師通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查和小組討論的形式收集了兩組學(xué)生對(duì)兩種實(shí)驗(yàn)方式的反饋意見(jiàn)。在問(wèn)卷調(diào)查中，大多數(shù)學(xué)生對(duì)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)表示認(rèn)可，認(rèn)為虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)提供了便捷的實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)分析工具，能夠有效地提升實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)效率。而對(duì)于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生也普遍認(rèn)為其有助于直觀感受化學(xué)現(xiàn)象和培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)技能，但存在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)、實(shí)驗(yàn)操作繁瑣等問(wèn)題。此外，學(xué)生普遍認(rèn)為數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的操作界面友好、易于上手，無(wú)需擔(dān)心化學(xué)藥品的安全問(wèn)題，能夠更專(zhuān)注于實(shí)驗(yàn)過(guò)程和數(shù)據(jù)分析，但對(duì)于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生反映害怕實(shí)驗(yàn)操作存在一定的安全隱患。

通過(guò)學(xué)生的反饋，可以了解到學(xué)生關(guān)于數(shù)字化實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)在學(xué)習(xí)體驗(yàn)和操作便捷性等方面的不同反饋，這為教學(xué)實(shí)踐提供了重要參考。

三、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)所面臨的挑戰(zhàn)

盡管數(shù)字化實(shí)驗(yàn)為高中化學(xué)教學(xué)帶來(lái)許多益處，但也面臨一些挑戰(zhàn)，如技術(shù)使用障礙、對(duì)學(xué)科知識(shí)集中度、學(xué)生的參與度等問(wèn)題。

第一重挑戰(zhàn)是技術(shù)使用障礙的問(wèn)題。這既是學(xué)生面臨的，也是教師需要解決的。在教學(xué)實(shí)踐中，由于學(xué)生長(zhǎng)期習(xí)慣使用傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的操作方法，對(duì)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)還不熟悉，因此有的學(xué)生在使用虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和傳感器時(shí)會(huì)出現(xiàn)技術(shù)障礙，部分學(xué)生可能對(duì)數(shù)字工具不夠熟悉，這種情況同樣也出現(xiàn)在部分教師身上，特別是年紀(jì)較大的教師，他們需要花更長(zhǎng)的時(shí)間適應(yīng)新的教學(xué)技術(shù)。因此，學(xué)校要開(kāi)展相應(yīng)的培訓(xùn)，為教師制訂系統(tǒng)化的培訓(xùn)計(jì)劃，包括實(shí)際操作和教學(xué)案例分享等，鼓勵(lì)教師積極參與專(zhuān)業(yè)發(fā)展培訓(xùn)，提高其數(shù)字化教學(xué)的能力。

第二重挑戰(zhàn)是學(xué)生對(duì)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)中學(xué)科知識(shí)集中度的問(wèn)題。具體表現(xiàn)在數(shù)字化實(shí)驗(yàn)可能導(dǎo)致學(xué)生過(guò)于關(guān)注技術(shù)操作，而忽略實(shí)驗(yàn)的化學(xué)本質(zhì)。有的學(xué)生在數(shù)字化實(shí)驗(yàn)操作中可能更注重?cái)?shù)值和圖形的生成，而忽視實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和概念的深度理解。這就要求教師在教學(xué)的過(guò)程中注重強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)的化學(xué)原理，引導(dǎo)學(xué)生將數(shù)據(jù)、圖形與實(shí)際化學(xué)現(xiàn)象相結(jié)合。另外，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)不僅僅是數(shù)據(jù)的采集和分析，因此教師在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)任務(wù)時(shí)要注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和思辨能力，強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的合理性解釋。教師要始終牢記，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的目的是深化學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)的理解，要確保實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)既包含必要的理論知識(shí)，又能夠與學(xué)生的實(shí)際生活和經(jīng)驗(yàn)相聯(lián)系。

第三重挑戰(zhàn)是學(xué)生的參與度問(wèn)題。雖然數(shù)字化實(shí)驗(yàn)可以讓更多學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)中，但是一些學(xué)生可能仍然會(huì)缺乏參與動(dòng)力，或者有些學(xué)生可能會(huì)對(duì)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)這一“新生事物”產(chǎn)生畏難心理。為此，教師可以設(shè)計(jì)有趣和具有挑戰(zhàn)性的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，激發(fā)學(xué)生的興趣。教師也可以利用數(shù)字平臺(tái)的在線(xiàn)功能，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行合作和互動(dòng)。通過(guò)在線(xiàn)討論、小組實(shí)驗(yàn)等方式，促進(jìn)學(xué)生之間合作解決問(wèn)題。通過(guò)及時(shí)的反饋和在線(xiàn)互動(dòng)，促使學(xué)生更積極地參與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)。此外，教師還要定期收集學(xué)生對(duì)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的反饋，了解他們的體驗(yàn)和意見(jiàn)。這有助于教師及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略和數(shù)字化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，以滿(mǎn)足學(xué)生的學(xué)科需求和學(xué)習(xí)風(fēng)格。

四、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的比較

（一）數(shù)字化實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的差異性

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性來(lái)說(shuō)，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)具有較高的實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性，能夠在一定程度上消除人為因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精確性。相比之下，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)受到實(shí)驗(yàn)操作技巧和環(huán)境條件的影響，結(jié)果具有不確定性。

從實(shí)驗(yàn)操作的便捷性上來(lái)說(shuō)，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)具有操作便捷、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性高的特點(diǎn)，學(xué)生無(wú)需準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料和擔(dān)心實(shí)驗(yàn)安全問(wèn)題，能夠更專(zhuān)注于實(shí)驗(yàn)過(guò)程和數(shù)據(jù)分析。而傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)則需要較長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備時(shí)間和進(jìn)行復(fù)雜的操作步驟，同時(shí)可能存在一定的安全隱患。

從學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)和動(dòng)手能力培養(yǎng)方面來(lái)看，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛱峁┲庇^的實(shí)驗(yàn)操作界面和圖像展示，使學(xué)生能夠更生動(dòng)地理解化學(xué)現(xiàn)象，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和興趣。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)則能夠更好地培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)驗(yàn)操作技能，通過(guò)實(shí)際操作感受化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程，有助于加深學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)的理解。因此，將數(shù)字化實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合，可以彌補(bǔ)它們各自的不足，既有助于提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率和質(zhì)量，又能夠促進(jìn)學(xué)生的能力發(fā)展。

（二）數(shù)字化實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的互補(bǔ)性

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)各有優(yōu)劣，適用于不同的教學(xué)場(chǎng)景和教學(xué)目標(biāo)。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛟谝欢ǔ潭壬蠌浹a(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的不足，適用于實(shí)驗(yàn)資源匱乏、實(shí)驗(yàn)安全風(fēng)險(xiǎn)較高、實(shí)驗(yàn)時(shí)間受限的情況。它為學(xué)生提供了便捷、安全的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)環(huán)境，能夠有效地豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)和培養(yǎng)他們的動(dòng)手能力，提高教學(xué)效率。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)作為一種不可替代的教學(xué)手段，仍然具有重要的應(yīng)用價(jià)值。它能夠更好地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能和動(dòng)手能力，促進(jìn)學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)的深入理解。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)還有助于培養(yǎng)學(xué)生的觀察力、分析能力、團(tuán)隊(duì)合作精神?？梢?jiàn)，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)在高中化學(xué)教學(xué)中都有其獨(dú)特的價(jià)值和局限性，可以通過(guò)整合兩者的優(yōu)點(diǎn)來(lái)獲得更好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。在實(shí)際教學(xué)中，教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)環(huán)境、學(xué)生特點(diǎn)等因素綜合考慮，合理選擇和結(jié)合不同的實(shí)驗(yàn)方式，以提高化學(xué)教學(xué)的質(zhì)量和效果。同時(shí)，教師還需不斷探索和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，以適應(yīng)教育信息化和教學(xué)改革的發(fā)展需求。

五、結(jié)論與展望

本文通過(guò)對(duì)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)在高中化學(xué)教學(xué)中的比較研究發(fā)現(xiàn)，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)具有操作便捷、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性高等優(yōu)勢(shì)，能夠增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)和培養(yǎng)其動(dòng)手能力。然而，它也存在著技術(shù)設(shè)備要求高、難以全面替代傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)等局限性。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜃寣W(xué)生直觀感受化學(xué)現(xiàn)象，更好地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能，有助于學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)的深入理解。但同時(shí)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)也存在實(shí)驗(yàn)資源消耗大、可能存在安全隱患等問(wèn)題。在教學(xué)實(shí)踐中，教師應(yīng)綜合考慮數(shù)字化實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)，靈活運(yùn)用不同的實(shí)驗(yàn)方式。這樣既能夠充分發(fā)揮數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的便捷性和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性?xún)?yōu)勢(shì)，又能夠保留傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的直觀和重視實(shí)踐操作的特點(diǎn)，從而提高化學(xué)教學(xué)的質(zhì)量和效果。

未來(lái)，還有幾個(gè)方面值得更深入的探討。一方面，需要更深入探討數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化與創(chuàng)新，進(jìn)一步研究如何優(yōu)化數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的功能和性能，提高其在化學(xué)教學(xué)中的實(shí)用性和適用性。隨著數(shù)字技術(shù)的不斷發(fā)展，教師還需要不斷學(xué)習(xí)新技術(shù)，如充分利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）和虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)，創(chuàng)新數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的形式，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)和參與度。另一方面，還需要加強(qiáng)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的整合，研究如何將數(shù)字化實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，充分發(fā)揮兩種實(shí)驗(yàn)方式的優(yōu)勢(shì)，探索建立數(shù)字化實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的互補(bǔ)的教學(xué)模式，使二者相輔相成，共同促進(jìn)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)。此外，還可以繼續(xù)探索和創(chuàng)新其他實(shí)踐教學(xué)方法，如實(shí)驗(yàn)?zāi)M比賽、項(xiàng)目實(shí)踐等，豐富化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)造力，推動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的不斷創(chuàng)新和發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】

［1］楊成．DIS數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在高中化學(xué)探究實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用研究［J］．科學(xué)大眾（科學(xué)教育），2019（9）：22．

［2］雷江蛟，朱婷琦．虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室在高中化學(xué)課堂中的應(yīng)用［J］．基礎(chǔ)教育研究，2021（19）：69-71．