數(shù)字化實(shí)驗(yàn)促進(jìn)高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展的實(shí)踐探索

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)作為教育信息化的重要載體，為化學(xué)教學(xué)帶來了新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)?；瘜W(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)對(duì)于學(xué)生的全面發(fā)展具有重要意義，然而傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)方面存在一定的局限性。一些化學(xué)現(xiàn)象具有瞬時(shí)性（如反應(yīng)速率的毫秒級(jí)變化）和微觀不可見性（如電子轉(zhuǎn)移），使得學(xué)生難以直觀地理解和掌握化學(xué)知識(shí)。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)借助傳感器、數(shù)據(jù)采集器等技術(shù)設(shè)備，以及虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，能夠?qū)?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集并轉(zhuǎn)化為直觀的圖像或圖表，為學(xué)生提供更加豐富和直觀的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的不足。目前，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用逐漸受到關(guān)注，但仍存在技術(shù)應(yīng)用不熟練、教學(xué)設(shè)計(jì)單一、評(píng)價(jià)體系不完善等不足。筆者整合高中化學(xué)知識(shí)體系與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)技術(shù)，分析不同知識(shí)模塊的典型實(shí)驗(yàn)案例，以“素養(yǎng)導(dǎo)向一技術(shù)賦能”雙輪驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，構(gòu)建實(shí)踐框架與路徑，并研判數(shù)字化實(shí)驗(yàn)發(fā)展趨勢(shì)，旨在為后續(xù)案例開發(fā)提供思路，促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展。

一、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)賦能化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)培育

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡(jiǎn)稱“課標(biāo)”）明確指出，高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)聚焦以下五個(gè)維度：宏觀辨識(shí)與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認(rèn)知、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)、科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任。在宏觀辨識(shí)與微觀探析素養(yǎng)方面，課標(biāo)要求學(xué)生從宏觀現(xiàn)象辨識(shí)物質(zhì)性質(zhì)，結(jié)合微觀結(jié)構(gòu)（原子、分子層面）解釋變化本質(zhì)，建立“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定應(yīng)用”的認(rèn)知模型；在變化觀念與平衡思想素養(yǎng)方面，學(xué)生需要理解化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)態(tài)性與條件依賴性，掌握能量轉(zhuǎn)化與反應(yīng)限度的規(guī)律；在證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng)方面，學(xué)生需要基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)提出假設(shè)，通過邏輯推理驗(yàn)證結(jié)論的可靠性，構(gòu)建化學(xué)模型（如反應(yīng)機(jī)理模型、物質(zhì)結(jié)構(gòu)模型）解釋復(fù)雜現(xiàn)象；在科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)素養(yǎng)方面，學(xué)生需要設(shè)計(jì)并優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，批判性反思異常現(xiàn)象，提出改進(jìn)設(shè)想；在科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任素養(yǎng)方面，學(xué)生應(yīng)秉持嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，堅(jiān)守綠色化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展理念，評(píng)估化學(xué)技術(shù)的社會(huì)影響，參與相關(guān)公共議題的理性決策。

傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)以常規(guī)儀器和化學(xué)試劑為基礎(chǔ)，基于一定的反應(yīng)原理，通過實(shí)驗(yàn)操作、觀察現(xiàn)象、分析原因來驗(yàn)證或探究相關(guān)化學(xué)反應(yīng)原理。然而，有些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯且精確度較低，僅靠教師口述說服力不強(qiáng)也不夠生動(dòng)，無法突破教學(xué)重難點(diǎn)，難以有效提升學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵可從知識(shí)、能力與態(tài)度三個(gè)維度進(jìn)行解構(gòu)[1。在傳感器、數(shù)據(jù)采集器等技術(shù)的支持下，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為直觀的圖像或圖表，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字技術(shù)應(yīng)用與化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的深度融合。

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)揭示了素養(yǎng)內(nèi)涵與技術(shù)優(yōu)勢(shì)，為核心素養(yǎng)培育提供了具象化的技術(shù)支撐。在宏觀與微觀聯(lián)結(jié)方面，師生運(yùn)用電子云模型、反應(yīng)機(jī)理動(dòng)畫等工具可將抽象概念可視化。例如，可借助電壓傳感器同步展示原電池電子轉(zhuǎn)移過程，將宏觀現(xiàn)象與微觀本質(zhì)緊密相連；在動(dòng)態(tài)分析與模型構(gòu)建方面，可利用濃度傳感器監(jiān)測(cè)可逆反應(yīng)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，支持學(xué)生自主繪制濃度－時(shí)間曲線，進(jìn)而建立平衡移動(dòng)的數(shù)學(xué)模型；在證據(jù)推理實(shí)踐方面，借助pH傳感器采集酸堿滴定數(shù)據(jù)，可支持學(xué)生利用曲線推導(dǎo)中和點(diǎn)，從而強(qiáng)化基于數(shù)據(jù)的科學(xué)推理能力。

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)技術(shù)革新彰顯了化學(xué)教學(xué)價(jià)值：一是支持實(shí)時(shí)精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集，保證誤差率低于0.5% ，例如用壓力傳感器記錄爆炸反應(yīng)的瞬時(shí)變化情況；二是實(shí)現(xiàn)了四重表征的創(chuàng)新，在“宏觀一微觀一符號(hào)”基礎(chǔ)上增加了“動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)流”，例如借助電導(dǎo)率傳感器追蹤離子濃度，揭示復(fù)分解反應(yīng)的微觀機(jī)制；三是助力師生實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的突破，例如使用氧氣傳感器定量分析不同催化劑對(duì)過氧化氫分解的影響，解決了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)難以量化的問題。

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)為學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展提供了實(shí)踐路徑[2。首先，增強(qiáng)科學(xué)探究與社會(huì)責(zé)任意識(shí)。學(xué)生在跨學(xué)科項(xiàng)目（如水質(zhì)檢測(cè)）活動(dòng)中需綜合運(yùn)用pH傳感器、化學(xué)需氧量（COD）檢測(cè)儀等設(shè)備，基于數(shù)據(jù)分析結(jié)果提出治理方案，培養(yǎng)證據(jù)推理能力并增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任意識(shí)。例如，學(xué)生參與酸堿滴定實(shí)驗(yàn)，測(cè)定食醋濃度、COD檢測(cè)評(píng)估水質(zhì)污染，將學(xué)科知識(shí)用于解決問題。其次，突破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)局限。一方面實(shí)現(xiàn)現(xiàn)象數(shù)據(jù)化，將不可見的反應(yīng)現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。例如，學(xué)生利用壓強(qiáng)傳感器監(jiān)測(cè) CO₂ 體積變化情況，通過定量分析增強(qiáng)了證據(jù)意識(shí)。另一方面促進(jìn)學(xué)生數(shù)字技能的提升，即學(xué)生利用工具解決復(fù)雜問題（例如比較催化劑活性差異），深化了對(duì)反應(yīng)機(jī)理的理解，促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)技能與核心素養(yǎng)的協(xié)同發(fā)展。

憑借實(shí)時(shí)、多維、精準(zhǔn)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)在現(xiàn)象隱蔽性、數(shù)據(jù)粗糙性等方面的不足。其動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)流和可視化功能，不僅幫助學(xué)生理解化學(xué)本質(zhì)，而且推動(dòng)了“科學(xué)探究一模型構(gòu)建一社會(huì)應(yīng)用”的完整素養(yǎng)鏈條的形成。

二、三維進(jìn)階：教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施策略

（一）課程設(shè)計(jì)維度：基于核心素養(yǎng)精心設(shè)計(jì)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)

為有效開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，筆者開發(fā)了梯度化實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一一般將驗(yàn)證型、探究型、創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的比例設(shè)置為 3：5：2 。此外，還可以設(shè)計(jì)跨學(xué)科主題活動(dòng)，如碳中和背景下的 CO₂ 傳感器應(yīng)用實(shí)驗(yàn)等。

教師設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程應(yīng)做好以下三點(diǎn)。

一是實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)明確化。在設(shè)計(jì)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師應(yīng)明確實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)與化學(xué)核心素養(yǎng)的關(guān)系，確保實(shí)驗(yàn)活動(dòng)有效促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展。

二是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容情境化。教師應(yīng)將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)際情境相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高參與度，幫助學(xué)生更好地理解和應(yīng)用化學(xué)知識(shí)。

三是實(shí)驗(yàn)過程探究化。教師應(yīng)設(shè)計(jì)具有探究性的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、采集數(shù)據(jù)、分析結(jié)果，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。以“反應(yīng)速率”實(shí)驗(yàn)為例，筆者在教學(xué)中分層設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生跨學(xué)科學(xué)習(xí)。教師使用溫度傳感器測(cè)定不同濃度的酸溶液與金屬反應(yīng)的溫度變化曲線，結(jié)合軟件擬合活化能數(shù)據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生從碰撞理論角度解釋濃度對(duì)速率的影響。實(shí)驗(yàn)流程如下：基礎(chǔ)任務(wù)（數(shù)據(jù)采集） $$ 進(jìn)階任務(wù)（數(shù)據(jù)分析） $$ 拓展任務(wù)（模型優(yōu)化）。為促進(jìn)學(xué)生跨學(xué)科實(shí)踐，教師應(yīng)將化學(xué)實(shí)驗(yàn)與數(shù)學(xué)建模、信息技術(shù)有機(jī)結(jié)合，例如通過編程處理傳感器數(shù)據(jù)，生成可視化報(bào)告。

（二）教學(xué)實(shí)施維度：科學(xué)組織數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，培育學(xué)生核心素養(yǎng)

筆者創(chuàng)建了四段式教學(xué)模式：現(xiàn)象觀察 $$ 數(shù)據(jù)采集 $$ 模型建構(gòu) $$ 遷移應(yīng)用。同時(shí)設(shè)計(jì)了雙師協(xié)作方案：學(xué)科教師與信息技術(shù)教師協(xié)同備課。實(shí)驗(yàn)教學(xué)按如下流程進(jìn)行（如圖1）。

首先，教師引導(dǎo)與學(xué)生自主學(xué)習(xí)相結(jié)合。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)發(fā)揮引導(dǎo)作用，幫助學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)和操作步驟，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生積極探究，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。

圖1實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)導(dǎo)圖

其次，開展小組合作與交流分享。組織學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)合作，促進(jìn)學(xué)生之間的交流與協(xié)作，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和溝通能力。

最后，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論。引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行深人分析與討論，幫助學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象背后的化學(xué)原理，提升學(xué)生的證據(jù)推理意識(shí)與模型認(rèn)知能力。

下面以融合數(shù)字化技術(shù)培養(yǎng)學(xué)生探究和學(xué)習(xí)能力的實(shí)驗(yàn)為例，介紹教學(xué)要領(lǐng)。

在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生僅憑借肉眼觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，難以直觀地認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)的微觀過程。數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用可為師生提供實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)分析。在化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生可運(yùn)用數(shù)字化手持技術(shù)設(shè)備迅速獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并借助相關(guān)軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，提高實(shí)驗(yàn)效率，便于他們?cè)谥庇^感受的基礎(chǔ)上進(jìn)一步探索化學(xué)原理及化學(xué)變化的規(guī)律[3]。同時(shí)，也便于教師獲取學(xué)生輸出的信息，隨時(shí)了解學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況，從而促成課堂中信息的多向交流，真正實(shí)現(xiàn)師生互動(dòng)、生生互動(dòng)，幫助學(xué)生成為課堂教學(xué)的主體。

在教學(xué)中，教師可以將傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)和數(shù)字化實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來設(shè)計(jì)[4]。下面以離子反應(yīng)教學(xué)為例進(jìn)行具體介紹。

提問：離子反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是什么？

實(shí)驗(yàn)器材及試劑包括計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集器（ LW-D801 ）、電導(dǎo)率傳感器（LW-C802）、磁力攪拌器、燒杯、酸式滴定管、0.1mol/LBa（OH）2溶 液、0.1 mol/L H₂SO₄ 溶液、酚酞試劑。實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示。

圖2實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：先向盛有 Ba（OH）₂ 溶液的燒杯中滴加幾滴酚酞試劑（燒杯內(nèi)溶液顏色由無色變?yōu)榧t色），再向酸式滴定管內(nèi)加人適量稀硫酸，打開電導(dǎo)率傳感器和數(shù)據(jù)采集器，記錄數(shù)據(jù)。待示數(shù)穩(wěn)定后用滴定管向 Ba（OH）₂ 溶液中逐滴加人0.1 mol/L H₂SO₄ 溶液，觀察現(xiàn)象，同時(shí)測(cè)量并記錄過程中電導(dǎo)率的變化情況[5]。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)果：燒杯內(nèi)溶液顏色由紅色逐漸變淺直至無色，產(chǎn)生白色沉淀；軟件描繪出電導(dǎo)率隨時(shí)間的變化曲線，如圖3所示。

圖3電導(dǎo)率隨時(shí)間的變化曲線

分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果并明確教學(xué)意義。教師借助實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生分析：“溶液顏色變化和產(chǎn)生沉淀的原因是什么？整個(gè)過程中電導(dǎo)率為什么經(jīng)歷從不變到減小再到增大的過程？電導(dǎo)率降至最低點(diǎn)的原因是什么？”學(xué)生思考后得到以下結(jié)論：溶液顏色由紅色逐漸變淺直至無色是因?yàn)榘l(fā)生反應(yīng)OH^-+H⁺=H₂O ；產(chǎn)生白色沉淀是因?yàn)榘l(fā)生反應(yīng)SO^2-+Ba²⁺=BaSO₄ ；電導(dǎo)率先不變是因?yàn)殡x子濃度不變，減小是因?yàn)殡x子濃度減小，增大是因?yàn)殡x子濃度增大；電導(dǎo)率到達(dá)最低點(diǎn)的原因是燒杯中的物質(zhì)恰好完全反應(yīng)，生成物為 BaSO₄ 和 。學(xué)生參與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，能夠更直觀地感受到離子反應(yīng)過程中離子濃度的變化，深刻理解復(fù)分解型離子反應(yīng)的本質(zhì)，即離子濃度減小。

相較于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)了反應(yīng)過程中離子濃度的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)變化，將離子反應(yīng)的微觀過程清晰、連續(xù)地呈現(xiàn)在學(xué)生眼前，突破了教學(xué)難點(diǎn)，提升了學(xué)生的探究意識(shí)與創(chuàng)新能力。從課后與學(xué)生的交流得知，他們充分理解了離子反應(yīng)的本質(zhì)，提高了學(xué)習(xí)積極性，對(duì)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)充滿興趣，愿意動(dòng)手參與更多數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)到科學(xué)技術(shù)對(duì)學(xué)習(xí)有幫助和促進(jìn)作用，提升了自身的實(shí)驗(yàn)探究能力和創(chuàng)新意識(shí)。

（三）評(píng)價(jià)反饋維度：充分利用評(píng)估與反饋提升化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)

筆者構(gòu)建素養(yǎng)發(fā)展量規(guī)，包含數(shù)據(jù)解讀能力（4級(jí)）、模型轉(zhuǎn)換能力等指標(biāo)，建立實(shí)驗(yàn)檔案袋，記錄學(xué)生從數(shù)據(jù)采集到結(jié)論推導(dǎo)的完整思維過程。教師開展教學(xué)評(píng)價(jià)時(shí)應(yīng)注意以下三點(diǎn)。第一，采取多元化的評(píng)估方式，包括實(shí)驗(yàn)報(bào)告、小組展示、課堂提問等，全面評(píng)價(jià)學(xué)生在數(shù)字化實(shí)驗(yàn)中的表現(xiàn)。第二，及時(shí)反饋與改進(jìn)。教師應(yīng)及時(shí)向?qū)W生反饋實(shí)驗(yàn)評(píng)估結(jié)果，幫助學(xué)生了解成績(jī)與不足，明確改進(jìn)方向。第三，持續(xù)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生反饋和實(shí)驗(yàn)效果，持續(xù)優(yōu)化數(shù)字化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量和效果。

三、實(shí)證分析：典型課例的多維解構(gòu)

數(shù)字化技術(shù)以傳感器測(cè)量為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)、平板電腦、智能手機(jī)及數(shù)據(jù)分析為支撐，將課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)、戶外探究等需要獲取的信息通過傳感器轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，進(jìn)而通過數(shù)據(jù)采集器對(duì)信號(hào)進(jìn)行收集、加工和處理，以數(shù)字的形式直觀呈現(xiàn)。目前比較成熟的傳感器有50種左右，在高中化學(xué)教學(xué)中使用頻率較高的有pH傳感器、氧氣/二氧化碳/氫氣/二氧化硫/乙醇傳感器、溫度傳感器、壓強(qiáng)傳感器、電導(dǎo)率傳感器、色度/濁度傳感器、氧化還原傳感器等。傳感器的靈敏度遠(yuǎn)高于溫度計(jì)、電流計(jì)等傳統(tǒng)儀器，因此數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用具有明顯優(yōu)勢(shì)。教師根據(jù)高中化學(xué)知識(shí)體系，選擇適合的傳感器開展高中化學(xué)數(shù)字化教學(xué)，積累了大量?jī)?yōu)秀案例。對(duì)這些案例進(jìn)行分類研究既必要又可行，既可將一些成熟的案例運(yùn)用到教學(xué)中，又可以仿照這些案例，結(jié)合實(shí)驗(yàn)自的和原理自行開發(fā)設(shè)計(jì)更多個(gè)性化、創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)。

第一，研究物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)。以“探究影響分子間作用力的大小”為例（如圖4），物質(zhì)從液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)時(shí)，會(huì)從環(huán)境中吸收能量，從而使得環(huán)境溫度下降。利用溫度傳感器測(cè)定不同液體汽化時(shí)環(huán)境溫度變化量，即可知道它們的分子間作用力的相對(duì)大小。主要實(shí)驗(yàn)器材和試劑包括數(shù)據(jù)采集器、溫度傳感器、計(jì)算機(jī)、綿紙、 100mL 燒杯、甲醇、乙醇、蒸餾水。實(shí)驗(yàn)基本步驟如下：用綿紙裹住溫度傳感器探針前端2一4cm處，將3個(gè)探針分別插入盛有等量蒸餾水、乙醇和甲醇的燒杯中，待示數(shù)穩(wěn)定后單擊“開始”按鈕，將探針放置在空氣中（便于揮發(fā)），當(dāng)溫度處于最小值并開始回升時(shí)，停止采集數(shù)據(jù)并保存。比較最低溫度，其值較小的物質(zhì)汽化時(shí)吸收的能量最多，表明分子間作用力最強(qiáng)。

圖4探究影響分子間作用力大小的裝置

第二，掌握物質(zhì)制備方法和性質(zhì)。以“氯水的性質(zhì)及成分探究”為例（如圖5），氯水制備原理用化學(xué)反應(yīng)式表達(dá)為 Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+ HCIO， 2HClO=2HCl+O₂ ↑。主要實(shí)驗(yàn)器材和試劑包括數(shù)據(jù)采集器、氯離子傳感器、pH傳感器、氧氣傳感器、 250mL 三頸燒瓶、帶孔橡膠塞、磁力攪拌器、強(qiáng)光源、蒸餾水、新制氯水。實(shí)驗(yàn)基本步驟如下：先組裝實(shí)驗(yàn)裝置，再在三頸燒瓶中加人新制氯水，將單孔塞塞人瓶口，在單孔塞中插入pH傳感器、氧氣傳感器和氯離子傳感器，打開臺(tái)燈和磁力攪拌器，用臺(tái)燈的光線照射氯水，借助傳感器采集pH的變化數(shù)據(jù)、氧氣的含量及氯離子濃度。

H₂SO₄ 溶液持續(xù)加入，電導(dǎo)率變大。主要實(shí)驗(yàn)器材和試劑包括數(shù)據(jù)采集器、電導(dǎo)率傳感器、多用途生化傳感器支架、磁力攪拌器、計(jì)算機(jī)、蒸餾水、吸水紙、 100mL 燒杯、洗瓶、量筒、0.2mol/L H₂SO₄ 溶液、0.01mol/LBa（OH）2溶液。實(shí)驗(yàn)步驟如下：先組裝實(shí)驗(yàn)裝置，再連接數(shù)據(jù)采集器、電導(dǎo)率傳感器和計(jì)算機(jī)，接著開啟磁力攪拌器，并調(diào)整轉(zhuǎn)速，最后向盛有 20mL （20 H₂SO₄ 溶液的燒杯逐滴加人約 20mL （2 Ba（OH）₂ 溶液，觀察電導(dǎo)率變化情況。

數(shù)字賦能教育教學(xué)變革，可以有效提高育人質(zhì)量。發(fā)展數(shù)字教育，推進(jìn)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的應(yīng)用，能夠有效改進(jìn)教學(xué)方法，增強(qiáng)教學(xué)過程的創(chuàng)造性、體驗(yàn)性和啟發(fā)性，推動(dòng)課堂教學(xué)的深層次變革。隨著課標(biāo)的實(shí)施，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在中學(xué)化學(xué)課程改革中將進(jìn)一步發(fā)揮引領(lǐng)作用，推動(dòng)信息技術(shù)與化學(xué)教學(xué)的融合發(fā)展，持續(xù)提升教師的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)能力，提升學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。科技賦能教育教學(xué)，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)將為拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，為化學(xué)教育帶來更多變革和創(chuàng)新。

圖5氯水的性質(zhì)及成分探究裝置

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第三，探究化學(xué)反應(yīng)規(guī)律和原理。以“探究離子反應(yīng)的實(shí)質(zhì)”為例，反應(yīng)原理為Ba²⁺+SO₄^2-+2H⁺+2OH^-=BaSO₄↓+2H₂O 隨著反應(yīng)的發(fā)生，自由移動(dòng)的離子濃度減小，直至完全反應(yīng)，電導(dǎo)率降至最小值，繼續(xù)隨著

（作者辛梅系陜西省教育科學(xué)研究院教研員；王鵬系陜西師范大學(xué)附屬中學(xué)教師）

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