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化学专题


              利用数字化实验发展学生化学学科核心素养


                朱鹏飞   马宏佳







                摘  要:本文结合实例对数字化实验在发展学生“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认知”等化学学科核心素
                养方面的作用做了分析,论证了数字化实验相比传统实验手段,能够在发展更高水平的学科核心素养方面发挥独特的
                优势。
                关键词: 数字化实验;化学学科核心素养

                  一、化学数字化实验教学的缘起及作用                             能力。当化学课程教学的理念从三维目标发展为培

                  数字化实验是指利用传感器、数据采集器和计                          养学生化学学科核心素养,数字化实验如何在发展
              算机及相应软件进行的实验,其能够采集真实实验                            学生化学学科核心素养方面发挥作用?下面,笔者
              过程中各种物理量的数据并记录、分析和呈现,进                            重点探讨数字化实验对发展学生“宏观辨识与微观
              而获得实验结论。21 世纪初,数字化实验被引入                           探析”和“证据推理与模型认知”素养的作用。
              我国。它在帮助教师优化实验教学,达成三维目标,
              提高学生科学探究能力,发展学生科学素养方面发                                二、发展“宏观辨识与微观探析”素养
              挥了重要作用。                                               2017 版课程标准明确了“宏观辨识与微观探
                  2018 年 1 月,《普通高中化学课程标准(2017                   析”的主要内涵,并将素养水平分为四个不同层次,
              年版)》(以下简称“2017 版课程标准”)正式颁布。                       各水平的具体内容见表 1。
              该标准指出高中化学课程教学以发展学生化学学科                                分析表 1,可以发现“宏观辨识与微观探析”
              核心素养为主旨,并提出实验对于全面发展学生的                            本质上是要求学生能够形成“宏观、微观、符号三
              化学学科核心素养有着极为重要的作用,要在实验                            重表征”的化学科学思维方式。此外,伴随着素养
              教学中发挥现代信息技术的作用,积极探索现代信                            水平的不断提高,对微观表征及三重表征相互转换
              息技术与化学实验的深度融合,在化学教材中引入                            的能力要求也在不断提高。例如,水平 1 要求学生
              数字化实验。同时,还强调化学教学要培养学生的                            联系物质的组成和结构解释宏观现象,水平 4 则
              学科核心素养,将化学知识与技能的学习、化学思                            要求学生能从宏微观视角对物质及其变化分类表
              想观念的建构、科学探究与问题解决能力的发展等                            征。然而,研究表明:微观表征的建立及三重表征
              多方面的要求融为一体。
                                                                表 1   “ 宏观辨识与微观探析”素养的水平划分
                  数字化实验具有定量化、可视
              化、实验操作过程与动态曲线可同                     素养水平                      宏观辨识与微观探析
              步录像并反复播放等特点,能够揭                              能根据实验现象辨识物质及其反应,能运用化学符号描述常见简单物
                                                    水平 1   质及其变化,能从物质的宏观特征入手对物质及其反应进行分类和表
              示实验现象背后的本质,节省实验                              征,能联系物质的组成和结构解释宏观现象
              时间,有利于学生将有限的时间投                              能根据实验现象归纳物质及其反应的类型,能运用微粒结构图式描述
              入到高认知水平的学习活动中,改                       水平 2   物质及其变化的过程,能从物质的微观结构说明同类物质的共性和不
                                                           同类物质性质差异及其原因,解释同类的不同物质性质变化的规律
              变当前实验探究教学中存在的“注
                                                           能从原子、分子水平分析常见物质及其反应的微观特征,能运用化学
              重动手欠缺思维过程,或有思维过                       水平 3   符号和定量计算等手段说明物质的组成及其变化,能分析物质化学变
                                                           化和伴随发生的能量转化与物质微观结构之间的关系
              程但缺少高级思维过程”的现状,
                                                           能依据物质的微观结构,描述或预测物质的性质和在一定条件下可能
              有效帮助学生建构化学学科观念,                       水平 4   发生的化学变化,能评估某种解释或预测的合理性;能从宏观与微观
              发展化学科学思维,提高科学探究                              结合的视角对物质及其变化进行分类和表征



              4    2018 年第 7 期     中小学数字化教学







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