基础教育小课题研究实施方案（开题报告）
时? 间：2022年1月5日
立项号
课题名称
数字化实验在高中化学课堂教学中的应用研究
负责人
冯俊玲
所在单位
西安市教育科学研究院
课题研究的背景和意义
 化学是一门以实验为基础的学科。强化时代特色、改进实验手段、提升实验效果、拓展实验范围、培养创新思维，是新课改对实验教学的要求。2010年教育部颁布《国家中长期教育改革和发展规划纲（2010-2020年）》明确指出：“信息技术对教育发展具有革命性影响”。21世纪是知识能力的时代，是创新发展的时代，我们的教学也应当紧跟时代的步伐，巧妙利用信息技术的优势，弥补传统实验的短板，力促教与学的双边提升，提升课堂的时代感、科技感。随着新课程的步步推进，利用数字化仪器对传统实验很难观察到的实验现象和数据进行分析和探究已经蔚然成风。
陕西省高中理化生实验考试试题命制中从2021年开始尝试加入数字化实验，这标志着数字化实验的化学教学中理论研究与实践探索全面开启。数字化传感技术的大力推进，为中学化学传统实验的不断优化带来了新的研究手段，为中学化学教学方式的持续革新提供了新的实践路径，相较与化学实验教学的传统方法，传感器的使用为我们定量化，动态化、多角度地展开实验探索与教学研究提供了可能。
作为市级教研员，在下校听课调研中发现，我市部分化学老师已经开始进行数字化教学应用与实践，一线教师在数字化实验的案例开发与应用研究方面取得了一定的成果，数字化实验在实验教学和实验研究领域大显身手，传感器的应用也日趋多样化，数字化技术作为现代科学技术的产物，因其拥有强大的技术支持、可便携地和快速、定量、准确地测量实验数据；还在不同程度上帮助学生深化理解科学的概念、激发学生学习科学知识的兴趣、养成良好的科学态度及科学素养、提高学生的科学探究能力、图像理解能力及问题解决能力等。
但是纵观老师的使用情况，我认为还存在以下问题，首先是部分老师过度迷信传感器实验数据的准确性，把实际测出的数据当成准确值而盲目接受，丝毫不去质疑所得实验结果的真实性和可信度，没有考虑传感器品质优劣，仪器校正的严格程度，测量者操作水平的高低等多种因素的局限。其次主要集中在老师对数字化图像证据的认知和解读层面，忽视实验结果多角度、各层次，全方面的深入审视，从而出现对证据材料理解不透彻，把握不到位，解读不正确等问题。大家在使用过程中遇到的问题相对比较隐晦难察，至今有关这方面的专题研究尚少，知网检索关键字数字化实验，高中化学学科出现文献仅225篇，核心期刊仅15篇，基于这个现状分析特申报此课题。
如何将数字化实验与课堂实践进行统筹结合，研究数字化实验案例的应用，就具有特别的意义。数字实验具有操作简单、方便快捷、能够实时动态的采集实验数据，并且以图象形式呈现出来，避免复杂的数学计算等诸多优点，使得数字实验对科学探究活动乃至中学实验探究有着潜移默化的影响。在国外教学中应用30多年来，被广泛应用于科学探究，研究性学习等领域。国外研究者已从基于学生探究能力、信息素养能力、教学模式、教育技术评价等不同角度、不同层次对数字化实验教学进行了研究。其结果表明：国外数字化实验教学明显促进了学生学科思维能力的培养及促进学生信息处理能力的提升。 现阶段，经过文献的充分调研与学习，我们目前案例开发过于随意，系统性略显不足。很多数字化实验的研究止于案例开发，多是机械模仿与简单学习，缺乏以具体数据来显示应用这一新的教学手段的效果，对学生数字化实验后的体会和认同感也鲜有较深入的调查和研究。本课题尝试结合先进的教学模式开发数字化实验案例，多维度进行实验探究，满足不同学生需要，优化完善学生的认知结构和认知体系，可以有效地解决传统实验瓶颈问题。
通过数字化传感技术与高中化学教学整合的研究与实施，体现数字传感技术对发展学生主体性、创造