数字化实验对初中生化学科学思维培养的研究

作     者：李杨 

作者单位：合肥师范学院 

学位级别：硕士

导师姓名：姚如富;朱成东

授予年度：2022年

学科分类：04[教育学] 

主      题：初中化学 数字化实验 科学思维 教学设计 

摘      要：化学是一门以实验为基础的学科,义务教育阶段的化学课程要求引导学生体验科学探究的过程,启迪学生的科学思维,培养学生的实践能力;引导学生认识化学、技术、社会、环境的相互关系,理解科学的本质,提高学生的科学素养。通过实验探究启迪学生的科学思维,多角度认识物质及其变化,辩证看待问题,使学生养成用科学思维处理与化学有关的社会问题,理解科学的本质,提高学生的科学素养,是义务教育阶段的化学教学很重要的任务。本研究在文献综述的基础上,对数字化实验和科学思维的国内外研究情况做了初步了解,并根据高中化学课程标准和义务教育阶段课程标准多次修订信息,对初中学生的科学思维培养要求做了界定,从方法、能力、意识三个角度分为了四个部分。并根据教师访谈和前期的学生问卷调查,以“数字化实验为主线,结合人教版九年级化学上、下册的内容,研究了“翻转课堂、概念课、复习课三种课例进行教学实践。在教学实践后,再次对学生进行调查问卷,通过对教学实践前后对学生的调查问卷、平时作业及交流情况对比分析可知。数字化实验提供了更为准确的数据支撑,把宏观实验现象和对应的具体数据放在一起对比分析,更加具有说服力,引导学生结合实证数据对获取的宏观实验现象进行思考和判断,提升学生综合应用一般科学方法研究和分析问题的能力。还有一些数字化实验仪器如电导率传感器的引入,引导学生学习从微观角度认识物质变化规律,发展基于实验事实进行证据推理、构建模型的能力。通过数字化实验独有的实时曲线表征,把微观本质和宏观现象相结合,通过宏观和微观、符号和曲线等多种化学表征方式,综合运用多种科学方法研究物质及其变化规律。同时,通过预测数字化实验的曲线变化,把学生原本想象可能发生的实验现象和结论用真实测量的数据和曲线呈现,引发学生的认知冲突,学生在思考和判断的过程中展开合作交流和讨论,不仅有助于提升学生的合作交流能力和意识,同时也引导学生在解决与化学相关的复杂问题中形成对不同观点和结论的质疑、批判意识和创新意识。通过研究发现,数字化实验在初中化学教学中的引入,不仅有助于培养学生的科学思维,在引导学生利用化学思想和方法发现问题和解决问题的过程中,更有着独特的优势。在结合数字化实验的实时数据和曲线变化对宏观实验现象进行分析和解释的过程中,学生潜移默化地形成应用化学知识、方法解决一般问题的能力和意识,并通过真实数据和曲线变化重新建构模型和认知,引导学生在解决问题的过程中形成对不同观点和结论的质疑、批判意识和创新意识。