数字化实验在中学化学教学中的应用研究

作     者：刘一玮 

作者单位：山东师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：亓英丽;刘晓华

授予年度：2023年

学科分类：04[教育学] 

主      题：数字化实验 中学化学 课例分析 

摘      要：随着社会经济的高速发展,我国数字经济发展速度之快、辐射范围之广、影响程度之深前所未有,推动着生产生活方式发生深刻变革,逐渐掀起的数字化浪潮,正为教育现代化发展注入强劲的动力,越来越多的数字化实验走进中学化学课堂。相较于传统的化学实验,数字化实验具有简单便携、易操作、数据实时呈现等优点,近年来受到了越来越多教育研究者的关注与肯定。但是,在当前的实际教学中,数字化实验应以何种方式融入不同课题的化学教学、如何提升数字化实验教学的可行性、如何更好地突显课堂教学中数字化实验的价值等问题还有待于进一步研究。因此调查数字化实验在中学化学教学中的应用现状,并结合调查的结果提出针对性的教学建议,成为一个值得研究的课题。为了调查中学化学教学中数字化实验的应用现状,使其更好地应用于化学教学,本研究整合了初中和高中新课标中提出的有关数字化实验的要求,梳理了不同版本教材中出现的数字化实验,通过“一师一优课,一课一名师公共资源平台,筛选出应用数字化实验的26节高中课例和17节初中课例。根据数字化实验的特点和化学教学的要求,制定了数字化实验课例的分析框架,三个一级维度分别为数字化实验的选择与设计、数字化实验的过程与教学、数字化实验的反思与评价。在实验的选择与设计维度之下进行分类:包括传感器类型、深广度、实施方式、实验数量及其相关性、实验教学时长、实验位置、实验目的七个方面;在实验的过程与教学维度下分为:是否介绍仪器的用途或功能、数据的呈现方式、学生活动、数据深层分析、教学问题五个方面;评价与反思维度分为三个方面:是否反思与评价、评价主体、评价质量,由此构成了三个维度共十八个方面的数字化实验课例分析框架。应用所构建的分析框架对上述课例进行编码分析,得出中学教师在教学中应用数字化实验的基本情况:从实验的选择与设计来看,应用教学主题较为集中,使用传感器类型比较单一,演示实验是最主要的实验方式,实验内容主要针对传统实验的改进或创新,单个实验时间一般控制在2-10分钟,位于课堂的核心知识教学阶段,设计数字化实验的目的主要包括数据支撑结论、拓展知识的积累储量、改变知识的学习方式、提高科学探究能力、增加学习兴趣等;从实验的过程与教学来看,实验前教师介绍实验仪器的用途和功能,数据的主要呈现方式是曲线和数值,实验过程中学生活动以观察现象、思考推理为主,教师是数据分析的主体,大多围绕数据特征或趋势、揭示微观本质等方面展开分析,提出的教学问题缺乏深入性和启发性;从实验的评价与反思来看,反思评价的主体一般是教师,分析实验的不足之处并提出改进建议,认为数字化实验在科学探究具有重要作用,但大部分教师忽视了评价反思环节的重要性,较少引导学生主动参与评价或表达自己的看法。最后,结合现状调查的结果和自己的思考,分别从数字化实验的选择与设计、数字化实验的过程与教学、数字化实验的反思与评价三方面提出教学建议,希望为教师应用数字化实验提供参考,同时分析了本研究存在的不足之处,并对数字化实验的未来进行展望。