提升学生科学探究能力的高中化学数字化教学.pdf

XUANDONGMAN文创教育 58 提升学生科学探究能力的高中化学数字化教学蒋春红兴安县第三中学 广西 桂林 541300摘要：本文旨在探讨高中化学数字化教学中提升学生科学探究能力的有效策略，着重分析了三个关键方面：促进教师数字化能力与教学方法的同步提升、构建全面的学生数字素养与自主学习能力培养体系，以及优化技术资源的获取与利用以确保教育公平。通过深入探讨这些策略的实施，本文意在为化学教育领域的数字化转型提供洞见，进而为学生在科学探究道路上的成长提供坚实的支持和保障。关键词：高中化学；数字化教学；科学探究能力；教学策略中图分类号：G4 文献标识码：A引言在当今快速发展的数字时代，教育技术的革新为高中化学教学带来了前所未有的机遇与挑战。数字化教学不仅改变了传统的教学模式，也为学生提供了更广阔的学习平台和资源。然而，如何有效利用这些新兴技术来提升学生的科学探究能力，确保教育的公平性和高质量，成为教育者、政策制定者乃至整个社会共同关注的焦点。一、提升学生科学探究能力的重要性（一）适应未来科学挑战的必要准备在当前科技飞速发展的时代背景下，提升学生的科学探究能力已成为教育领域的重中之重。这一需求不仅源于对未来科学挑战的适应性预备，更是对青年学生培育全面能力、激发创新潜力的前瞻性布局1。在这一过程中，科学探究能力的培养不仅使学生能够深入理解科学知识，更重要的是，它促使学生在面对复杂问题时，能够独立思考、批判性分析，并运用科学原理及方法寻找解决方案。此外，随着社会对创新能力和实际操作能力要求的不断提高，科学探究能力的培育显得尤为关键。它不仅是学生个人职业生涯成功的重要基石，更是国家创新体系和科技进步的重要源泉。因此，从根本上提升学生的科学探究能力，对于培育未来的科学家、工程师以及其他 STEM 领域的专业人才具有深远的意义。（二）培养终身学习的能力在教育领域，培养学生终身学习的能力是一个至关重要的目标，它不仅要求学生掌握知识，更重要的是要学会如何学习。提升学生的科学探究能力，正是实现这一目标的关键路径。科学探究能力的提升，意味着学生能够独立发现问题、分析问题并寻求解决方案，这种能力是学生自我驱动学习、适应变化和持续成长的基础。科学探究作为一种高阶思维能力，涉及批判性思维、问题解决和自主学习等多个方面。在数字化教学的背景下，通过引入实验、项目式学习等方式，学生可以在实践中学习科学方法和过程，这种学习方式能够显著提高他们的探究能力和学习动力。这种能力的提升不仅对学生当前的学业成绩有积极影响，更重要的是，它为学生的终身学习奠定了坚实的基础。随着知识更新的加速和未来职业生涯的不确定性，终身学习已成为个人适应社会发展、维持竞争力的必备条件。因此，提升学生的科学探究能力，实际上是在为他们未来的不断学习和成长提供必要的工具和能力。通过科学探究，学生不仅能够学习到科学知识，更重要的是学会了如何去学习、如何面对未知和挑战，这对于培养他们成为终身学习者具有重大意义。（三）促进创新思维和解决实际问题的能力创新思维和解决实际问题的能力是个人成功的关键，这不仅适用于科学技术领域，更贯穿于各行各业。因此，提升学生的科学探究能力，尤其是在高中化学等 STEM 教育中，显得尤为重要。科学探究能力的培养能够直接促进学生的创新思维，使他们能够主动寻找问题、批判性地分析数据和信息，并通过科学方法寻求解决方案2。这种能力的提升有助于学生在学术领域的成长，更重要的是，它为学生将来在职业生涯中遇到的各种挑战提供了有效的应对策略。在数字化教学的环境下，利用现代技术手段，如虚拟实验室、在线协作平台等，可以大大丰富教学内容和形式，为学生提供更多实炫动漫文创教育 59 践探究的机会。这种教学方式能够激发学生的好奇心和探索欲，鼓励他们跨出课本，将理论知识应用于解决现实世界的问题，使学生能够深入理解科学原理，更重要的是，他们能够学会如何创新性地思考和行动，如何在面对新问题时迅速适应并提出解决方案。二、高中化学数字化教学面临的问题（一）技术接入和资源分布的不均衡在探索高中化学的数字化教学进程中，技术接入与资源分布的不均衡成为显著的障碍，这不仅反映了基础设施的地域差异，也揭示了教育资源不平等的更深层次问题。这种不均衡直接影响教育的质量和学生学习的公平性，尤其是在追求科学探究能力提升的教育目标时尤为突出。地域之间的技术差异，尤其是在偏远或经济欠发达区域，限制了高效数字资源的普及和应用。学校因资金短缺而面临的设备缺乏、网络不稳定等问题，直接阻碍了数字化教学模式的实施，进而影响了学生接触和利用先进教学资源的机会。针对学生，技术接入的不均衡同样影响他们的学习体验和成效。即使在技术可用的情况下，学生的数字素养包括信息检索、评估和应用的能力仍然是提升科学探究能力的关键因素。缺乏系统的数字素养教育和实践机会使得学生难以有效利用数字资源进行自主学习和探究。（二）教师数字化能力与教学方法的挑战随着教育技术的快速发展，教师被期望能够灵活运用各种数字工具和平台来丰富教学内容，提高学生的学习兴趣和科学探究能力。然而，现实情况是，不少教师尚未准备好迎接这一变革。他们可能缺乏必要的技术知识，对新兴教学软件和工具不熟悉，甚至对整合这些数字资源进入课程设计感到不自信。这种技术能力的不足限制了数字化教学方法的有效实施。此外，传统的教学方法与数字化教学之间存在较大的差异。许多教师在传统的教学模式下积累了丰富的经验，但面对需要主动探索和互动的数字化学习环境，他们可能难以适应。如何在保持教学内容深度和严谨性的同时，有效地利用数字工具促进学生的主动学习和探究，成为教师亟需解决的问题。（三）学生自主学习能力和数字素养的双重需求当前教育实践中缺少数字化能力及教学方法方面的系统培养，使得部分学生在面对海量的数字资源和灵活的学习安排时感到困惑和无助。这种情况下，学生可能无法充分利用数字化教学的优势，甚至影响其学习效果。其次，数字素养的重要性在于帮助学生批判性地评估信息，识别可靠的学习资源，并有效地利用这些资源进行学习。高中化学的学科特性要求学生能够接触和理解复杂的概念和数据，而这一过程中，对于数字信息的判断和应用尤为关键。不过，目前学生在数字素养方面的培训往往不足，导致他们在面对错误或有偏差的信息时难以做出正确的判断。针对这些问题，解决方案应该多维度展开。教育体系需要设计专门的课程和活动，系统性地提升学生的自主学习能力和数字素养。三、高中化学数字化教学提升学生科学探究能力有效策略（一）促进教师数字化能力与教学方法的同步提升在高中化学的数字化教学过程中，将教师的数字化能力与教学方法的提升视作核心策略，对于加强学生科学探究能力至关重要。这种方法认识到，通过增强教师运用数字工具进行教学的能力，可以更深入地吸引学生参与学习过程，从而促进他们对化学知识的理解和应用。采用“用化学沉淀法去除粗盐中的杂质离子”这一实验活动为例，怎样把粗盐溶液中的 SO，Mg，Ca 除去呢？教师可以利用多媒体教学资源，如视频和动画，向学生展示沉淀法的理论基础及其在实际中的应用，引导学生如何把粗盐溶液中的 SO，Mg，Ca转变成沉淀而除去。接着，教师设计一系列基于现实生活的问题情境，例如探讨如何在家庭环境中使用沉淀法来提纯盐，鼓励学生通过小组合作来设计实验方案。学生们需要研究不同类型的杂质离子，选择合适的沉淀剂，计划实验步骤，最后在课堂上分享他们的发现和结论。这种教学活动不仅需要教师具备将复杂科学概念转化为学生能够理解和操作的实践技能的能力，还要求教师能够灵活运用数字化工具来支持教学和学习过程。例如，使用在线协作平台促进小组之间的沟通和资料分享，利用电子投票系统收集学生对实验设计的意见，或者通过教学管理系统追踪学生的学习进度和反馈。通过深化教师的数字化能力与教学方法，能够丰富教学内容，提高教学互动性，还能有效促进学生的科学探究能力。这要求教师不断地更新自己的知识体系，掌握新技术，同时教育管理者需要为教师提供必要的技术支持和资源，以保证教学活动的顺利进行3。通过这样的教学策略，可以激发学生的学习兴趣，增强他们解决实际问题的能力，为他们的未来学习和职业发展奠定坚XUANDONGMAN文创教育 60 实的基础。（二）构建全面的学生数字素养与自主学习能力培养体系在高中化学数字化教学的过程中，构建全面的学生数字素养与自主学习能力培养体系是提升学生科学探究能力的关键。这一理念认识到，在数字化时代，学生需要掌握化学知识，更需要具备在复杂信息环境中有效学习和解决问题的能力。这要求教育者不仅传授化学知识，还需要教会学生如何学习，包括如何有效地利用数字工具获取、分析信息，以及如何在虚拟环境中进行协作和创新。以水的电离和溶液的 pH为主题的教学活动，可以具体展现如何实施这一策略。教师可以先利用数字化平台提供的动画和交互式模拟实验，帮助学生理解水的电离过程及其对溶液 pH 值的影响。接着，教师指导学生通过网络资源搜索不同酸碱性物质的 pH 值，以及它们在日常生活和工业生产中的应用。学生需要独立或小组合作，设计一个项目，比如调查家中不同物质的pH 值，并讨论其相关性和实际应用，最后通过数字平台展示他们的发现和研究成果。在这个过程中，学生不仅应用了化学知识，也锻炼了信息检索、数据分析、团队协作和项目管理等关键技能。通过构建全面的学生数字素养与自主学习能力培养体系，高中化学的数字化教学能够在培养学生掌握核心化学概念的同时，加强他们的信息处理能力、批判性思维、创新能力以及团队合作精神。这种教学策略不仅适应了当今社会对于学生能力的全面要求，也为学生未来的学术发展和职业生涯提供了坚实的基础。通过这种方式，学生能够在掌握化学知识的基础上，更好地适应和引领未来的科学技术发展。（三）优化技术资源的获取与利用，确保教育公平在高中化学数字化教学中，优化技术资源的获取与利用，确保教育公平是至关重要的一环。这一理念的出发点在于，每位学生无论其所在地理位置或经济背景，都应有平等的机会接触和利用高质量的教学资源4。为实现这一目标，教育决策者和学校管理层需采取措施，包括提高网络基础设施、增加数字设备的可用性，以及提供丰富多样的数字化学习内容。这样，所有学生都能在一个促进学习和探究的环境中平等地获取知识。以有机化合物的结构特点为主题的教学活动，可以作为具体实施上述理念的一个例子。教育者可以利用在线平台，提供包含详细化学结构、实验视频和 3D模型的学习资源，让学生深入理解有机化合物的结构与性质。例如，教师可以发布一个任务，要求学生探索不同有机化合物（如烷烃、烯烃和醛）的结构特征，并分析这些结构如何影响其化学反应性。学生需要从在线数据库中检索具体的有机化合物案例，包括它们的分子式、结构式以及典型反应类型，然后利用数字化工具创建这些化合物的 3D 模型，并准备一个展示，通过校内网络分享他们的发现。通过优化技术资源的获取与利用，确保所有学生都能享受到公平、高质量的化学教育，这是数字化教学成功的关键。这不仅要求教育系统内部的资源分配更加公平、有效，也需要教师和学生能够充分利用这些资源进行创新和探究。通过实施这样的策略，我们不仅能够提升学生的科学探究能力，还能促进教育公平，确保每位学生都有机会为未来的学术发展和职业生涯打下坚实的基础。四、结束语随着教育技术的不断进步和高中化学教学模式的创新，确保每位学生都能平等地享受到高质量的教育资源，提升其科学探究能力，已成为我们共同面临的挑战与责任。通过实施一系列针对性的策略，包括提升教师的数字化能力与教学方法、构建全面的学生数字素养与自主学习能力培养体系，以及优化技术资源的获取与利用，我们可以为学生创造一个更加公平、互动和富有成效的学习环境。面对未来，我们有理由相信，通过共同的努力和持续的创新，高中化学的数字化教学将能够有效提升学生的科学探究能力，为他们未来的学术和职业生涯奠定坚实的基础。让我们携手前行，共创教育的美好未来。参考文献1 南利蕊,韩玉霞,陈超林.提升学生科学探究能力的高中化学数字化教学以元素化合物虚拟实验为例 J.中小学数字化教学,2023(4):13-16.2 赵春艳.简论学生科学探究能力的提升以高中化学教学为例 J.新课程研究旬刊,2016,000(007):83-84.3 宋孝远.高中化学教学中提高学生的科学探究能力 J.新课程：中学,2017(11):1.4 陈福天.如何在高中化学实验教学中培养学生科学探究能力 J.高考,2022(19):98-100.