■余 腾 王玲玲

数字化实验具有实验操作过程与动态曲线可同步录像并播放等特点，使得化学实验更为可视化，揭示实验现象本质的同时，极大地解决了传统实验中存在的“注重动手欠缺思维过程，或有思维过程但缺少高级思维过程”的问题，有利于同学们将有限的精力投入到高认知水平的学习活动中，有效帮助同学们发展化学学科思维。下面进行具体分析。

一、数字化实验发展“宏观辨识与微观探析”素养的基本策略

“宏观辨识与微观探析”本质上是要求同学们能够形成“宏观、微观、符号三重表征”的化学学科思维方式，因此，借助于数字化实验来实现微观领域的可视化，有利于同学们对微观表征的理解。在计算机软件上实时记录并直观呈现物理量的数据变化，将实验宏观现象的变化与表征微观世界的动态曲线图像同步摄像并播放，能帮助同学们构建宏观表征和微观表征的关联，也有利于同学们对符号表征的学习和认知。例如，K+浓度的变化可以用钾离子浓度传感器来测定。

二、数字化实验发展“变化观念与平衡思想”素养的基本策略

“变化观念与平衡思想”主要是感受物质的运动与变化，能根据宏观现象总结出化学反应发生的条件与一般规律。数字化实验使真实的化学变化能信息化感知、图表化呈现，通过传感器从平衡与速率、物质转化、能量变化、浓度改变等维度对平衡移动进行分析，引导同学们形成理解变化和平衡的基本思路。再通过让同学们结合实验数据解释宏观现象，引导同学们开展分析讨论、方案设计等研究学习，促进同学们认识反应的变化过程和建立平衡体系的思维模式。

三、数字化实验发展“证据推理与模型认知”素养的基本策略

“证据推理”主要指从化学学习过程中提取证据，能充分地从定性、定量层面及宏观、微观层面收集证据，并且有效推理出相关结论。利用数字化实验定量化、可视化的特点，从定量及微观的角度收集不同层次的证据，可实现证据由点到面的转变，有助于同学们对复杂现象形成直观理解，便于证据的收集，进行推理研究。“模型认知”中的模型不仅包括实物模型，也包括图像认知、数学模型等，还包含括综合运用不同类型模型的能力。通过数字化实验构建图像模型，利用计算机软件进行数据的分析呈现，能有效帮助同学们对构建模型的认知。

四、数字化实验发展“科学探究与创新意识”素养的基本策略

“科学探究与创新意识”主要指通过观察物质及反应的“异常”现象，去发现并找出还需进一步探究的问题，根据假设提出化学实验方案，分析实验信息，并得出结论。由于数字化实验仪器具有携带方便、精密度高、研究量化等优越性，故很适合应用于同学们的探究活动中。例如，同学们在开展“测定长江水中的溶解氧”这一探究活动时，就可以利用数字化实验快捷地对不同变量数据之间的相关或因果关系作进一步探讨。

五、数字化实验发展“科学精神与社会责任”素养的基本策略

“科学精神与社会责任”主要要求同学们从小培养实事求是的科学精神，运用所学的知识与方法处理知识困惑，根据“绿色化学”的思想对化学反应进行剖析，并对一些化学流程存在的问题，提出改进或优化的方法和建议。数字化实验中关键器件传感器等已经广泛应用于各项社会活动中，比如超市使用的电子称重器的压力传感器，测量室内甲醛的仪器，以及智能汽车、智能手表等，都为培养同学们运用化学的眼光认识和解决日常生活中的现象及问题提供了条件。