一、课题背景与意义

在科技飞速发展的当下，数字技术已广泛渗透至教育领域，为教学带来了全新的变革与机遇。初中化学作为一门以实验为基础的学科，实验对于学生理解化学概念、掌握化学技能以及培养科学思维起着至关重要的作用。传统化学实验虽能让学生直观地观察实验现象，但在精确性、安全性以及可重复性等方面存在一定的局限性。数字化实验凭借其先进的技术，能够实时、准确地采集实验数据，并以直观的图像形式呈现，为化学实验教学带来了新的活力。将数字化实验与传统实验有机融合，既能发挥传统实验直观性的优势，又能借助数字化实验的精确性和高效性，提升初中化学实验教学的质量，培养学生的综合科学素养。

二、研究目标与内容

（一）研究目标

1. 探索初中化学数字化实验与传统实验融合的有效教学模式和方法。

2. 分析融合教学对学生化学学习兴趣、实验操作能力、科学思维以及学习成绩的影响。

3. 构建适用于初中化学教学的数字化实验与传统实验融合的课程体系和教学资源库。

（二）研究内容

1. 数字化实验与传统实验的特点分析

(1) 数字化实验系统由系统软件、数据采集器、传感器组成，整合了数字温度计、pH计、电导率计、分光光度计等。系统软件能即时处理、编辑试验数据并存储文件；数据采集器可连接电脑或独立采集数据，有内置内存保存实验文件，能自动识别和自定义传感器功能；配备的传感器可检测温度、压强、电流、电压、pH、电导率等物理量，支持对相关化学反应的监测。其具有先进、便捷、实时、准确、综合、直观等特点，能将化学反应和现象的本质转化为可监测的信号。

(2) 传统化学实验能让学生直接观察实验现象，但在精确性、安全性和可重复性方面存在不足，例如难以对实验过程进行定量化处理，对于一些快速或复杂的反应现象难以准确捕捉和记录。

2. 融合教学的策略与方法研究

(1) 教学内容融合：根据初中化学教学内容，筛选适合进行数字化实验和传统实验融合的课题。例如在《碱溶解与碱溶液的pH变化》实验中，将pH温度传感器与pH传感器置于盛有少量水的烧杯中，随着固体氢氧化钠固体的加入，计算机屏幕上分别出现两条逐渐上升的实验曲线，并在表格中实时显示温度与pH值的变化数据，将传统教学中的定性实验进行定量化验证。在《化学反应与能量变化》实验中，先让学生通过手触摸大试管底部外壁，感性认识镁条与盐酸反应放出热量，再用温度传感器测量盐酸和氢氧化钠溶液反应前的温度，以平行线形式在投影上动态显示温度变化，将传统实验的直观感受与数字化实验的精确测量相结合。

(2) 教学方法融合：结合数字化实验和传统实验的特点，采用多样化的教学方法。如探究式教学法，引导学生提出问题、设计实验方案、进行实验操作、分析实验数据并得出结论。在探究酸碱中和反应的影响因素时，学生可以利用数字化实验设备精确控制反应条件，同时结合传统实验的观察方法，深入探究反应的本质。

(3) 教学评价融合：建立多元化的教学评价体系，综合考虑学生在数字化实验和传统实验中的表现。评价内容不仅包括实验操作技能、实验报告撰写，还包括对实验数据的分析和处理能力、创新思维和团队协作能力等。评价方式可以采用教师评价、学生自评和互评相结合的方式。

3. 融合教学对学生学习的影响研究

(1) 学习兴趣：通过问卷调查和课堂观察，了解学生对数字化实验与传统实验融合教学的兴趣程度和变化情况。数字化实验的直观性和趣味性能够吸引学生的注意力，激发他们对化学实验的好奇心和探索欲望。

(2) 实验操作能力：制定实验操作能力评价指标体系，对学生的实验操作技能进行评估。融合教学能够让学生在传统实验中掌握基本的实验操作方法，同时借助数字化实验设备提高实验的精确性和可重复性，从而提升学生的实验操作能力。

(3) 科学思维：分析学生在融合教学过程中的思维方式和思维品质的变化。数字化实验提供的大量实时数据和直观图像，有助于学生从定性思维向定量思维转变，培养他们的逻辑思维、批判性思维和创新思维能力。

(4) 学习成绩：通过对比学生在融合教学前后的化学考试成绩，评估融合教学对学生学习成绩的影响。融合教学能够帮助学生更好地理解化学概念和原理，提高学习效果，从而促进学习成绩的提升。

4. 课程体系与教学资源库建设

(1) 课程体系构建：根据研究目标和内容，构建适用于初中化学教学的数字化实验与传统实验融合的课程体系。明确各年级的教学目标、教学内容和教学进度，将数字化实验和传统实验合理分配到各个教学单元中。

(2) 教学资源库建设：收集和整理与融合教学相关的教学课件、实验视频、教学设计、试题库等教学资源，建立数字化教学资源库。为教师提供丰富的教学参考，方便教师进行教学设计和教学实施。

三、研究方法

（一）文献研究法

查阅国内外相关文献，了解数字化实验与传统实验融合教学的研究现状和发展趋势，为课题研究提供理论支持。

（二）行动研究法

在实际教学中开展数字化实验与传统实验融合教学的实践研究，不断调整和优化教学策略和方法，总结经验教训，改进教学实践。

（三）案例分析法

选取典型的教学案例进行深入分析，探讨融合教学的有效模式和方法，为其他教师提供借鉴和参考。

（四）调查研究法

通过问卷调查、访谈等方式，了解学生对融合教学的态度、需求和反馈，以及教师在融合教学中遇到的问题和困难，为课题研究提供实证依据。

四、研究步骤与计划

（一）准备阶段（第1—2个月）

1. 成立课题研究小组，明确成员分工。

2. 开展文献研究，收集相关资料，撰写文献综述。

3. 制定课题研究方案和计划。

（二）实施阶段（第3—10个月）

1. 第一阶段（第3—4个月）

(1) 开展数字化实验与传统实验的特点分析研究。

(2) 对初中化学教学内容进行筛选和分类，确定适合融合教学的课题。

2. 第二阶段（第5—6个月）

(1) 进行融合教学的策略与方法研究，开展教学实践活动。

(2) 收集和整理教学案例，进行案例分析。

3. 第三阶段（第7—8个月）

(1) 研究融合教学对学生学习的影响，通过问卷调查、课堂观察、考试成绩分析等方式收集数据。

(2) 开展课程体系和教学资源库建设的前期准备工作。

4. 第四阶段（第9—10个月）

(1) 完善课程体系和教学资源库建设。

(2) 对课题研究进行中期总结和反思，调整研究方案和计划。

（三）总结阶段（第11—13个月）

1. 对课题研究进行全面总结，整理研究资料。

2. 撰写课题研究报告和论文。

3. 组织课题成果鉴定和推广活动。

五、预期成果

（一）研究报告

撰写《初中化学数字化实验与传统实验的融合教学研究》课题研究报告，总结研究成果和实践经验。

（二）论文发表

在相关学术期刊上发表课题研究论文，介绍课题研究的创新点和实践效果。

（三）课程体系与教学资源库

构建适用于初中化学教学的数字化实验与传统实验融合的课程体系，建立数字化教学资源库，为初中化学实验教学提供参考和借鉴。

（四）教学案例集

整理和汇编优秀的教学案例，形成教学案例集，供教师交流和学习。

六、保障措施

（一）组织保障

成立课题研究领导小组，负责课题研究的组织、协调和指导工作。明确课题研究小组成员的分工和职责，确保课题研究顺利进行。

（二）制度保障

建立健全课题研究管理制度，规范课题研究的流程和方法。定期召开课题研究会议，及时解决课题研究中遇到的问题和困难。

（三）资源保障

学校提供必要的实验设备和教学资源，支持课题研究的开展。课题研究小组积极争取外部资源，如与科研机构、企业合作，获取更多的技术支持和资金保障。

（四）人员保障

课题研究小组成员具有丰富的教学经验和科研能力，能够保证课题研究的质量和水平。定期组织课题研究小组成员参加培训和学术交流活动，提高他们的科研能力和教学水平。

七、结论

综合对研究背景、目的及意义的考量，以及国内外相关研究状况的分析，开展初中化学数字化实验与传统实验融合教学研究意义重大且十分必要。

数字化实验能精准呈现微观、抽象的化学现象，传统实验则利于学生动手操作与直观感知。二者融合可优势互补，克服单一实验教学的局限。本研究期望构建一套科学合理的融合教学模式与策略，为初中化学教学提供新思路与方法。通过实践应用，提升学生化学学习兴趣、探究能力与创新思维，促进学生化学学科核心素养的发展，同时为初中化学实验教学改革提供可借鉴的经验与范例，推动初中化学教学质量的整体提升。