化学是一门以实验为基础的自然科学。实验探究的过程都需要记录实验现象进行宏观表征、描述微粒变化及其相互作用进行微观表征、用微粒符号表示化学变化进行符号表征,连续定量测定的实验还需要与化学变化过程相对应的数据、数据表、曲线等数学表征。通过“宏观-微观-符号-数学”四重表征不仅丰富了学生心理上感知的内化形式,还能促进学生对抽象的化学知识的深刻理解。与传统实验相比,数字化实验通过传感器和数据采集器可以将测得的物理量实时转化为可定量表示的数据、曲线和图像,为数学表征提供了技术支持。在实验教学中借助数字化实验,不但可以呈现宏观现象,还可以将化学变化中难以观察到的微观变化通过数据、数据图和曲线等数学表征形式呈现。数字化实验不仅丰富了化学实验的探究方式,调动学生对化学实验的积极性,还可以促进学生对化学问题的四重表征,加深学生对化学知识的理解及掌握程度。本文拟在以下四个方面展开研究:（1）高中生对“离子反应”主题知识内容进行四重表征的现状。（2）建构促进四重表征的数字化实验教学模型。（3）运用促进四重表征的数字化实验教学模型进行“离子反应”教学设计。（4）促进四重表征的数字化实验教学成效研究。本研究主要采用了文献研究、问卷调查、教学干预和访谈研究等方法。得到了以下结论:实验组不同学业水平学生对“离子反应”主题知识内容进行四重表征的障碍和成因不同,三类学生都在数学表征上最为薄弱。本研究以“离子反应”为例开发了系列数字化创新实验,构建了促进四重表征的数字化实验教学模型。实施数字化实验教学前后学生对“离子反应”主题知识内容进行四重表征有显著性差异,学业优秀水平学生的数学表征提升更显著,学业中等水平学生的整体四重表征提升更显著。