數(shù)字化實驗在高中化學學習中的應(yīng)用

山東省菏澤一中 孫擎龍

數(shù)字化化學實驗儀器，通過傳感器、數(shù)據(jù)采集器等設(shè)備的應(yīng)用，將實驗數(shù)據(jù)數(shù)字化，利用電腦等設(shè)備實現(xiàn)信息技術(shù)與化學實驗的結(jié)合。

一、高中化學數(shù)字化實驗的緣起

1．數(shù)字化實驗室高中化學學習的必然方向

前人很早就確定了信息化時代是一個數(shù)字化發(fā)展的世界。美國于2000年就開始了數(shù)字化學習力量的整合。并將數(shù)字化學習資源整合作為學習發(fā)展的必然方向。也因此應(yīng)運而生了數(shù)字化學習的概念。本文的數(shù)字化實驗在高中化學學習中的應(yīng)用題旨，就是探索應(yīng)用數(shù)字化實驗方法更好地學習化學的途徑。

2．數(shù)字化促使化學學習，學生改變了依賴路徑

傳統(tǒng)的化學學習過程中，我們經(jīng)常要依賴老師或者是教材，才能夠真正做到化學成績的優(yōu)異。但實際上在信息還沒有發(fā)展到今天如此規(guī)模時，“書讀百遍，其義自見”是有科學依據(jù)與理論支持的。傳統(tǒng)化學學習，通過大量的死記硬背，基本就能夠適應(yīng)應(yīng)試教育的要求。但活學活用化學知識，還有很長的路要走。

所以當數(shù)字化實驗引入化學學習中時，傳統(tǒng)的依賴對象從老師和教材轉(zhuǎn)向了包羅萬象的數(shù)字化資源、儀器等。因此，數(shù)字化實驗條件下的化學學習發(fā)展成為“資源使用-自主學習-合作交流-知識創(chuàng)造”的路徑。也就是說基于數(shù)字化實驗條件下的化學學習實驗室、虛擬課堂、最優(yōu)秀的課程講授等資源無處不在。這極大地便利了高中生化學學習的主動性與有效性，學習方式產(chǎn)生了徹底的革新。

二、數(shù)字化實驗在高中化學學習中的應(yīng)用現(xiàn)狀與問題

1．專業(yè)數(shù)字化實驗設(shè)備使用效率低

當前依據(jù)高中數(shù)字化實驗設(shè)備使用狀況來看，只有在上實驗課的時候，學生才能夠真正接觸到數(shù)字化設(shè)備。而現(xiàn)行教材中的很多實驗方法仍舊沿用最原始的實驗手段，使得數(shù)字化實驗設(shè)備使用效率低。學生接觸時間少的情況下，以教材和老師為核心的傳統(tǒng)化學學習方法沒有徹底改變。對于廣泛而深入的數(shù)字化資源沒有充分利用。

2．高中生數(shù)字化實驗操作困難

在數(shù)字化實驗中，首先要轉(zhuǎn)變觀念的是教師。這種自上而下的數(shù)字化實驗革新本身需要教師改變傳統(tǒng)實驗教學模式，并探索出一條適合高中生化學學習的數(shù)字化實驗教學方法，但由于教師數(shù)字化實驗操作往往注重經(jīng)典實驗案例，忽視數(shù)字化實驗設(shè)備的充分應(yīng)用，因此，數(shù)字化實驗與教材的結(jié)合程度較低。這進一步導致創(chuàng)新實驗開發(fā)能力不足，使學生通過數(shù)字化實驗看到的依舊是傳統(tǒng)教學的操作方式。

3．數(shù)字化實驗培訓非常少

學生參與的數(shù)字化實驗培訓在實際中僅僅為教師課堂臨時講授，對于每一位學生是否掌握數(shù)字化實驗必備技能和知識，由于并不在高考試題范圍內(nèi)，因此，無論是教師還是學生都不加以重視，導致數(shù)字化實驗往往流于設(shè)備操作的形式，而忽略了通過數(shù)字化實驗獲得化學學習和理解思維的本質(zhì)性價值。在實際的數(shù)字化實驗培訓中，教師抽出很少的課堂時間，主要闡述電氣化設(shè)備以及化學實驗設(shè)備可能帶來的風險性，在安全第一的原則下，學生只要能夠操作數(shù)字化實驗的整個過程，就實現(xiàn)了教學目標。至于學生是否通過數(shù)字化實驗產(chǎn)生了實驗創(chuàng)新，既不在教師績效考核范圍內(nèi)，也與學生學習成績沒有直接的關(guān)系。因此，數(shù)字化實驗僅僅作為一種手段的革新，沒有開發(fā)其作為未來必然化學學習手段的應(yīng)用價值。雖然，當前很多學校有條件進行更好的數(shù)字化實驗，但形式大于本質(zhì)是數(shù)字化實驗的通病。也因此，數(shù)字化實驗培訓更加的稀缺，學生和教師都沒有機會通過培訓受益。

三、數(shù)字化實驗在高中化學學習中的應(yīng)用路徑

1．加強校際溝通，提升數(shù)字化實驗設(shè)備的使用效率

校際溝通最重要的作用是：在數(shù)字化實驗方面互通有無。眾所周知，創(chuàng)新性實驗不是一朝一夕能夠誕生的，任何一位高中生在做出創(chuàng)新性實驗探究的過程中，無一例外都要遵循“大膽質(zhì)疑-小心求證”的路徑，因此，那些對高中化學學習興趣極為濃厚的學生，不但樂意付出更多的時間進行創(chuàng)新性實驗的嘗試，更樂于通過創(chuàng)新進一步激發(fā)化學學習的興趣。但再好的創(chuàng)新性實驗設(shè)想需要進行實踐的檢驗，因此，開展不同高中之間的化學興趣小組間的交流，是提升數(shù)字化實驗班使用率的有效途徑。同時，在高中之間針對數(shù)字化實驗互通有無，不但能夠加強教師數(shù)字化實驗教學能力的提升，更能夠幫助高中生通過數(shù)字化實驗將化學學習落實到實踐檢驗真理的高度。

與此同時，無論是教師還是學生，借助于當前發(fā)達的網(wǎng)絡(luò)條件，有必要將自己的數(shù)字化實驗上傳到網(wǎng)絡(luò)，讓更多的學生看到化學學習中“質(zhì)疑-求證-實驗-分析”的過程。通過數(shù)字化實驗將更有效地化學學習方法和方式傳遞給廣大師生。

2．加強數(shù)字化實驗培訓

當前化學學科的發(fā)展已經(jīng)朝著跨學科、跨領(lǐng)域的方向不斷邁進。要充分掌握數(shù)字化實驗毋庸置疑需要高中生在物理、語文等各個學科方面都有一定的造詣，否則就單純的安全性問題培訓也無法良好實現(xiàn)。在實踐學習過程中，當教師傳授給我們數(shù)字化實驗安全知識時，如果不懂得基本的電學類知識，這樣的安全培訓會束縛住一些同學的手腳，為了安全，不敢越雷池一步，降低數(shù)字化實驗效果。因此，培訓從更為廣泛的領(lǐng)域入手，以化學為核心，涉及物理等各個應(yīng)用學科，才是學生掌握數(shù)字化實驗優(yōu)勢的最佳路徑。通過這種方法，也能夠有效整合零散的各學科學習模式，培養(yǎng)出更多具有跨學科、跨領(lǐng)域能力的復合型人才。

3．鼓勵實驗創(chuàng)新，降低數(shù)字化實驗難度

“工欲善其事，必先利其器”。只有老師和學生充分掌握了各類數(shù)字化實驗資源，才能將實驗創(chuàng)新落到實處。越是能夠充分把握數(shù)字化實驗，越是對各類數(shù)字化實驗資源掌握程度高。因此，高中在現(xiàn)有數(shù)字化實驗資源基礎(chǔ)上，先組織小范圍的師生進行實驗創(chuàng)新，在摸索出一條相對成熟有效地模式后，擴大創(chuàng)新范圍。力求數(shù)字化實驗資源物盡其用為原則，將實驗創(chuàng)新充分地融入數(shù)字化實驗中，為更多的高中生提供有效學習高中化學的途徑和方法。