數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在高中化學(xué)學(xué)習(xí)中的應(yīng)用

山東省菏澤一中 孫擎龍

數(shù)字化化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，通過(guò)傳感器、數(shù)據(jù)采集器等設(shè)備的應(yīng)用，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)數(shù)字化，利用電腦等設(shè)備實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與化學(xué)實(shí)驗(yàn)的結(jié)合。

一、高中化學(xué)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的緣起

1．?dāng)?shù)字化實(shí)驗(yàn)室高中化學(xué)學(xué)習(xí)的必然方向

前人很早就確定了信息化時(shí)代是一個(gè)數(shù)字化發(fā)展的世界。美國(guó)于2000年就開(kāi)始了數(shù)字化學(xué)習(xí)力量的整合。并將數(shù)字化學(xué)習(xí)資源整合作為學(xué)習(xí)發(fā)展的必然方向。也因此應(yīng)運(yùn)而生了數(shù)字化學(xué)習(xí)的概念。本文的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在高中化學(xué)學(xué)習(xí)中的應(yīng)用題旨，就是探索應(yīng)用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)方法更好地學(xué)習(xí)化學(xué)的途徑。

2．?dāng)?shù)字化促使化學(xué)學(xué)習(xí)，學(xué)生改變了依賴路徑

傳統(tǒng)的化學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中，我們經(jīng)常要依賴?yán)蠋熁蛘呤墙滩模拍軌蛘嬲龅交瘜W(xué)成績(jī)的優(yōu)異。但實(shí)際上在信息還沒(méi)有發(fā)展到今天如此規(guī)模時(shí)，“書(shū)讀百遍，其義自見(jiàn)”是有科學(xué)依據(jù)與理論支持的。傳統(tǒng)化學(xué)學(xué)習(xí)，通過(guò)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(xué)活用化學(xué)知識(shí)，還有很長(zhǎng)的路要走。

所以當(dāng)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)引入化學(xué)學(xué)習(xí)中時(shí)，傳統(tǒng)的依賴對(duì)象從老師和教材轉(zhuǎn)向了包羅萬(wàn)象的數(shù)字化資源、儀器等。因此，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)條件下的化學(xué)學(xué)習(xí)發(fā)展成為“資源使用-自主學(xué)習(xí)-合作交流-知識(shí)創(chuàng)造”的路徑。也就是說(shuō)基于數(shù)字化實(shí)驗(yàn)條件下的化學(xué)學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)室、虛擬課堂、最優(yōu)秀的課程講授等資源無(wú)處不在。這極大地便利了高中生化學(xué)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性與有效性，學(xué)習(xí)方式產(chǎn)生了徹底的革新。

二、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在高中化學(xué)學(xué)習(xí)中的應(yīng)用現(xiàn)狀與問(wèn)題

1．專業(yè)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)設(shè)備使用效率低

當(dāng)前依據(jù)高中數(shù)字化實(shí)驗(yàn)設(shè)備使用狀況來(lái)看，只有在上實(shí)驗(yàn)課的時(shí)候，學(xué)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(shí)驗(yàn)方法仍舊沿用最原始的實(shí)驗(yàn)手段，使得數(shù)字化實(shí)驗(yàn)設(shè)備使用效率低。學(xué)生接觸時(shí)間少的情況下，以教材和老師為核心的傳統(tǒng)化學(xué)學(xué)習(xí)方法沒(méi)有徹底改變。對(duì)于廣泛而深入的數(shù)字化資源沒(méi)有充分利用。

2．高中生數(shù)字化實(shí)驗(yàn)操作困難

在數(shù)字化實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)革新本身需要教師改變傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，并探索出一條適合高中生化學(xué)學(xué)習(xí)的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，但由于教師數(shù)字化實(shí)驗(yàn)操作往往注重經(jīng)典實(shí)驗(yàn)案例，忽視數(shù)字化實(shí)驗(yàn)設(shè)備的充分應(yīng)用，因此，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)與教材的結(jié)合程度較低。這進(jìn)一步導(dǎo)致創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)能力不足，使學(xué)生通過(guò)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)看到的依舊是傳統(tǒng)教學(xué)的操作方式。

3．?dāng)?shù)字化實(shí)驗(yàn)培訓(xùn)非常少

學(xué)生參與的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)培訓(xùn)在實(shí)際中僅僅為教師課堂臨時(shí)講授，對(duì)于每一位學(xué)生是否掌握數(shù)字化實(shí)驗(yàn)必備技能和知識(shí)，由于并不在高考試題范圍內(nèi)，因此，無(wú)論是教師還是學(xué)生都不加以重視，導(dǎo)致數(shù)字化實(shí)驗(yàn)往往流于設(shè)備操作的形式，而忽略了通過(guò)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)獲得化學(xué)學(xué)習(xí)和理解思維的本質(zhì)性價(jià)值。在實(shí)際的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)培訓(xùn)中，教師抽出很少的課堂時(shí)間，主要闡述電氣化設(shè)備以及化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備可能帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)性，在安全第一的原則下，學(xué)生只要能夠操作數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的整個(gè)過(guò)程，就實(shí)現(xiàn)了教學(xué)目標(biāo)。至于學(xué)生是否通過(guò)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生了實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新，既不在教師績(jī)效考核范圍內(nèi)，也與學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)沒(méi)有直接的關(guān)系。因此，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)僅僅作為一種手段的革新，沒(méi)有開(kāi)發(fā)其作為未來(lái)必然化學(xué)學(xué)習(xí)手段的應(yīng)用價(jià)值。雖然，當(dāng)前很多學(xué)校有條件進(jìn)行更好的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，但形式大于本質(zhì)是數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的通病。也因此，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)培訓(xùn)更加的稀缺，學(xué)生和教師都沒(méi)有機(jī)會(huì)通過(guò)培訓(xùn)受益。

三、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在高中化學(xué)學(xué)習(xí)中的應(yīng)用路徑

1．加強(qiáng)校際溝通，提升數(shù)字化實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)方面互通有無(wú)。眾所周知，創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程中，無(wú)一例外都要遵循“大膽質(zhì)疑-小心求證”的路徑，因此，那些對(duì)高中化學(xué)學(xué)習(xí)興趣極為濃厚的學(xué)生，不但樂(lè)意付出更多的時(shí)間進(jìn)行創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的嘗試，更樂(lè)于通過(guò)創(chuàng)新進(jìn)一步激發(fā)化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣。但再好的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)設(shè)想需要進(jìn)行實(shí)踐的檢驗(yàn)，因此，開(kāi)展不同高中之間的化學(xué)興趣小組間的交流，是提升數(shù)字化實(shí)驗(yàn)班使用率的有效途徑。同時(shí)，在高中之間針對(duì)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)互通有無(wú)，不但能夠加強(qiáng)教師數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)能力的提升，更能夠幫助高中生通過(guò)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)將化學(xué)學(xué)習(xí)落實(shí)到實(shí)踐檢驗(yàn)真理的高度。

與此同時(shí)，無(wú)論是教師還是學(xué)生，借助于當(dāng)前發(fā)達(dá)的網(wǎng)絡(luò)條件，有必要將自己的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)上傳到網(wǎng)絡(luò)，讓更多的學(xué)生看到化學(xué)學(xué)習(xí)中“質(zhì)疑-求證-實(shí)驗(yàn)-分析”的過(guò)程。通過(guò)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)將更有效地化學(xué)學(xué)習(xí)方法和方式傳遞給廣大師生。

2．加強(qiáng)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)培訓(xùn)

當(dāng)前化學(xué)學(xué)科的發(fā)展已經(jīng)朝著跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的方向不斷邁進(jìn)。要充分掌握數(shù)字化實(shí)驗(yàn)毋庸置疑需要高中生在物理、語(yǔ)文等各個(gè)學(xué)科方面都有一定的造詣，否則就單純的安全性問(wèn)題培訓(xùn)也無(wú)法良好實(shí)現(xiàn)。在實(shí)踐學(xué)習(xí)過(guò)程中，當(dāng)教師傳授給我們數(shù)字化實(shí)驗(yàn)安全知識(shí)時(shí)，如果不懂得基本的電學(xué)類知識(shí)，這樣的安全培訓(xùn)會(huì)束縛住一些同學(xué)的手腳，為了安全，不敢越雷池一步，降低數(shù)字化實(shí)驗(yàn)效果。因此，培訓(xùn)從更為廣泛的領(lǐng)域入手，以化學(xué)為核心，涉及物理等各個(gè)應(yīng)用學(xué)科，才是學(xué)生掌握數(shù)字化實(shí)驗(yàn)優(yōu)勢(shì)的最佳路徑。通過(guò)這種方法，也能夠有效整合零散的各學(xué)科學(xué)習(xí)模式，培養(yǎng)出更多具有跨學(xué)科、跨領(lǐng)域能力的復(fù)合型人才。

3．鼓勵(lì)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新，降低數(shù)字化實(shí)驗(yàn)難度

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