數字化實驗在高中化學學習中的應用

山東省菏澤一中 孫擎龍

數字化化學實驗儀器，通過傳感器、數據采集器等設備的應用，將實驗數據數字化，利用電腦等設備實現信息技術與化學實驗的結合。

一、高中化學數字化實驗的緣起

1．數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字化發展的世界。美國于2000年就開始了數字化學習力量的整合。并將數字化學習資源整合作為學習發展的必然方向。也因此應運而生了數字化學習的概念。本文的數字化實驗在高中化學學習中的應用題旨，就是探索應用數字化實驗方法更好地學習化學的途徑。

2．數字化促使化學學習，學生改變了依賴路徑

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

所以當數字化實驗引入化學學習中時，傳統的依賴對象從老師和教材轉向了包羅萬象的數字化資源、儀器等。因此，數字化實驗條件下的化學學習發展成為“資源使用-自主學習-合作交流-知識創造”的路徑。也就是說基于數字化實驗條件下的化學學習實驗室、虛擬課堂、最優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，學習方式產生了徹底的革新。

二、數字化實驗在高中化學學習中的應用現狀與問題

1．專業數字化實驗設備使用效率低

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

2．高中生數字化實驗操作困難

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

3．數字化實驗培訓非常少

學生參與的數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字化實驗必備技能和知識，由于并不在高考試題范圍內，因此，無論是教師還是學生都不加以重視，導致數字化實驗往往流于設備操作的形式，而忽略了通過數字化實驗獲得化學學習和理解思維的本質性價值。在實際的數字化實驗培訓中，教師抽出很少的課堂時間，主要闡述電氣化設備以及化學實驗設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字化實驗的整個過程，就實現了教學目標。至于學生是否通過數字化實驗產生了實驗創新，既不在教師績效考核范圍內，也與學生學習成績沒有直接的關系。因此，數字化實驗僅僅作為一種手段的革新，沒有開發其作為未來必然化學學習手段的應用價值。雖然，當前很多學校有條件進行更好的數字化實驗，但形式大于本質是數字化實驗的通病。也因此，數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、數字化實驗在高中化學學習中的應用路徑

1．加強校際溝通，提升數字化實驗設備的使用效率

校際溝通最重要的作用是：在數字化實驗方面互通有無。眾所周知，創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新性實驗探究的過程中，無一例外都要遵循“大膽質疑-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新性實驗的嘗試，更樂于通過創新進一步激發化學學習的興趣。但再好的創新性實驗設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，是提升數字化實驗班使用率的有效途徑。同時，在高中之間針對數字化實驗互通有無，不但能夠加強教師數字化實驗教學能力的提升，更能夠幫助高中生通過數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，借助于當前發達的網絡條件，有必要將自己的數字化實驗上傳到網絡，讓更多的學生看到化學學習中“質疑-求證-實驗-分析”的過程。通過數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．加強數字化實驗培訓

當前化學學科的發展已經朝著跨學科、跨領域的方向不斷邁進。要充分掌握數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。在實踐學習過程中，當教師傳授給我們數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，降低數字化實驗效果。因此，培訓從更為廣泛的領域入手，以化學為核心，涉及物理等各個應用學科，才是學生掌握數字化實驗優勢的最佳路徑。通過這種方法，也能夠有效整合零散的各學科學習模式，培養出更多具有跨學科、跨領域能力的復合型人才。

3．鼓勵實驗創新，降低數字化實驗難度

“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字化實驗資源，才能將實驗創新落到實處。越是能夠充分把握數字化實驗，越是對各類數字化實驗資源掌握程度高。因此，高中在現有數字化實驗資源基礎上，先組織小范圍的師生進行實驗創新，在摸索出一條相對成熟有效地模式后，擴大創新范圍。力求數字化實驗資源物盡其用為原則，將實驗創新充分地融入數字化實驗中，為更多的高中生提供有效學習高中化學的途徑和方法。