数字化实验在高中化学学习中的应用

山东省菏泽一中 孙擎龙

数字化化学实验仪器，通过传感器、数据采集器等设备的应用，将实验数据数字化，利用电脑等设备实现信息技术与化学实验的结合。

一、高中化学数字化实验的缘起

1．数字化实验室高中化学学习的必然方向

前人很早就确定了信息化时代是一个数字化发展的世界。美国于2000年就开始了数字化学习力量的整合。并将数字化学习资源整合作为学习发展的必然方向。也因此应运而生了数字化学习的概念。本文的数字化实验在高中化学学习中的应用题旨，就是探索应用数字化实验方法更好地学习化学的途径。

2．数字化促使化学学习，学生改变了依赖路径

传统的化学学习过程中，我们经常要依赖老师或者是教材，才能够真正做到化学成绩的优异。但实际上在信息还没有发展到今天如此规模时，“书读百遍，其义自见”是有科学依据与理论支持的。传统化学学习，通过大量的死记硬背，基本就能够适应应试教育的要求。但活学活用化学知识，还有很长的路要走。

所以当数字化实验引入化学学习中时，传统的依赖对象从老师和教材转向了包罗万象的数字化资源、仪器等。因此，数字化实验条件下的化学学习发展成为“资源使用-自主学习-合作交流-知识创造”的路径。也就是说基于数字化实验条件下的化学学习实验室、虚拟课堂、最优秀的课程讲授等资源无处不在。这极大地便利了高中生化学学习的主动性与有效性，学习方式产生了彻底的革新。

二、数字化实验在高中化学学习中的应用现状与问题

1．专业数字化实验设备使用效率低

当前依据高中数字化实验设备使用状况来看，只有在上实验课的时候，学生才能够真正接触到数字化设备。而现行教材中的很多实验方法仍旧沿用最原始的实验手段，使得数字化实验设备使用效率低。学生接触时间少的情况下，以教材和老师为核心的传统化学学习方法没有彻底改变。对于广泛而深入的数字化资源没有充分利用。

2．高中生数字化实验操作困难

在数字化实验中，首先要转变观念的是教师。这种自上而下的数字化实验革新本身需要教师改变传统实验教学模式，并探索出一条适合高中生化学学习的数字化实验教学方法，但由于教师数字化实验操作往往注重经典实验案例，忽视数字化实验设备的充分应用，因此，数字化实验与教材的结合程度较低。这进一步导致创新实验开发能力不足，使学生通过数字化实验看到的依旧是传统教学的操作方式。

3．数字化实验培训非常少

学生参与的数字化实验培训在实际中仅仅为教师课堂临时讲授，对于每一位学生是否掌握数字化实验必备技能和知识，由于并不在高考试题范围内，因此，无论是教师还是学生都不加以重视，导致数字化实验往往流于设备操作的形式，而忽略了通过数字化实验获得化学学习和理解思维的本质性价值。在实际的数字化实验培训中，教师抽出很少的课堂时间，主要阐述电气化设备以及化学实验设备可能带来的风险性，在安全第一的原则下，学生只要能够操作数字化实验的整个过程，就实现了教学目标。至于学生是否通过数字化实验产生了实验创新，既不在教师绩效考核范围内，也与学生学习成绩没有直接的关系。因此，数字化实验仅仅作为一种手段的革新，没有开发其作为未来必然化学学习手段的应用价值。虽然，当前很多学校有条件进行更好的数字化实验，但形式大于本质是数字化实验的通病。也因此，数字化实验培训更加的稀缺，学生和教师都没有机会通过培训受益。

三、数字化实验在高中化学学习中的应用路径

1．加强校际沟通，提升数字化实验设备的使用效率

校际沟通最重要的作用是：在数字化实验方面互通有无。众所周知，创新性实验不是一朝一夕能够诞生的，任何一位高中生在做出创新性实验探究的过程中，无一例外都要遵循“大胆质疑-小心求证”的路径，因此，那些对高中化学学习兴趣极为浓厚的学生，不但乐意付出更多的时间进行创新性实验的尝试，更乐于通过创新进一步激发化学学习的兴趣。但再好的创新性实验设想需要进行实践的检验，因此，开展不同高中之间的化学兴趣小组间的交流，是提升数字化实验班使用率的有效途径。同时，在高中之间针对数字化实验互通有无，不但能够加强教师数字化实验教学能力的提升，更能够帮助高中生通过数字化实验将化学学习落实到实践检验真理的高度。

与此同时，无论是教师还是学生，借助于当前发达的网络条件，有必要将自己的数字化实验上传到网络，让更多的学生看到化学学习中“质疑-求证-实验-分析”的过程。通过数字化实验将更有效地化学学习方法和方式传递给广大师生。

2．加强数字化实验培训

当前化学学科的发展已经朝着跨学科、跨领域的方向不断迈进。要充分掌握数字化实验毋庸置疑需要高中生在物理、语文等各个学科方面都有一定的造诣，否则就单纯的安全性问题培训也无法良好实现。在实践学习过程中，当教师传授给我们数字化实验安全知识时，如果不懂得基本的电学类知识，这样的安全培训会束缚住一些同学的手脚，为了安全，不敢越雷池一步，降低数字化实验效果。因此，培训从更为广泛的领域入手，以化学为核心，涉及物理等各个应用学科，才是学生掌握数字化实验优势的最佳路径。通过这种方法，也能够有效整合零散的各学科学习模式，培养出更多具有跨学科、跨领域能力的复合型人才。

3．鼓励实验创新，降低数字化实验难度

“工欲善其事，必先利其器”。只有老师和学生充分掌握了各类数字化实验资源，才能将实验创新落到实处。越是能够充分把握数字化实验，越是对各类数字化实验资源掌握程度高。因此，高中在现有数字化实验资源基础上，先组织小范围的师生进行实验创新，在摸索出一条相对成熟有效地模式后，扩大创新范围。力求数字化实验资源物尽其用为原则，将实验创新充分地融入数字化实验中，为更多的高中生提供有效学习高中化学的途径和方法。