淺探中學(xué)化學(xué)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)

韋艷蓉

【摘要】以現(xiàn)有文獻(xiàn)為基礎(chǔ)進(jìn)行研究，對(duì)中學(xué)化學(xué)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)狀進(jìn)行了剖析，并提出其存在的問(wèn)題，并對(duì)今后的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)應(yīng)用提出建議。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字化 實(shí)驗(yàn) 中學(xué)化學(xué)

【中圖分類(lèi)號(hào)】G633.8 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2017）49-0173-02

《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》指出：“信息技術(shù)對(duì)教育發(fā)展具有革命性影響，必須予以高度重視。推進(jìn)數(shù)字化校園建設(shè)，引進(jìn)國(guó)際優(yōu)質(zhì)數(shù)字化教學(xué)資源?！被趥鞲衅鞯挠?jì)算機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和基于計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理軟件的計(jì)算機(jī)建模和圖像分析等技術(shù)是開(kāi)展中學(xué)化學(xué)探究教學(xué)的兩大技術(shù)支撐，也是中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)面向現(xiàn)代化的一條途徑。

1.相關(guān)概念

數(shù)字化 （Digital Information System）實(shí)驗(yàn)指使用傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計(jì)算機(jī)等數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)曾經(jīng)被稱(chēng)為：手持技術(shù)、傳感器實(shí)驗(yàn)、DIS實(shí)驗(yàn)，是信息技術(shù)應(yīng)用于化學(xué)教學(xué)的重要平臺(tái)。

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室是一般由傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)及相關(guān)數(shù)據(jù)處理軟件等構(gòu)成的測(cè)量、采集、處理設(shè)備和與之配套的相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)儀器裝備組成的實(shí)驗(yàn)室。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室是信息技術(shù)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程整合的重要載體。

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的意義和價(jià)值來(lái)源于其超越人體感官的功能、數(shù)據(jù)化信息化的作用方式和互聯(lián)網(wǎng)的思維邏輯。具體體現(xiàn)在感官的衍伸、表征的多元、數(shù)據(jù)的可靠、處理的科學(xué)、觀念的更新。傳感技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的合理使用，成為化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一種十分有用的輔助手段。

2.存在問(wèn)題

一是技術(shù)維度。目前的傳感器無(wú)論是在數(shù)量，質(zhì)量上還是功能上還遠(yuǎn)不能適應(yīng)社會(huì)需要。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)成本比較高，加之一些傳感器的保存要求較高，使用壽命有限，造成教育資金的極大浪費(fèi)。對(duì)學(xué)生而言，利用傳感器采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，只是簡(jiǎn)單的進(jìn)行開(kāi)始和停止實(shí)驗(yàn)的操作，不利于學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)。對(duì)教師而言，我國(guó)中學(xué)教育普遍存在升學(xué)壓力，一線(xiàn)教師無(wú)暇對(duì)這樣新型工具進(jìn)行認(rèn)識(shí)和研究。缺少一線(xiàn)教師的參與，那么現(xiàn)在的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)技術(shù)還未真正針對(duì)老師的需求所開(kāi)發(fā)，還未最符合老師的想法。

二是文化維度。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的有效應(yīng)用問(wèn)題，是如何將傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)完美的整合的問(wèn)題。比如pH傳感器可以直接讀出精確的酸堿度，那么是不是可以不再使用pH試紙？氧氣傳感器可以直接測(cè)定空氣中氧氣的含量，那么是不是可以不再使用紅磷的燃燒？

三是政策維度。至今為止，國(guó)家還未出臺(tái)教育行業(yè)的中學(xué)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)用書(shū)，制定實(shí)驗(yàn)大綱，儀器配備標(biāo)準(zhǔn)等。

3.建議

不管有多大的爭(zhēng)論，發(fā)展已勢(shì)不可擋。

一是加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的研究。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)儀器中最關(guān)鍵的部件是傳感器，傳感器的現(xiàn)狀各不相同，這就需要開(kāi)發(fā)一些相應(yīng)的配套儀器。已經(jīng)有了一些成果，還需更多的創(chuàng)新。

二是加深對(duì)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的整合。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充、拓展、深化而絕不是替代。在化學(xué)教學(xué)中把傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)和數(shù)字化實(shí)驗(yàn)割裂和對(duì)立，在理論上是錯(cuò)誤的，在實(shí)踐中也是有害的。要揚(yáng)長(zhǎng)避短，視實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩ㄈ∩醾鹘y(tǒng)實(shí)驗(yàn)還是數(shù)字化實(shí)驗(yàn)。保留傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方式的精華的前提下發(fā)揮數(shù)字化實(shí)驗(yàn)方式的特點(diǎn)。

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用要與教學(xué)需要、能力培養(yǎng)、素養(yǎng)提高結(jié)合。例如九年級(jí)化學(xué)“空氣中氧氣含量測(cè)定”、實(shí)驗(yàn)，其實(shí)原理中抽象的氣壓變化是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。利用氣體壓力傳感器檢測(cè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的氣壓變化，通過(guò)測(cè)得紅磷燃燒前后集氣瓶?jī)?nèi)的氣體壓強(qiáng)，進(jìn)而求得空氣中氧氣含量，有助于學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的深入理解。紅磷在燃燒時(shí)，當(dāng)氧氣含量低到一定程度時(shí)，燃燒的紅磷就會(huì)熄滅。利用氧氣傳感器可以測(cè)定，容器中是否有氧氣剩余，還有多少，是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的有益補(bǔ)充 。

三是加快實(shí)驗(yàn)裝備的步伐。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研制，要充分了解中學(xué)化學(xué)教學(xué)內(nèi)容和要求，了解新課標(biāo)，更要有化學(xué)科學(xué)修養(yǎng)。配備和完善硬件設(shè)施及其應(yīng)用軟件。除了關(guān)注配套儀器的研制與創(chuàng)新，還要關(guān)注實(shí)驗(yàn)資料的配備，包含了教學(xué)影片、教學(xué)案例以及實(shí)驗(yàn)資料光盤(pán)等，另外可以鼓勵(lì)一線(xiàn)教師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)材料的自主研發(fā)。

我們已經(jīng)走在數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的路上，而且速度越來(lái)越快，但前面的路還很長(zhǎng)，開(kāi)展數(shù)字化實(shí)驗(yàn)不是目的，應(yīng)用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)更好的教學(xué)和育人才是目的。

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