數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在高中化學(xué)教學(xué)中應(yīng)用的研究

王建

摘要：目前我國(guó)化學(xué)教育領(lǐng)域中數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的研完成果比較多，但是真正在高中化學(xué)教學(xué)中進(jìn)行使用并不是很多。化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目前大多數(shù)還采用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，但是相比于傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法，數(shù)字化化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式更加精準(zhǔn)。不過(guò)實(shí)際的應(yīng)用率不高，當(dāng)然在化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中使用數(shù)字化教學(xué)也是有一定缺陷的，這就要求化學(xué)實(shí)驗(yàn)課老師根據(jù)實(shí)際的課程需要對(duì)教學(xué)模式進(jìn)行變化，讓實(shí)驗(yàn)的效果達(dá)到最佳狀態(tài)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中學(xué)習(xí)更多的知識(shí)。本文主要針對(duì)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在高中化學(xué)教學(xué)中的一些應(yīng)用策略進(jìn)探究，希望可以提高高中化學(xué)教學(xué)的效率以及教學(xué)的效果。

關(guān)鍵詞：高中教育;化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué);數(shù)字化實(shí)驗(yàn);應(yīng)用策略

信息技術(shù)的生活化使得教育領(lǐng)域也發(fā)生了巨大的變化，很多信息及技術(shù)開始走進(jìn)一些平常都觸及不到的地方，比如實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域。實(shí)驗(yàn)是一種集合了知識(shí)以及動(dòng)手能力的實(shí)踐活動(dòng)，在一些特定知識(shí)的教導(dǎo)上面擁有課堂無(wú)法比肩的優(yōu)勢(shì)。高中的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)于化學(xué)學(xué)習(xí)來(lái)講是十分重要的，高中學(xué)生對(duì)于化學(xué)的接觸時(shí)間并不是很長(zhǎng)，正是培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科思維以及學(xué)科興趣的關(guān)鍵時(shí)期，因此高中的化學(xué)實(shí)驗(yàn)相對(duì)來(lái)講比較簡(jiǎn)單，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣更為注重。所以很多高中化學(xué)教師在進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的時(shí)候一般采用傳統(tǒng)的化學(xué)教學(xué)模式，并不會(huì)使用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的方法。隨著科技的進(jìn)步，實(shí)驗(yàn)的器材也在發(fā)生著天翻地覆的變化，高中作為化學(xué)學(xué)習(xí)打基礎(chǔ)的階段，自然在教授學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)的操作同時(shí)也需要教授學(xué)生基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的操作。數(shù)字化的實(shí)驗(yàn)器材的操作不像是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)器材比較粗放，在一些細(xì)節(jié)上需要十分的注意，只有學(xué)生學(xué)會(huì)了最先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)器材才可以為未來(lái)的繼續(xù)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

1應(yīng)用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)

雖然現(xiàn)在所有的高中都配備了化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，但是真正能進(jìn)行運(yùn)行的實(shí)驗(yàn)室并不是很多，尤其是在一些偏遠(yuǎn)山區(qū)或者是經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)的地區(qū)高中的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室知識(shí)作為學(xué)校的必備設(shè)施，而不是授課設(shè)施。而且這些設(shè)施都比較老了，在一些較為危險(xiǎn)實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐中很可能會(huì)出現(xiàn)安全問(wèn)題。就比如說(shuō)在false=

false的實(shí)驗(yàn)中，會(huì)生成二氧化硫的有毒氣體，為了保障學(xué)生以及教師的生命安全以及實(shí)驗(yàn)安全，高中的實(shí)驗(yàn)室必須配備相應(yīng)的通風(fēng)設(shè)備。但是很多學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室都是由教室改裝而來(lái)，只進(jìn)行了簡(jiǎn)單的水電鋪設(shè)，并沒(méi)有進(jìn)行通風(fēng)設(shè)備的安裝。而使用數(shù)字化的實(shí)驗(yàn)設(shè)施，可以將這個(gè)問(wèn)題徹底解決，并且還可以降低實(shí)驗(yàn)操作中的一些失誤和問(wèn)題，降低學(xué)生們的操作難度。

利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的模式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不但可以降低教師的工作量而且在一些關(guān)鍵數(shù)據(jù)上記錄上會(huì)更加的準(zhǔn)確，并且在進(jìn)行操作中的過(guò)程中如果出現(xiàn)操作失誤那么數(shù)字化儀器不會(huì)顯示正確的數(shù)值，這有利于學(xué)生對(duì)于自己操作失誤的糾正。而且對(duì)于學(xué)生來(lái)講尤其是高中生來(lái)講相比與以前傳統(tǒng)的玻璃儀器，數(shù)字化的儀器設(shè)備能很好地引起學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣，吸引了他們的注意力。

2應(yīng)用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的缺陷

雖然數(shù)字化實(shí)驗(yàn)擁有種種優(yōu)勢(shì)但是其也存在很多的弊病，主要包括：

2.1器材昂貴

相比于傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)的玻璃器材，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)儀器的幾個(gè)就昂貴很多，并且數(shù)字化的器材是根據(jù)品牌來(lái)確定其質(zhì)量的。傳統(tǒng)的玻璃器儀器因?yàn)橛幸粋€(gè)具體的標(biāo)準(zhǔn)，因此一些大的廠家和小廠家之間的儀器質(zhì)量以及精準(zhǔn)度方面的差距并不是很大，但是數(shù)字化儀器因?yàn)槊恳粋€(gè)廠家設(shè)施時(shí)其用的各種模塊和算法不一樣，因此也就導(dǎo)致了很多器材的質(zhì)量是不一樣的，而且在精準(zhǔn)度方面也有很大的差距，有時(shí)因?yàn)槟承?shí)驗(yàn)條件的不具備也可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確。

2.2實(shí)驗(yàn)條件苛刻

傳統(tǒng)的玻璃化學(xué)實(shí)驗(yàn)器材，在使用過(guò)后用清水沖洗然后瀝干即可下次使用。但是數(shù)字化的儀器設(shè)備需要放置在專門的位置以及專門的放置場(chǎng)所，并且放置的姿勢(shì)也是有一定的規(guī)則，這就導(dǎo)致了在實(shí)驗(yàn)中需要很多的細(xì)節(jié)，這對(duì)于高中生來(lái)講是比較苦難的。畢竟他們并沒(méi)有接觸過(guò)很多的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，在很多方面根本就沒(méi)有多少經(jīng)驗(yàn)，因此在拿放儀器的時(shí)候往往會(huì)觸碰不該觸碰的地方，進(jìn)而可能導(dǎo)致數(shù)字化儀器出現(xiàn)校準(zhǔn)失效的情況，失去了使用價(jià)值。

3數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用策略

3.1結(jié)合使用

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)中，很多儀器會(huì)將處理好的數(shù)據(jù)進(jìn)行呈現(xiàn)，所以學(xué)生一般都不會(huì)使用筆進(jìn)行計(jì)算，這很好的將計(jì)算中的誤差給消除了。并且利用計(jì)算機(jī)得到的數(shù)據(jù)可以很快并且準(zhǔn)確的得到實(shí)驗(yàn)的結(jié)論，這有利于學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)的知識(shí)和掌握相關(guān)的技能。但是現(xiàn)在高中根本就無(wú)法做到這個(gè)實(shí)驗(yàn)方式的普及，所以教師應(yīng)該將數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的方式和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法結(jié)合起來(lái)，在一些關(guān)鍵數(shù)據(jù)的采集和計(jì)算上面要求學(xué)生進(jìn)行自己計(jì)算，這樣有助于學(xué)生對(duì)于其中原理和計(jì)算方法的掌握，計(jì)算機(jī)也會(huì)有相應(yīng)的結(jié)果，學(xué)生們可以進(jìn)行對(duì)比。如果誤差較小那就說(shuō)明計(jì)算正確，學(xué)生們有掌握了一個(gè)計(jì)算的方法，而如果誤差較大的話，那么學(xué)生應(yīng)該進(jìn)行反思，對(duì)其中的錯(cuò)誤進(jìn)行糾正，這樣提高了學(xué)生獨(dú)立思考以及應(yīng)對(duì)問(wèn)題的能力。

比如在人教版高中化學(xué)教材《合成氨》的學(xué)習(xí)中，有一個(gè)關(guān)于氨的制取試驗(yàn)，用到的原材料是false和false，在兩種物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)的過(guò)程中會(huì)有氣體產(chǎn)生，但是在真正的實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的氣體無(wú)色的，并且還易溶于水。所以教為了讓學(xué)生們可以更加直觀的看到反應(yīng)現(xiàn)象，應(yīng)該將溶有氨氣的水進(jìn)行加熱，使得氨氣通過(guò)熱氣逸散出來(lái)，當(dāng)聞到氨氣的味道之后學(xué)生們對(duì)于實(shí)驗(yàn)的真實(shí)效果會(huì)有一個(gè)很好的感知。通過(guò)這種方式可以讓數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的效果最大化，并且學(xué)生也可以對(duì)氨氣形成更加直觀的影響和了解。

3.2轉(zhuǎn)變教學(xué)理念

傳統(tǒng)的高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)一般是教師先對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行講解，然后在進(jìn)行先關(guān)的演示，再然后就是學(xué)生們自行進(jìn)行試驗(yàn)了，至于學(xué)生在操作實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中是否會(huì)得知識(shí)很多教師都不會(huì)理會(huì)。但是隨著數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的引進(jìn)，教師需要對(duì)學(xué)生的操作進(jìn)行實(shí)時(shí)的觀察和指導(dǎo)，確保儀器安全以及實(shí)驗(yàn)安全，所以高中化學(xué)教師應(yīng)該將原先的教學(xué)理念轉(zhuǎn)變過(guò)來(lái)，積極的參與到學(xué)生的實(shí)驗(yàn)中去，為學(xué)生解答各種疑問(wèn)。比如在學(xué)習(xí)人教版高中化學(xué)教材《不同價(jià)態(tài)含硫物質(zhì)的轉(zhuǎn)化》學(xué)習(xí)中，教師可以讓學(xué)生在試驗(yàn)的過(guò)程中對(duì)于不同價(jià)態(tài)的硫物質(zhì)進(jìn)行觀察，然后通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)而掌握硫從二價(jià)變?yōu)槿齼r(jià)，或者三價(jià)變?yōu)槎r(jià)的現(xiàn)象變化，以及其中會(huì)產(chǎn)生什么多余的物質(zhì)等等。

3.3精準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)

傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)在進(jìn)行的時(shí)候，對(duì)于時(shí)間的把握度、器材的完備程度以及操作的優(yōu)秀程度都有一定的要求，如果其中某一項(xiàng)出現(xiàn)錯(cuò)誤那么就會(huì)造成實(shí)驗(yàn)的失敗和數(shù)據(jù)的不完善。在一般的高中實(shí)驗(yàn)中一些操作難度比較高的實(shí)驗(yàn)，能得到完整數(shù)據(jù)的可能就只有幾組同學(xué)，剩下的小組全部因?yàn)楦鞣N各樣的原因造成了實(shí)驗(yàn)的失敗。而數(shù)字化實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的過(guò)程中使用的是數(shù)字化的儀器，雖然對(duì)于細(xì)節(jié)注重比較多，但是只要細(xì)心就沒(méi)有太大的問(wèn)題，而且還降低了操作的難度，至于對(duì)時(shí)間的把握則完全由計(jì)算機(jī)來(lái)接管，這就大大的減少了實(shí)驗(yàn)失敗的很多因素。比如說(shuō)在酸溶液false的變化實(shí)驗(yàn)中，計(jì)算機(jī)和false計(jì)鏈接，每一次false值的變化就會(huì)有一次數(shù)據(jù)的記錄，在多組數(shù)據(jù)之后在計(jì)算機(jī)的屏幕上就會(huì)顯示出一條酸度變化的曲線。利用這條曲線學(xué)生們可以對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容又很深刻的把握，并且提高了酸堿方面的知識(shí)掌握度。

4結(jié)語(yǔ)

總而言之，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)并不能替代傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，但是卻是傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要補(bǔ)充手段，只有通過(guò)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式才可以將實(shí)驗(yàn)教學(xué)的最大效果釋放出來(lái)，提高學(xué)生的知識(shí)深度和廣度。