信息技術(shù)在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的具體運(yùn)用

陳麗

摘 要 在化學(xué)教學(xué)中有效開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更好地培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和動(dòng)手能力，讓學(xué)生在有趣的實(shí)驗(yàn)中收獲知識(shí)。隨著多媒體信息技術(shù)的快速發(fā)展，涌現(xiàn)出各種多媒體課件制作軟件，通過綜合運(yùn)用各類軟件功能，滿足化學(xué)實(shí)驗(yàn)的要求?，F(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用可以為化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供豐富的資源，為教學(xué)提供廣泛的可能性。學(xué)生可以通過虛擬操作，強(qiáng)化對(duì)物質(zhì)和化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程的感知，從而為改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供新思路、新空間。

關(guān)鍵詞 高中化學(xué)；實(shí)驗(yàn)；信息技術(shù)；教學(xué)資源；網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)；仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室；仿真實(shí)驗(yàn)

中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2018）15-0126-03

1 前言

隨著高新科技的快速發(fā)展，社會(huì)生活與工作進(jìn)入信息化、科技化時(shí)代。為了適應(yīng)新時(shí)期的變化，教學(xué)的模式與方式也需要引入數(shù)字信息技術(shù)。20世紀(jì)90年代，隨著信息高速公路的出現(xiàn)，提出信息化教育的概念，通過運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)來適應(yīng)教育改革和發(fā)展的新形態(tài)，創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容和方法，從根本上增強(qiáng)教學(xué)效果。

高中化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，當(dāng)前由于受到實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件的限制，實(shí)驗(yàn)成功率不高。因此，在新時(shí)期，要將信息技術(shù)與高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)二者有機(jī)結(jié)合起來，讓學(xué)生很好地把握實(shí)驗(yàn)規(guī)律和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，全面掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)，從根本上提升教學(xué)效率和質(zhì)量。

2 當(dāng)前高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)存在的問題

在進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，要求學(xué)生參照實(shí)驗(yàn)原理、步驟進(jìn)行。但學(xué)生在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中會(huì)因?yàn)楦鞣N原因使實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)存在諸多問題，引發(fā)故障。儀器選擇不正確，儀器組裝順序錯(cuò)誤，都有可能降低實(shí)驗(yàn)的成功率。此外，高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中以驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)為主，缺少探究性實(shí)驗(yàn)，難以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力以及科學(xué)的實(shí)驗(yàn)操作方法，會(huì)降低學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的積極性和興趣?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)僅僅是形式上的操作，只是對(duì)學(xué)生灌輸知識(shí)，而沒有遵循形成理論、確定結(jié)果、發(fā)散思維的方法來進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。教學(xué)內(nèi)容也只局限在規(guī)定的實(shí)驗(yàn)，即學(xué)生按照事先規(guī)定好的實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果的驗(yàn)證。教師在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的功能定位不明確，沒有做到切實(shí)通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)來促進(jìn)學(xué)生發(fā)展，嚴(yán)重影響到化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果[1]。

3 在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中運(yùn)用現(xiàn)代化信息技術(shù)的可能性

現(xiàn)代信息技術(shù)應(yīng)用于高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，可以為教師提供更加豐富的教學(xué)資源。近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，出現(xiàn)大量先進(jìn)的教學(xué)資源，為化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的資源廣泛共享提供了諸多可能性。網(wǎng)絡(luò)上關(guān)于中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的視頻、課件、文字資料、動(dòng)畫等層出不窮，尤其是經(jīng)常出現(xiàn)在教學(xué)類的網(wǎng)站上。除此之外，學(xué)校也配備大量的化學(xué)實(shí)驗(yàn)光盤和錄像，為教師和學(xué)生提供了更為廣闊的空間，在教學(xué)中可以根據(jù)自己的特點(diǎn)來選擇教與學(xué)的方式和手段。

當(dāng)前，大部分高中配備了多媒體設(shè)備，尤其是校園網(wǎng)的建成，在很大程度上為現(xiàn)代化信息技術(shù)應(yīng)用于化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中提供了更為廣泛的可能。隨著信息化教學(xué)設(shè)備的水平不斷提高、種類日漸豐富，使用現(xiàn)代化的信息化教學(xué)設(shè)備進(jìn)行教學(xué)成為不可阻擋的趨勢(shì)。

在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用信息技術(shù)，一定要注意滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，并且要符合化學(xué)實(shí)驗(yàn)的特征，科學(xué)合理地利用信息技術(shù)，保證學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和質(zhì)量，有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)。信息技術(shù)不只是作為教學(xué)的輔助工具，更能起到改變教學(xué)手段的作用。在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)，可以有效提升學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，人機(jī)互動(dòng)的方式能夠?yàn)閷W(xué)生提供更容易接受的學(xué)習(xí)方式；使開放學(xué)習(xí)成為可能，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的開放性可以讓學(xué)生有效利用網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行相關(guān)信息的查詢，為學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)提供了廣泛的可能性；有助于學(xué)生進(jìn)行協(xié)作學(xué)習(xí)，為學(xué)生提供交流經(jīng)驗(yàn)的平臺(tái)，通過互動(dòng)學(xué)習(xí)不斷提高信息傳播的有效性高。

此外，信息技術(shù)的應(yīng)用強(qiáng)化了理論指導(dǎo)作用。在傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，理論知識(shí)極容易受到教科書的影響，使理論教學(xué)缺乏完整性和系統(tǒng)性。而運(yùn)用信息技術(shù)，可以充分揭示實(shí)驗(yàn)的理論內(nèi)涵，更加科學(xué)地解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

4 運(yùn)用信息技術(shù)改革高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)

信息技術(shù)應(yīng)用于高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，可以起到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、協(xié)調(diào)配合的作用，有效推進(jìn)高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革。信息技術(shù)不只是高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)輔助教學(xué)的工具，更是從根本上改變了傳統(tǒng)教學(xué)手段和方式。傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)采用的教學(xué)資源多為實(shí)驗(yàn)手冊(cè)和教材，而信息技術(shù)可以豐富實(shí)驗(yàn)資源，實(shí)現(xiàn)各種資源的共享，學(xué)生通過虛擬操作，強(qiáng)化對(duì)物質(zhì)和化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程的整體感知，為教學(xué)提供了廣泛的可能性[2]。信息技術(shù)應(yīng)用于高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)。

1）運(yùn)用信息技術(shù)模擬實(shí)驗(yàn)，可以很好地彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件不足的局限性。通過運(yùn)用計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)進(jìn)行逼真的實(shí)驗(yàn)操作，可以為學(xué)生進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)造一個(gè)虛擬的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，同時(shí)可以實(shí)時(shí)提示和演示化學(xué)實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵步驟和重要實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

2）高中化學(xué)課本中有一些操作性較低的實(shí)驗(yàn)，對(duì)于有毒且有害的實(shí)驗(yàn)，無法讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)際操作，在一定程度上影響了教學(xué)效果。而現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用，可以提高學(xué)生獨(dú)立思考的能力，通過模擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)來增加學(xué)生的感性認(rèn)知，通過無害化的化學(xué)實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。

3）信息技術(shù)的應(yīng)用創(chuàng)新了傳統(tǒng)教學(xué)手段，將復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單化，使實(shí)驗(yàn)更加貼近于理論框架，從本質(zhì)上揭示化學(xué)實(shí)驗(yàn)的理論內(nèi)涵，更加科學(xué)地對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行解釋。同時(shí)，在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用信息技術(shù)，可以讓學(xué)生更加自主地進(jìn)行學(xué)習(xí)，便于運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)查詢相關(guān)信息，自主進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，大大提升教學(xué)效率和質(zhì)量[3]。

5 信息技術(shù)在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的具體運(yùn)用

運(yùn)用信息技術(shù)模擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)錯(cuò)誤操作 利用信息技術(shù)可以讓化學(xué)知識(shí)的表達(dá)更具多媒體化。計(jì)算機(jī)多媒體集動(dòng)態(tài)和靜態(tài)信息操作于一身，可以化復(fù)雜為簡(jiǎn)單，化抽象為具體。教師在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中的錯(cuò)誤操作可能會(huì)帶來爆炸等巨大危害，學(xué)生在具體操作時(shí)由于好奇或者疏忽，可能造成難以預(yù)料的實(shí)驗(yàn)事故。而計(jì)算機(jī)多媒創(chuàng)造了一個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)的空間，利用信息技術(shù)模擬操作，可以加深學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)的印象。

如在教學(xué)“氨與銨鹽”這一化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師可以讓學(xué)生結(jié)合“氨與銨鹽”的知識(shí)點(diǎn)來設(shè)計(jì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，其中包括制備氨氣、收集氨氣以及制取氨水；同時(shí)讓學(xué)生在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室中對(duì)氨水的制取進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。學(xué)生在操作中很可能會(huì)忽視氨氣在水中會(huì)具有較大的溶解度，而直接將導(dǎo)管插入水中，這樣就導(dǎo)致燒杯中的水進(jìn)入大試管，出現(xiàn)大試管炸裂的后果，此時(shí)會(huì)因錯(cuò)誤操作而引發(fā)爆炸。

類似的還可以利用Flash來模擬稀釋濃硫酸的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)操作人員誤將水導(dǎo)入濃硫酸，致使液體濺到操作者手上的危險(xiǎn)后果。

運(yùn)用投影技術(shù)增強(qiáng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的演示效果 在進(jìn)行高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，部分實(shí)驗(yàn)由于受到周圍環(huán)境變化、實(shí)驗(yàn)藥物、實(shí)驗(yàn)儀器以及實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ雀鞣N條件的影響，會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)操作難度過大，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，使實(shí)驗(yàn)操作失敗，嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)就是需要通過對(duì)形象的化學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行分析而了解到實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)。利用投影儀開展輔助教學(xué)，也是一個(gè)具有推廣價(jià)值的信息技術(shù)手段，可以有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)演示實(shí)驗(yàn)的缺點(diǎn)和不足，大大提高演示教學(xué)的實(shí)驗(yàn)效率。教師可以利用投影儀進(jìn)行微型實(shí)驗(yàn)，與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相比，投影儀操作簡(jiǎn)單便捷，污染小，能夠節(jié)約藥品，具有較好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

如在進(jìn)行“電解飽和食鹽水”實(shí)驗(yàn)時(shí)，投影儀可以放大實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，便于學(xué)生觀察。通過實(shí)物投影向?qū)W生清晰地呈現(xiàn)陰陽兩極產(chǎn)生的小氣泡，陽極產(chǎn)生淡淡的黃綠色氣體，因此，學(xué)生可以通過對(duì)比得出結(jié)論：陽極會(huì)生成氯氣。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后滴入兩滴酚酞溶液在陰極附近，會(huì)看到陰極溶液變?yōu)榧t色，學(xué)生得到陰極附近生成堿性物質(zhì)的結(jié)論，從而直觀地了解電解飽和食鹽水實(shí)驗(yàn)。

運(yùn)用數(shù)字傳感技術(shù)進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)的定量化展示 在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，很多化學(xué)反應(yīng)都會(huì)生成氣泡，通常會(huì)使用比較活塞移動(dòng)的快慢、氣球膨脹的快慢以及加入肥皂水后氣泡產(chǎn)生的快慢等方法，間接表征氣體產(chǎn)生的快慢，不易進(jìn)行定量化研究。

如在進(jìn)行“影響過氧化氫分解反應(yīng)速率的因素”的化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生只能根據(jù)氣泡產(chǎn)生的快慢來分析反應(yīng)速率的影響因素。但在進(jìn)行“分別加入5 mL濃度12%和5 mL濃度4%的過氧化氫溶液，再分別滴入0.2 mol·L-1氯化鐵溶液，對(duì)氣泡生成的快慢進(jìn)行分析”的化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于對(duì)比實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象無差異性，學(xué)生難以用肉眼對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行觀察，因此，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的結(jié)論為：理論上，氯化鐵可以作為催化劑加速反應(yīng)速率，使試管產(chǎn)生較多的氣泡。

通過這種化學(xué)實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)論難以讓學(xué)生信服，甚至降低學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。運(yùn)用數(shù)字傳感技術(shù)則可以進(jìn)行定量化研究，利用壓強(qiáng)傳感器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，可以對(duì)過氧化氫分解過程中的分解速率以及有無催化劑的氣壓變化情況進(jìn)行準(zhǔn)確直觀分析，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的積極性。

運(yùn)用仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室演示實(shí)驗(yàn) 隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，各類教學(xué)軟件越來越廣泛地應(yīng)用于高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，如Corel ChemLab、金華科仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室等。通過運(yùn)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)M軟件，對(duì)真實(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境進(jìn)行模擬，對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行逼真再現(xiàn)。盡管仿真實(shí)驗(yàn)難以直接培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，但可以全程模擬實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)操作以及實(shí)驗(yàn)儀器，讓學(xué)生通過模擬演示對(duì)實(shí)驗(yàn)原理以及實(shí)驗(yàn)步驟加深認(rèn)識(shí)，有效激發(fā)學(xué)習(xí)化學(xué)的積極性。

此外，利用信息技術(shù)還可以模擬化學(xué)反應(yīng)原理?；瘜W(xué)反應(yīng)是對(duì)微觀粒子間的重新組合，由于微觀粒子具有抽象性，難以對(duì)化學(xué)反應(yīng)原理進(jìn)行解釋。通過利用信息技術(shù)可以將抽象的化學(xué)現(xiàn)象變得具體，使靜止內(nèi)容動(dòng)感化。如在教學(xué)“原電池”的化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師可以編制Flash課件，根據(jù)操作按鈕對(duì)電流方向、電子流動(dòng)方向、Zn失去電子轉(zhuǎn)化為Zn2+等過程進(jìn)行演示，便于學(xué)生理解。同時(shí)，分子運(yùn)動(dòng)、化學(xué)平衡的建立、化學(xué)鍵的生成、生成乙酸乙酯等都可以運(yùn)用動(dòng)畫模擬進(jìn)行操作。

6 結(jié)語

綜上所述，高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)以其豐富的內(nèi)涵在化學(xué)教學(xué)中扮演著重要角色。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，信息技術(shù)被越來越廣泛地應(yīng)用于高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。教師要重視創(chuàng)新化學(xué)實(shí)驗(yàn)，努力培養(yǎng)學(xué)生的觀察力和動(dòng)手操作能力，大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提升。這既是新課改的要求，也是推動(dòng)教育改革的必然要求。

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