信息技術在高中化學實驗教學中的具體運用

劉黎麗

關鍵詞：高中化學;實驗;信息技術;教學策略

互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展使得社會生活更加信息化、智能化，也帶來了教育領域的變革。20世紀90年代，國家提出了建設“信息高速公路”的口號，同時也提出了教育信息化的概念?，F(xiàn)代信息技術為教育改革和發(fā)展提供了新的可能性，創(chuàng)新了教學模式，多樣化的教學工具也強化了教學效果。高中化學課程中化學實驗是一種重要內(nèi)容，但是實驗教學的條件受限制，相對于理論教學一直發(fā)展緩慢。而將信息技術與高中化學實驗二者有機結合起來，讓學生很好地把握實驗規(guī)律和實驗結果，全面掌握化學實驗知識，能從根本上提升教學效率和質(zhì)量。

一、信息技術與化學課程整合的優(yōu)勢

（一）有助于增強學生的學習熱情

傳統(tǒng)化學教學中，教學工具有限，因此課堂比較沉悶死板，學生往往無法感覺到實驗的趣味性，對于化學學習的熱情比較低。高中生正處于青春期，喜歡新鮮、有創(chuàng)造力的事物，如果化學課程理論性過強，那么學生對于化學學習就會比較反感。為此，為了保護學生的求知欲，讓他們積極主動學習化學，教師需要將信息技術與化學教學融合起來。化學實驗信息化，實驗更加富有趣味性，學生能夠感受到更加多元、豐富的化學世界，對于化學的學習興趣也更濃，主動探究新知識，有效提高化學學習效率?？傊畔⒓夹g打造的便捷的實驗課堂有助于促進學生發(fā)展多元智力。

（二）提升學生的化學探究能力

高中時期，學生已經(jīng)具備了一定的邏輯思維能力和自主學習能力，化學實驗就是讓學生自主設計、自主操作的一種課程，將學生的手、耳、口、眼、腦各個感官有效調(diào)動起來。但是往往由于條件限制，實驗課程不具備開展條件，導致化學教學局限在理論教學和習題講解方面，學生在課堂上的參與度比較低，從而難以發(fā)展學生的探究能力。而信息技術的應用使得很多難以開展的化學實驗也能方便地展開，產(chǎn)生更加真實有效的化學實驗效果。在虛擬化實驗中，教師不用擔心實驗的安全性問題，同時虛擬實驗節(jié)省實驗材料，能夠節(jié)約教學經(jīng)費，使得化學實驗教學的成本投入也比較低。

二、信息技術在高中化學實驗教學中的具體運用

（一）應用實驗設備，清晰呈現(xiàn)化學實驗現(xiàn)象

在高中化學實驗教學中，因為實驗受周圍環(huán)境、實驗藥劑、實驗儀器、實驗操作等種種條件的限制，很多實驗開展起來難度比較大，或者實驗現(xiàn)象不明顯，進而無法起到應有的教學效果。而有了投影技術，教師就可以應用投影將演示實驗放大給學生展示。應用投影儀放大實驗現(xiàn)象，教師就可以在課堂上演示微型實驗，微型實驗的每一個細節(jié)都在投影儀上被放大，學生們可以觀察得很清楚。又因為微型實驗相比于傳統(tǒng)實驗更清潔，對于實驗藥劑的消耗更少，產(chǎn)生的實驗廢料也比較少，因此還有助于培養(yǎng)學生的綠色化學意識。

例如，在“電解飽和食鹽水”實驗中，電池兩極產(chǎn)生小氣泡，陽極產(chǎn)生淡淡的黃綠色氣體，應用投影儀學生可以很清晰地看到實驗現(xiàn)象，進而能夠通過對比分析得到實驗結論，也就是陽極一端產(chǎn)生氯氣。在實驗結束后，在陰極滴入兩滴酚酞溶液，能觀察到陰極溶液變成紅色，學生得到“陰極附近生成堿性物質(zhì)”的結論，從而更直觀地了解電解飽和食鹽水實驗。

（二）應用仿真實驗軟件，模擬化學實驗錯誤操作

應用信息技術可以更直觀清晰地表達化學知識，信息技術可以動態(tài)化呈現(xiàn)化學實驗操作過程，將各個細節(jié)操作呈現(xiàn)得更加清晰。因為高中化學實驗不少具有一定危險性，需要注意操作細節(jié)。而學生剛剛接觸實驗，對于實驗操作比較生疏，很可能因為操作不當而產(chǎn)生實驗事故。而計算機技術創(chuàng)造了一個虛擬化的實驗空間，將實驗細節(jié)以及操作不當可能產(chǎn)生的問題清晰呈現(xiàn)出來，進而加深學生對于化學實驗的印象。

例如，在“氨與銨鹽”這個實驗中，要制備、收集氨氣并制取氨水。學生在計算機實驗室模擬氨水的制取方法，在實驗操作時，學生可能忘記氨氣在水中有比較大的溶解度，直接將管道插入水中，使得燒杯中的水倒吸進入大試管，很可能導致大試管炸裂的問題。這種錯誤操作導致的炸裂很危險。在計算機實驗室中操作模擬，實驗室可以自動模擬炸裂現(xiàn)象，既讓學生注意到問題，給予他們警示，同時又避免了實驗的危險性。又比如，在稀釋濃硫酸這個實驗中，教師也可以組織學生在實驗室模擬操作，以防液體濺到手上產(chǎn)生危險后果。

（三）運用數(shù)字傳感技術，開展化學實驗定量化研究

在高中化學實驗中，不少實驗反應伴有氣泡產(chǎn)生，為測量氣體的產(chǎn)生量、生成速度，通常會使用活塞被氣體推移的速度、氣球膨脹的速度、加入肥皂水后氣泡的產(chǎn)生速度等，但這些方式知識間接性地測量氣體的產(chǎn)生速度，無法做量化研究。而應用計算機模擬實驗，計算機自動生成實驗數(shù)據(jù)反應量，能夠有效實現(xiàn)量化研究。

例如，在“影響過氧化氫分解反應速率的因素”這個化學實驗中，操作實驗時，首先滴入5mL濃度12%和5mL濃度4%的過氧化氫溶液，再分別滴入等量的0.2mol·L-1氯化鐵溶液，學生一般是通過觀察氣泡的產(chǎn)生速度來估計反應的速率，但有了信息技術的支持以后，學生就可以利用數(shù)字化儀器、氧氣檢測傳感器自動檢測氧氣的產(chǎn)生量，進行量化研究，這樣學生對于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能夠進行更為直觀的觀察，能夠有效調(diào)動學生學習化學的積極性。而在傳統(tǒng)實驗中，學生只能通過肉眼觀察實驗現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)氯化鐵溶液可以用作雙氧水分解的催化劑，進而加快實驗室制備氧氣的速率。

（四）運用仿真實驗軟件，呈現(xiàn)化學微觀反應

隨著教育信息化的發(fā)展，在化學實驗教學中可以應用的教學軟件越來越多樣化，比如，Corel ChemLab、金華科仿真化學實驗室等。這些軟件能夠全程模擬實驗過程，將實驗逼真地呈現(xiàn)出來。盡管仿真實驗與傳統(tǒng)實驗有一定區(qū)別，但是通過全程模擬實驗操作，學生可以清晰地了解實驗儀器的組裝方法、理解實驗原理，并對實驗步驟有更加清晰的認知，進而能夠有效激發(fā)學生學習化學的積極性。

信息技術還能夠將微觀的實驗反應動態(tài)化呈現(xiàn)。因為化學反應是微觀粒子間的重新組合，又因為微觀粒子肉眼不可見，因此導致化學實驗抽象化，而信息技術可以將微觀的化學反應過程清晰具體地呈現(xiàn)出來，將靜止的內(nèi)容動態(tài)化呈現(xiàn)。比如，在“原電池”這一化學實驗中，因為教師可以編制Flash課件，根據(jù)操作按鈕對電流方向、電子流動方向、Zn失去電子轉化為Zn 2+等過程進行演示，便于學生理解。同時，分子運動、化學平衡的建立、化學鍵的生成、生成乙酸乙酯等都可以用多媒體呈現(xiàn)，真正發(fā)揮多媒體教學的作用。

（五）將驗證性實驗轉化為探究性實驗，培養(yǎng)科學探究能力

數(shù)字化實驗儀器攜帶方便，精密度高，有助于量化研究，因此，有了數(shù)字化實驗儀器的支持，探究性實驗能夠更加方便地開展。在課堂上，教師可以應用數(shù)字化實驗儀器將以往的驗證性實驗轉化為探究性實驗，給學生提供更加自由的思考空間，讓他們自主設計實驗，自主操作，并通過實驗現(xiàn)象驗證化學性質(zhì)或者推出實驗結論。

比如，在“pH值對鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕的影響”這個試驗中，首先，教師可以引導學生自主查閱資料，了解pH值對鐵的腐蝕的影響;之后，讓學生自主設計實驗驗證猜想。整個實驗以及驗證的過程有效鍛煉了學生的問題分析能力和假設推理能力，他們應用數(shù)字化實驗儀器將創(chuàng)新性的實驗設計方案操作，一遍又一遍操作實驗，直至找到正確的實驗方案。這有效強化了學生的動手操作、實驗觀察、數(shù)據(jù)收集與整理、歸納與總結的能力。數(shù)字化實驗儀器提供的自由的思考和探究空間，使得新課標理念在化學實驗課程中有效落實，不斷提高學生探究活動興趣，發(fā)展實驗探究能力。

（六）共享數(shù)字化課程資源，突出學生學習主體地位

在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，學習資源共享，學生的學習主體地位進一步突出，教與學的關系得到有效扭轉。線上教學模式能夠突破時間和空間的限制，學生通過現(xiàn)代信息網(wǎng)絡還能從網(wǎng)絡上查找有關于相關的知識內(nèi)容，實現(xiàn)教學資源的共享性。同時，在線上教學平臺的支持下，教師還可以很方便地給學生拓展資料，使得學生能夠了解更豐富的化學知識，進而提高學生學習的積極性，凸顯學生的主體性。

在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，教師可以充分應用線上仿真實驗軟件以及線上豐富的學習資料將學生的學習主體地位凸現(xiàn)出來，引導學生自主查閱資料、自主探究和思考，教師則主要引導學生，適時給學生提供幫助。教師可以在課前發(fā)布線上學習任務，讓學生查閱資料自主思考，并用仿真實驗軟件驗證自己的猜想。尤其對于具有探究性的化學反應而言，通過豐富的教學資源引入以及實驗流程演示，將能夠更好地為推動學生創(chuàng)新思維發(fā)展奠定良好基礎。

三、結語

線上仿真實驗系統(tǒng)、數(shù)字化實驗儀器的應用彌補了傳統(tǒng)實驗的不足，給學生提供了更自由、更智能化的實驗操作平臺，充分激發(fā)了學生操作化學實驗的興趣，對于他們發(fā)展自主學習能力、強化實驗操作能力、團隊合作能力具有重要意義，使得化學實驗教學的效率更高。在應用信息技術開展實驗的過程中，教師需要立足于教學實際，結合教學目標充分發(fā)揮數(shù)字化實驗的優(yōu)勢，讓學生在數(shù)字化實驗中更自由地思考和探究，全面地鍛煉實驗操作能力，逐步提升學生的化學學科核心素養(yǎng)，助力學生更好地學習和發(fā)展。

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