信息技术在中学化学实验教学中的应用

发布时间：2020-05-29 07:52:37 来源：文档文库

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信息技术在中学化学实验教学中的应用

常德市西湖区第一中学

摘　要

化学实验是中学化学教学中最重要的组成部分，由于实验条件的限制，部分化学实验的科学性、直观性、探索性和操作性等特点在教学中未能真正体现，使现有部分实验不能完全地发挥其教学作用。而现代信息技术应用于化学实验教学中，可克服实验条件的限制，提高化学实验的可见度，增加化学实验的时效性，保障化学实验的安全性，加强学生实验操作的规范性，创造学生进行实验设计的条件，丰富学生的实验知识等，以期最大限度地发挥实验的作用,提高学生学习化学实验的兴趣。

关键词：化学实验、化学网络实验、多媒体课件

本文根据笔者及同行从2007年11月开始承担省级课题《利用网络环境提高高中学生化学实验的兴趣》进行高中化学网络实验教学的探索,近几年来在化学网络实验教学实践中的一些经验和体会,以化学课程和信息技术的整合的理论为基础,总结了信息技术在化学实验教学应用的一点体会。

我们进行化学信息技术在化学实验教学一般包括录像、视频技术，计算机多媒体课件和网络技术在化学实验教学等几方面。现就以下几方面在实验教学中的应用进行探索和研究。

一、录像、视频技术在化学实验教学中的应用

（一）、加强演示实验的时效性

有些演示实验的全过程需要较长的时间，且伴随着一些无关紧要的实验现象，干扰学生正常观察实验现象，影响实验的效果。由于学生课堂学习时间是有限的，要让学生在有限的时间内尽可能多地获得信息，给予学生的信息要有选择，使学生观察到的现象对所需习得知识有价值。因此，采用摄像、剪辑技术，对实验的全过程进行加工，既为学生提供实验的全过程，又突出重要的实验现象，同时也不失实验的真实性。例如，高中化学中石油的分馏等实验可采用此技术在课堂上播放，大大增强演示实验的时效性。当学生在很短的时间内看到分馏的全过程，不仅对分馏要领理解，而且对蒸馏与分馏概念的理解更深刻。

（二）、保障演示实验的安全性

中学化学实验教学中有些实验具有一定的危害性和危险性，在课堂上无法实地演示，借助于录像教学，既保证了学生的安全和保护环境，又达到良好的教学效果。同时，通过录像技术，还可以对实验中的错误操作引起的危害进行真实再现，以引起学生的重视，帮助学生掌握正确的实验操作步骤和操作技能。例如：浓硫酸的稀释实验，课堂上一般演示正确的操作，对不正确的操作进行讲解，通过录像对浓硫酸滴入水中放出大量热量使酸液飞溅现象进行演示，使学生加深对这一知识点的理解；加热胆矾晶体实验，把试管口没有向下倾斜，水流入试管底部，白色的无水硫酸铜又变成蓝色，使实验失败，然后把这一过程拍成录像。这样教学不仅使学生掌握了硫酸铜晶体与无水硫酸铜之间的相互转换，更让学生体会到正确的实验装置对实验成功的作用。

（三）、加强学生实验操作的规范性

学生实验是学生学会实验基本技能的最有效途径。对一些操作较复杂的实验，通过录像对学生进行正确、规范的指导，避免了因教师演示需较长时间的缺陷。例如，对高三学生实验基本操作的复习中“取、量、热、装、洗”的教学，可采用录像技术进行演示，同时对操作注意点进行局部放大、停顿、旁白介绍，使学生不仅能理解“为什么这样操作”，更能体验正确的操作，对学生最终学会这些操作提供保证。

高速或缓慢的摄像技术和放像的快、慢、倒等功能，不仅可以使学生缓慢地看到快速的变化，还能使学生快速地观察到缓慢的变化，让学生迅速感知不易观察到的实验细节，提高学生观察的敏捷性，同时缩短了教学时间，增加了演示实验的时效性，提高了教学效益。摄像、放像技术还可以显示较复杂的化工生产过程，使抽象的教学内容直观化，便于学生对这类知识的理解和掌握。对一些价格昂贵的实验、危险性大的实验、要求较高的操作技术或装置复杂的实验也可以借助教学录像来完成，保证演示实验的安全性，加强了学生实验操作的规范性。

二、计算机多媒体课件在化学实验教学中的应用

多媒体课件在化学实验教学中的运用的研究，我们通过反复探索、实践、对比，确定出以下几种情况：

　　确定选择多媒体课件的几种类型：一是演示实验。二是实验操作中分解组合模拟。三是实验中化学原理分析。四是对习题中的综合实验设计、创造。五是实验批判与评价等。

　　确定选择实验课件来源是：高中化学课本中的187个演示实验；50个学生实验；各层次不同能力要求的自创实验、设计实验、实验评价与改进、综合实验等。

　　确定选择多媒体课件课件使用方式：一是与实物实验并用，很好地为实体实验加深印象。二是对实物实验的补充，主要适用于微观变化的动态难以在宏观中展示；有的实验现象微弱；综合组装实验等。三是独立使用多媒体模拟演示实验。它适用于分析实验原理；内容多、战线长、涉及面广的实验；微观变化宏观反应；逻辑抽象想象太强；理论与实际实验中有很大跨度等等类别实验。在模拟实验中，要求要以新的视觉，作用于学生感官，显新奇、神异，但不失科学性。扣住教学原则，认知理论心理学，能有效调动学生积极思维，拓展视野，兴奋神经，引起学生极强的专注，极大的兴趣，看后久久回味。

　　确定选择多媒体课件课件的来源：一是重点放在充分利用现有条件下的网络信息资源素材库和教学软件中。根据不同教学情境的需要，有的直接使用，有的根据该实验的特点，加以增、删、改后使用；二是自己设计制作课件。通过集体共谋，论证出可行性，在实验中那些问题该发展？那个地方该改进？选择什么样的内容？做出什么风格的课件，都在教研会上，大家积极献策献力，以求模拟实验具有客观性、在现真实性、包容性，引起深层思考，由此架起抽象顿悟的桥梁。

　　实物实验展示的是立体化。实验现象偶而会出现始料未及的复杂多变，以事实胜于雄辩的亲身感，会激起学生思维的一种亲近感。但它要受空间距离不同，导致对实验观察有影响，由反应快慢又多受时间制约。多媒体技术，形成的模拟实验课件，虽有声、形、图、动画毕竟在银屏上是流动的一副平面画。对实体有所矫正，导致颜色偏差，体现了设计者主观性，表现不出实体实验的多重困难，多向复杂。但它有利于控制时间，指向性强，便于大家观看和操作。因此在用多媒体设计模拟实验中，我们有清醒的认识，任何课件实验代替不了实体实验，它不是实验教学的万能，只是一个补充释译，通过对实验模拟、虚拟促进对实验的发明创造。

　　确定选择多媒体课件的原则是：必有实效性，遵循教学规律及教改的发展方向，要体现学生认知规律，唤起学生的内在学习动力（需要、兴趣、信心），提升主动探求的欲望和动力，在学习中获得体验。注重潜在能力的挖掘，关注全方位学生发展，注重知识结构，使学生自主学习空间增大；能提供师与生、生与生积极有效互动、实现沟通、共享、形成智慧的流动场相互促进。能有效组织控制创造本学科结构知识学习的课堂动态的生成。关注学生探究发现创造性占有的过程，使其在掌握分析化学实验的成败、知识结构、运用能力中，增强参与性、反思性、开方性，执着与责任感，在置疑中体现严谨、成熟富有批判性、创造性科学素养。

　　确定选择多媒体课件要领是：一是转换反应的速度。根据有的实验反应瞬间即成，如Cl2与H2混和光照反应刹那间就完成，观察者很难捕捉到过程现象，像这种实验可通过课件模拟实验，减缓反应速度，帮助理解反应原理的分析。有的反应需要一定的时间，如乙烯的制取，多糖的水解等等，这些需要课件中化慢为快，给学生以更多的自主空间去探讨。

　　二是化危为安。有的实验毒性很大，产生气体污染也严重；气体制取实验、性质实验战线拉得过长，很容易出现不安全隐患。如氯气制取，除杂、干燥、性质，尾气处理等综合实验；如石蜡裂化，所需时间长，裂化的产物检验现象不明显，如果用违反操作引起高锰酸钾溶液倒吸在反应容器里褪色现象很明显，但又怕实验事故发，像这类实验都可以用课件模拟实验来阐明。

　　三是化微观为宏观，微量夸大化。在有的实验中微观粒子流动不可视的，为了促使形象思维上升到抽象思维，需要建构一个使学生认知过度的思维平台，如原电池中微观的电子流流向，阴、阳离子流向，电子互换；弱电解质的电离平衡过程展示都需要通过多媒体模拟实验课件用上述观点来完成。还有反应速度慢，浓度极低，生成量太少，而影响定性实验分析，也需通过课件实验将微量聚合造形夸大。如碳酸氢钠加入氯水；分析反应速度变化如盐酸与锌反应中加入大量醋酸钠观看反应中汽泡产生，实体很难观察到，通过课件实验会历历在目。

　　四是化无形为有形。此法适用于气体制取、除杂、性质尾气处理综合实验气体流向及变化分析；演示倒吸可能产生的危害；分析实验中的化学原理。如苯酚与农溴水反应在分析旧健裂新健产生无形变化化为有形促使学生理解能力增强。

　　五是化难为易。此法适用于讨论实验装置的系列衍变；不同气体用不同装置制取的辨析；综合装置的设计与变迁；讨论某气体收集由排气法转移到排水法，拓展转移到防倒吸原理分析，运用于喷泉实验中。像这样富含知识、能力、创造性的实验用课件就能达到化难为易；也适用于各阶段的实验复习中；还适用于难以实现的实验（如甲烷的取代反应）；还能适用于仪器的剖面分析（如制蒸馏水、乙烯温度计的水银球位置确定的区别）。

　　六是化微声为有声。有些化学实验是伴有声音，为增强效果需放大音量。如镁条燃烧，钠与水反应，检验乙醇与钠反应中产生的氢气实验。在这些实验中声音都很微弱，不易察觉。也有的实验在模拟错误操作中，为增强危险感也必须要配制声音，以极佳的渲染效果，充分调动学生的各种感官引起兴奋而产生兴趣。

　　当然这六个要领不是独立的使用，根据实情，彼此相辅相成，融会贯通。达到利用多媒体技术对化学实验开发、加工、再创造、再设计，以求实验课件的最优整合。

三、网络技术在化学实验教学中的应用

在当今知识迅猛增长和信息膨胀的环境中，教师不再是学生知识和信息的惟一来源。为了加强网络化学实验教学，我们开设了ftp://172.16.2.200/校园网，在化学实验教学资源中我们开设化学动态习题、化学实验视频、化学flash课件、三维及晶体图、化学网址、化学比武课件、化学图片、化学实验创新大赛、高中化学课件全集、网络虚拟实验等项目。通过网络技术教师和学生可从中获得大量的有关化学实验的信息；通过网络的问题组还可与世界各国的学生和教师在网络上对某一实验问题进行讨论。这不仅可以扩大学生的知识面，丰富学生的课余知识，更培养了学生主动获得知识的能力。例如在网络虚拟实验,我们在石油的分馏演示实验过程中采用了多媒体网络课件来进行仪器的识别、仪器安装顺序的教学;利用多媒体形式建立实验基本操作素材库,让学生学习实验操作的形式;采用动画模拟来强化学生对错误实验操作的危害和后果的认识。又如我们采用一些设计较好的虚拟实验室软件系统,例如用Chem-lab中的虚拟气体实验室等来进行关于气体摩尔体积演示实验的教学，使学生对气体摩尔体积理解留下深刻印象。