信息技术《实验教学的翅膀》-----谈信息技术与化学实验教学的整合.docx

信息技术 实验教学的翅膀-谈信息技术与化学实验教学的整合 摘 要：本文从传统化学实验教学的弊端、信息技术辅助化学实验教学的优势、信息技术辅助化学实验教学的要求三方面对信息技术与化学实验教学的整合进行了有效的探究，并举例大量现实可行的案例，说明信息技术在化学实验教学中的重要作用。关键词： 信息技术；化学实验；整合 “掌握基本的化学实验方法和技能，培养学生的创新精神和实践能力”1，实验是化学研究的重要手段，是学生感性认知物质、感受生活、走进生活的有效途径和方法。中学化学实验教学历来让化学科教师感觉棘手，由于涉及的实验和现象众多，学生学习起来感觉复杂困难，教师传授知识难度很大，加上各个地区教学条件不同，许多化学实验难以开展。尤其有很多特殊的、特定的实验，如有毒有害物质参与且不易排污的实验、化学现象瞬间即逝的实验、不易操作或难以成功的实验、需要反复观察的实验、反应慢导致单位课时中难以完成的实验等。一、传统化学实验教学的弊端（一）危险实验的难调控性。在实验教学中，有些实验具有一定危险性，若在课堂上演示，可能会对师生造成伤害。例如：氢气与氯气混合见光爆炸现象。由于氢气、氯气的制备复杂，气密性、验纯等诸多实验前期准备的繁杂，以及实验现象为爆炸性实验，导致教师日常教学鲜有演示。（二）实验本质分析的抽象性。化学是研究微观粒子运动的一门学科，分子、原子、质子、电子、中子等等在物质中无处不在，但在化学实验中却无法感知，更无从谈起微观粒子的运动变化了，多数学生对物质微观结构的相关知识都感到比较抽象。例如水在通电作用下分解的实验，水分子如何分裂成氢原子和氧原子？两个氢原子又是如何形成氢气分子的？这些都无法通过实验来验证。（三）细微的实验现象的局限性。常规的化学演示实验教学，一般是教师在讲台上操作演示，学生在下面观察现象。讲台附近的同学，可以捕捉到一些细微的实验现象，例如金属钠、镁与盐酸的反应实验对比，金属是浮于水面还是沉于水下，气泡产生的速率，反应的剧烈程度，产生热量的大小等，而稍远一点的同学常常观察不到明显的现象，效果的差异是显而易见的。二、信息技术辅助化学实验教学的优势传统实验教学的弊端，不利于学生对实验现象进行准确、细致、完整的观察，不利于学生对实验的全面了解，而运用信息技术辅助化学实验教学，充分发挥该丰富教学资源的优势，可以通过各种表现手法抛开某些表面的、次要的、非本质的因素，将内在的、重要的、本质的东西展现出来，在信息技术资源环境下创造出有利于学生学习的情景。如实验中枯燥、生硬、抽象的内容可以变的有趣、生动、形象；学生无法想象太大的宏观世界和复杂的空间构型，跨越时空的事物，在屏幕上实施微观放大，宏观缩小，动静结合，图文并茂，把微观世界宏观表现出来；使抽象的概念形象化，在短时间内调动学生多种感觉器官参与活动，使学生获取动态信息，从而形成鲜明的感性认识，为进一步形成概念、上升为理性认识奠定基础。信息技术运用到化学实验教学中，有着非常丰富的内在表现力。可将不同的化学实验进行模拟仿真、创设情景等，将这类实验进行信息处理和图像输出，解决实验室无法解决的问题，极大地增强了化学实验教学的表现力。2扬他所长，避已所短，正所谓他山之石，可以攻玉。（一）模拟危险的实验情景或后果。即对一些危险的实验后果或误操作进行模拟仿真，例如：加热分解碳酸氢钠实验，加热时，应使试管口略微向下倾斜，如果试管口向上倾斜，后果如何？可以通过课件模拟演示，让学生清晰地看到水蒸气在试管口冷凝，然后慢慢倒流到试管底部，伴随着一声清脆的玻璃开裂声，破裂的试管画面定格在屏幕中央。构造错误操作情景，展示错误操作危害，直观形象，视觉冲击力强，学生印象深刻，有利于帮助学生认识规范实验操作的现实意义。图1 模拟加热碳酸氢钠的误操作显示（二）对实验的本质进行直观表现。在实验教学中，需要透过现象反映本质，例如原电池的工作原理，哪一极失去电子？哪些微粒得到电子？电子的运动方向如何？电子为何会改变流动方向等。由于电子运动无法观察，可通过制作原电池的课件对其工作原理进行直观呈现，化抽象为直观，改变了传统的教师口头讲解，学生凭空想象教学模式，让学生直观、生动、形象地了解到这些知识，加深学生对这些知识的理解，同时也能提高了学生的学习兴趣。信息技术在化学反应的原理解析的运用，有着巨大的优越性。图2 原电池课件（部分）（三）通过图片对细微实验现象进行分析处理。有些化学实验现象清晰、不显著、观察困难等。如铝在浓硫酸中的钝化，形成一层致密的氧化物薄膜，而氧化物膜与铝本身的色泽完全一样，实验现象几乎不可见。在实际的实验教学中，几乎所有教师都会放弃该钝化实验，可借助图片解析钝化的过程，同时模拟钝化后的铝插入硫酸铜溶液中的置换。教师边展示边解析，对该实验进行图片分析处理，使学生对钝化的本质有一清晰明了的认知。图3 图片解析钝化实验过程（四）通过投影放大实验现象。一些试管中溶液反应实验，在实验时我们将试管放在实物投影仪上，把反应现象投影到大屏幕上。如镁、铝片与盐酸的反应快慢比较，每个学生都能非常清晰地看到是否有气泡产生以及金属与盐酸反应速度的快慢，演示效果真实可信。还有的实验反应速度过快，实验现象一闪而过，学生不易观察，我们也可以运用实物投影仪和大背投电视放大实验现象，甚至可以把实验现象定格在画面中。还可以将学生实验成果通过投影进行对比分析，非常方便。通过信息技术与实验的整合，克服了常规演示实验教学中后面学生看不清的弊端，面向全体学生展开教学，给每个学生提供平等发展的机会，充分体现了教育的公平性。图4 镁、铝与盐酸反应投影效果（五）视频浓缩实验过程。实验视频的采集，具有可操作性强，可复制，可回放，可重复使用等优势，尤其最大的优点是可以浓缩实验的过程，大大缩短实验所需要的时间，同时，对真实场景高度浓缩，增强了实验分析的针对性。如钢铁的吸氧腐蚀。可通过拍摄具体钢铁的吸氧腐蚀过程，然后通过视频快进，定格等手段，达到分析实验过程的效果，学生也可以在视频的分析过程中感受铁的腐蚀实验进程。图5 铁的吸氧腐蚀视频（六）开发网络平台，体现良好的交互性。信息技术以其丰富的内容、生动的画面、巧妙的链接组合、多彩的演示效果等强大的功能，充分地展示了化学的魅力，强烈地激发学生的求知欲，在教学中合理地开发网络平台，应用好这一现代教育技术，则能大幅度地提高化学课的教学效率，使化学教学更加有声色，让学生更加热爱化学，使教师能更好地展现自我。如动画组装实验装置，模拟实验过程。例如浓硫酸的性质实验等，可以通过制作装置组装动画，列在网页上，让同学讨论，自由组装，充分发挥同学的主体性。寓教于乐，学生在模拟组装实验装置的过程中，创造出开放的学习形式，体验实验操作的乐趣。图6 浓硫酸的性质实验组装动画三、信息技术辅助化学实验教学的要求要达到信息技术与化学实验的有机整合，发挥信息技术的最大优势，就是要求教师把信息技术作为自己真正的工具，从化学实验目的的角度来分析研究如何使用帮助实验教学。（一）不断完善更新信息资源，构建信息技术资源环境下新的学习活动模式。信息技术应用于教育其出发点首先应当是课程，而不是单纯的信息技术；有些课件制作非常花哨，技术运用令人目不暇接、眼花缭乱，却忽略了中心内容，这种本末倒置、舍本逐末、喧宾夺主的信息技术的使用，从某些方面来说反而削弱了学习的效果，成了单纯的技术卖弄。教师应该根据实验要求，找出只有用信息技术才能最佳表达实验的内容，然后根据实验的要求去组织信息技术的素材。（二）信息资源在实验教学中呈现方式的多样性。利用丰富多彩的信息资源更好的为实验教学服务，教学并不在乎方法工具是否美观，只充分挖掘每种信息资源的优势，如采用视频回放实验过程、图片分析实验细节、动画组装实验装置、投影放大实验现象、音频导入实验效果等。只要教学需要，教师可以在课堂中使用一种、几种、甚至几十种信息资源，在实验教学中适当引入，达到教学效果的最优化。（三）研究实验教学与信息技术的最佳整合点。信息技术只是实现实验教学、优化实验手段的教学载体之一，而教师是使用信息技术的掌握控制者，这就需要教师不仅能熟练掌握实验教学的专业知识，也能掌握一定的现代信息技术，并且研究信息技术对化学实验的最佳表现形式。使教师能控制教学进度和局面，事先准备好相关的信息技术，这样学生才能在信息技术资源环境下得以充分发挥学生主体性，积极参加到