计算机图形化技术在化学中的应用教学课件

计算机图形化技术在化学中的应用湖北工业大学化学与环境工程学院孙义明教授中职国培化学工艺专业计算机图形化技术在化学中的应用计算机图形化技术在化学中的应用湖北工业大学化学与环境工程学院孙义明教授中职国培化学工艺专业计算机图形化技术在化学中的应用■目前常见的化学软件主要有■(1)化学物质结构图形化表达软件这类软件主要用于化学类课题的科学表述,.使用上述软件可以解决以下问题:①能够建立使用以往不便通过键盘输入的分子结构图形和特殊化学符号,并插入到文本文件中;②建立反应装置、反应式、反应流程、反应机理等图形并插入到文本文件中;③将建立的分子结构用于文献检索、波谱分析和分子三维结构模型.计算机图形化技术在化学中的应用■(2)分子和原子模型构筑和测量软件这类软件主要用来根据量子化学或价键理论搭建分子和原子模型,在化学教学和科研中用以代替常规的分子和原子模型(3)结构化学计算软件这类软件是基于量子化学理论,通过分子结构计算给出分子结构信息的化学软件■(4)化学模拟软件这类软件主要用于大型化学仪器的操作演,微观过程分析等.兴趣是学习的最佳营养剂和催化剂，学生对学习有了兴趣，学习就能取得事半功倍的效果，新课程标准也更多地强调学生用数学的眼光从生活中捕捉数学问题，主动地运用数学知识分析生活现象，从学生已有的生活经验出发，设计学生感兴趣的生活素材，以丰富多彩的形式展现给学生，使学生感受到数学来源于生活，又应用于生活.因此通过学生所了解，熟悉的生活实际的问题，为学生创设生动活泼的探究知识的问题情境，从而充分调动学生学习数学知识的积极性，激发学生的学习热情.学生的学习兴趣和学习主动性是构成学习动力的前提，无疑地，提高数学课堂教学应积极激发学生对学习的需要和兴趣。一、教师爱心能唤起学生的学习兴趣激发学生的兴趣，教师必须给学生以爱，让学生亲近你。正如赞科夫所讲：“老师之爱是儿童身心发展过程中一种最佳期的营养剂，”实践证明教师的爱能使学生产生学习的间接兴趣，能使学生学习更加主动，正所谓“亲其师，信其道”也。当然，能激起学生学习兴趣的方法、途径还很多，如教师制作直观教具、合理利用学生自制学具、有条件的地方还可运用多媒体教学手段等，均能增添学生学习兴趣。我相信，只要我们在教学中细心体会，一定会有更多的新发现、新收获！教师还可以利用学生已有的生活经验，以此激发学生探求新知的强烈欲望，引发学生积极思维，充分发挥学生的主体性。二、在游戏教学中创设认知冲突，挖掘教材中“快乐”因素，激发学生的学习兴趣认知冲突是一个人已建立的认知结构与当前的学习情境之间暂时的矛盾和冲突，是已有知识和经验与新知识之间存在某种差距而导致的心理失衡。在课堂教学中，教师应设置认知冲突，让课堂焕发出生命活力，唤起学生对学习的内在需求，在学生的脑海中产生认知冲突，促使学生对学习知识产生强烈的兴趣。低年级学生的思维特点是思维的具体性，越具体形象的东西，越能唤起他们的兴趣。因此，直观教学的运用，在一定意义上说，是上好一节课的关键。通过直观教学，可以使小学生在快乐中学会知识，又培养学生的发散思维能力。既贴近学生生活，又充满情趣；既培养了学生运用数学知识的意识，又培养了学生动手动脑的能力；既使学生学到了知识，又培养了学生运用数学知识解决实际问题的能力。三、巧用趣味评语，增强学习兴趣在数学作业批改中，我借鉴作文课给学生作文写评语的做法，在学生作业的精彩或疑问处写上批语提示，肯定其成绩，指出其不足。这样调动学生学习的积极性，取得了较好的效果。在学生作业出现错误时，我用商量性评语让学生改正。如：你看这样做是不是更好一些？这道题可能是你不小心做错了，没关系，再做一次好吗？老师相信你下次不会再犯粗心大意的毛病了；如果你把这道题再算一遍，老师相信你一定会得出正确结果的。（用红笔帮他把出错的地方标出来，再写上些许评语。）当学生的作业做得很好时，我用鼓励性评语肯定学生。如：老师真为有你这样的学生而高兴，你的思维比老师还开阔，你真了不起，你的作业给老师带来了好心情；你的点滴进步，老师都看在眼里，喜在心上…有人说：“教师的语言如钥匙，能打开学生心灵的窗户；如火炬，能照亮学生的未来；如种子，能深埋在学生的心里。”是的，只要是来自于老师的，哪怕是一句赞美的话，一个赞许的微笑，一则善意的批评，学生阅读后，激起的是学生学习数学的兴趣，获得的是学好数学的信心。四、使用幽默的教学语言，活跃课堂氛围在课堂上组织教学时，教师假如能够营造平等、和谐、轻松的课堂气氛。使用最佳的教学艺术，采用灵活多样的方法创造引人入胜的教学情景，激发学生的爱好。调动学生学习的积极性，最大限度地激活学生潜在的学习欲望，使学生主动地参与到学习活动中来，成为学习的主人，那我们的课堂教学就成功了。在教《商中间有0的除法》时，我反复强调：被除数比除数小，不够上“1”时，千万别忘了上“0”。但学生就是记不住，要么忘了上“0”，要么“0”上不到位。后来，我在教学中加了点幽默，这种现象逐步得到改变。碰到商中间必须上“0”时，我说：“我们的前面出现了一个‘坑’，大家知道，路面有坑必须填平才好走，跳过去难免伤脚。好，我们想办法将‘坑’填平。嘿！我找到了一个填‘坑’的鹅卵石（即‘0’）――商上‘0’。”同学们一听，咧嘴笑了。由于我的语言比较生动形象，具有潜在的诱导力，富有幽默感，在商中间上“0”的问题上，同学们印象颇深，不再有误。总之，教学中使用教学幽默、趣味，凝聚着教师创造性思维劳动的教学艺术，一个浅浅的微笑，一个简单的姿势动作，都可以折射出幽默之光来。一个具有幽默感的教师往往能使学生觉得他有力量，有魅力，从而得到无穷的乐趣，也让学生在愉快有趣的环境中获取知识。总之，数学教学激发学生学习兴趣是重要的一环，如果抓住了学生的某些心理特征，对教学将有一个巨大的推动作用。兴趣的培养十分重要，兴趣能激发大脑组织加工，有利于发现事物的新线索，并进行探索创造；兴趣是学习的最佳营养剂和催化剂，学生对学习有兴趣，对学习材料的反映就最清晰，思维活动也就最积极最有效，学习就能取得事半功倍的效果。教师运用现代多媒体信息技术对教学活动进行创造性设计，发挥计算机辅助教学的特有功能，把信息技术和数学教学的学科特点结合起来，可以使教学的表现形式更加形象化、多样化、视觉化，有利于充分揭示数学概念的形成与发展，数学思维的过程和实质，展示数学思维的形成过程，使数学课堂教学收到事半功倍的效果。一、信息技术对数学教学观念的影响随着信息技术的发展，学生数学知识的获取已不会也不可能单一的是学校课堂这一渠道。而信息技术提供给数学的，从广义是来说，都是数学课程资源。正是基于这一现实，在信息技术与数学课程整合中，教师必须树立新的教学观念。而数学教师应该首无发挥他们的专业特长，把主要精力放在根据数学教育教学理论开展优质的教学设计和实施教学上，他们最多是根据教学的实际需要来评价、选择和改造大量已有的课件制作素材，把要使用的课件的组织结构和功能充分融合在自己的教学思路中，，而近年来，许多使用便捷的工具软件已经普及，广大一线教师也通过各种继续教育、校本研修等形式，已经或者即将掌握初步的“自行改造他人课件和设汁课件，使之与自己的教学思路融合起来”的技能。例如几何画板是做数学实验的最好工具。做数学实验就是要体现出数学在变化中的不变规律。在过去的几何教学中，使用常规的作图工具，手工绘制的图形都是静态的，容易掩盖极其重要的几何规律。是在动态中表达几何关系的图版，它不同于其他绘图工具的突出特点就是“它动态的保持几何关系”。几何画板绘制的图形可以动。而几何画板的精髓就在于“在运动中保持给定的几何关系”。二、信息技术对数学教学方式的影响一根粉笔，一块黑板，和简单的教具已经不能满足现代教育的需要，更不能满足在数学教学中进行实验的需要，随着计算机技术的发展，和各种计算机软件的开发，特别是教学软件的开发，使得在教学中做数学实验成为可能，并且变得非常容易，现象明显。因为计算机可以使数学中抽象的东西变得具体，使变化的东西体现出变化过程，从而体现出变化过程中的不变规律，这在以往的教学中是很难实现的。信息技术对教师的教产生了深刻的影响，教师的角色由传授知识的权威转变为学生学习的组织者、设计者、协调者、教育的研究者和学生的合作伙伴，教师的任务不再只是讲授，而是对学生多种学习活动的指导、计划和协调，促进学生知识网络的形成，加强学生学习能力的培养。三、信息技术对学生学习数学的方法的影响在多媒体网络教学环境下，以学生为中心的交互式教学方式得到了充分的发挥，学生的学习通过与计算机之间的相互对话完成。通过计算机，学生不仅可以观察教师做演示实验，还可以亲自动手做实验，提高学生的动手能力和实践操作能力。计算机技术的普及和发展使学生做数学实验成为可能。学生获取知识，包括新概念的提出、知识重点展开、难点化解以及知识的巩固应用都需要亲自动手操作，这种方式符合学生自主参与、探索体验的心理特征。它能激发学生的学习兴趣，有效地调动学生的内在需求。在信息技术为学生提供的交互式学习环境中，实验、探索、发现等将成为重要的学习方式，学生可以按照自己的认知基础、学习兴趣来选择内容，这就为学生主动性、积极性的发挥创造了条件，使学生的主体性得到充分发挥。从“听数学”转变为“做数学”。可以利用几何画板让学生做“数学实验”，利用新型的教学模式取代主要靠老师讲授、板书的灌输式教学模式。由于教学过程主要是让学生自己做实验，所以教师在备课时考虑的应该是如何组织学生进行协作学习和交流。四、有利于帮助学生进行探索和发现数学教学过程，事实上就是学生在教师的引导下，对数学问题的解决方法进行研究，探索的过程，继而对其进行延拓，创新的过程。于是，教师如何设计问题，选择问题就成为数学教学活动的关键。而问题又产生于情境，因此，教师在教学活动中创设情景就是组织课堂教学的核心。现代多媒体信息技术如网络信息，多媒体教学软件等的应用为我们提供了强大的情景资源。例如：我在《平面向量的基本概念》及《平面向量的坐标表示》的教学中，利用ppt制作动态的平面向量课件，学生通过探索，发现了平面向量的基本概念，深刻的理解了平面向量的坐标表示的意义和作用。在讲解与《空间四边形》有关的问题时，如果只利用模型让学生观察，在黑板上做出空间四边形的平面直观图，大部分学生在课后解决相关的问题的时候，总自然而然的认为空间四边形两条对角线是相交的。我在立体几何教学中，现场制作旋转运动的空间四边形图形，添加线条，在旋转运动过程中让学生感受空间立体图形的形象，培养学生的空间观察和思维能力，从而使他们在观察过程中留下空间四边形两条对角线不相交的深刻印象，在解决其他有关问题时不致出错，同时学生在这个过程中发现了异面直线的概念，为后面的《异面直线》的教学奠定了基础。由此可见，多媒体信息技术创设情景产生的作用是传统教学手段无法比拟的。五、多媒体手段教学的适度性原则运用现代化多媒体开展数学教学应注意不要滥用。教师应正确处理好多媒体教学与传统教学的关系？多媒体教学有着其他媒体无法取代的特殊功效，但这并不意味着创新就要抛弃传统？只有把多媒体教学和有效的传统教学方法进行优化组合，才能最大限度地服务于课堂教学，提高教学效果？1.要明确多媒体教学为辅助，传统教学为主导的思路，以人为本，创设有声有色的教学模式？2.要注重多媒体教学形式，充实传统教学内容，树立全新的教育教学理念？3.注意数学课堂教学内容的选择性，使用多媒体在数学课堂教学过程的适时性。因此，这就要求教师十分认真地钻研教材，精心设计和制作课（下转第25页）（上接第34页）件，讲究科学性和准确性，做到既与教材内容相结合，又与学生知识水平、年龄特征相适应。在二十一世纪这个信息化的社会，人类的生活越来越离不开数字化、信息化，信息决定着我们的生存，这已是不争的事实。信息技术在教育领域，特别是高中数学的教学中的运用是导致高中数学教学彻底变革的决定性因素，它必将导致高中数学教学内容、手段、方法、模式甚至教学思想、观念、理论，乃至体制的根本变革。计算机图形化技术在化学中的应用■目前常见的化学软件主要有■(1)化学物质结构图形化表达软件这类软件主要用于化学类课题的科学表述,.使用上述软件可以解决以下问题:①能够建立使用以往不便通过键盘输入的分子结构图形和特殊化学符号,并插入到文本文件中;②建立反应装置、反应式、反应流程、反应机理等图形并插入到文本文件中;③将建立的分子结构用于文献检索、波谱分析和分子三维结构模型.计算机图形化技术在化学中的应用■(2)分子和原子模型构筑和测量软件这类软件主要用来根据量子化学或价键理论搭建分子和原子模型,在化学教学和科研中用以代替常规的分子和原子模型(3)结构化学计算软件这类软件是基于量子化学理论,通过分子结构计算给出分子结构信息的化学软件■(4)化学模拟软件这类软件主要用于大型化学仪器的操作演,微观过程分析等.计算机图形化技术在化学中的应用■(5)化学数据库软件以储存、管理和智能化检索大量化学数据的软件称为化学数据库软件(6)化学教学软件该类软件以化学教学为目的,运用计算机的多媒体、数据库、交互式、计算和模拟功能,使很多枯燥难懂的化学问题转变为妙趣横生的描述(7)化学数据库处理软件和实验设计软件该类软件主要用于实验数据的收集与处理、实验数值分析、实验设计、谱图分析等计算机图形化技术在化学中的应用■(8)化学专家系统软件化学专家系统一般包括智能化数据库部分、实验设计部分、逻辑判断及科技咨询部分和知识学习功能等(9)化学化工设备仪器控制软件■该类软件是以控制(多数是预编程自动化控制)大型成套化工设备,或者实验室精密实验仪器而设计的■(10)化工计算机辅助设计绘图CAD软件该类软件是为了提高化工制图效率而发展起来的,软件内部提供各种化工设计制图所需的各种仪器、设备、管线的图标和图形,并能够行使按照化工设计规则检验设计的正确性等功能。41化学结构的图形化软件作为以在计算机媒体上绘制分子结构为主要目的软件至少应具有以下功能■(1)能够通过常规输入工具建立任何复杂的分子结构图(2)建立的结构图应符合化学规则和使用习惯■(3)建立的分子结构图应该丰富全面,包括分子的线状结构、球棒状结构和电子云填充型结构■(4)建立的分子结构图应能够转入或插入其他种类的应用软件。■(5)软件应该具有一定的文字编辑和标准线图绘制功能,并拥有一定数量必要的图形符号。4.1.1ISIS/Draw软件SiS/DrawEMDLInformationSystemsInc开发。以其强大的功能及与MSOffice套件极佳的兼容性而在国内化学界广泛流行。其早期版本为1.0版,最新版本为2.2版。该软件为自由软件,无注册自由软件,无注册费无使用期限,但是不能进行商业买卖。4.1.1ISIS/Draw软件■目前该软件具有的功能主要有(1)绘制分子结构图■(2)分子结构类型自动变换■