發(fā)揮信息技術優(yōu)勢，提高化學實驗教學質量的研究
內容摘要
化學是以實驗為基礎的自然科學。傳統(tǒng)實驗教學由于受實驗條件的限制存在著諸多的問題，其作用并不能得到有效的發(fā)揮。利用信息技術優(yōu)勢，改造傳統(tǒng)化學實驗教學是提高化學教學質量的必要手段。本文結合本人在實際教學中的實踐，針對傳統(tǒng)的實驗教學中存在的問題，就如何將信息技術與化學實驗教學進行整合，發(fā)揮信息技術優(yōu)勢，談談自己的一些做法及體會。
關鍵詞：信息技術、化學實驗
以網(wǎng)絡技術和多媒體技術為核心的信息技術，以其傳輸信息量大、準確性高、直觀性好、處理速度快、交互對話和邏輯判斷等優(yōu)點，為我們的教學改革提供了一個嶄新的舞臺。與傳統(tǒng)教學相比，信息技術具有以下特點：1 、多媒體計算機具有的交互性有利于學生學習興趣的激發(fā)和學習主體作用的體現(xiàn)2、多媒體計算機提供多樣性的外部刺激有利于知識的獲取與保持3、多謀體系統(tǒng)具有超文本特性，因而可實現(xiàn)對教學信息最有效的組織與管理。
將信息技術與化學實驗教學進行整合，以信息化帶動教育現(xiàn)代化，發(fā)揮信息技術優(yōu)勢，探索新型教學模式，是社會進步的需要，是現(xiàn)代科學技術發(fā)展的必然選擇，是化學實驗教學現(xiàn)代化的一種體現(xiàn)形式，它不僅增強了學習的創(chuàng)新意識，培養(yǎng)了學生的觀察能力、思維能力和動手操作能力，有效的提高了化學實驗教學的質量。而且能培養(yǎng)中學生學習和應用信息技術的興趣和意識，培養(yǎng)學生利用現(xiàn)代信息技術獲取信息、分析信息和處理信息的能力，讓學生獲得適應未來信息社會需要的創(chuàng)新能力，使學生學會學習。
1. 信息技術在化學實驗教學中運用的必要性。
傳統(tǒng)實驗教學由于受實驗條件的限制，實驗的科學性、直觀性、探索性和操作性的特點在教學中未能真正體現(xiàn)。存在著一些難以克服的矛盾：
（1）一些演示實驗反應規(guī)模小而課室大，多數(shù)學生觀察比較模糊。
（2）宏觀化學現(xiàn)象無法揭示化學微觀世界變化的歷程，造成學生對概念、原理、規(guī)律的難以理解。
（3）由于學生課堂學習時間是有限的，一些實驗難以完成。
（4）許多化學變化瞬間即逝而無法觀察到，影響教學效果。
（5）化學中有相當一部分化學實驗，無法在課堂上直接演示，學起來比較抽象，學生既要理解課體中的文字說明，又要發(fā)揮想象力，有時還不易弄清反應原理。
（6）對化學實驗中的一些錯誤操作, 只能靠教師口述其錯誤的原因以及錯誤操作可能帶來的危害, 不能加深學生印象,影響學生實驗操作能力的提高
（7）傳統(tǒng)的化學實驗是老師按課本設計安排實驗，學生“照方抓藥”，使學生的主動性和積極性受到遏制。
怎樣解決這些教學中普遍存在的問題呢？借助實驗錄像演示來配合教學不失為解決問題的好方法。但是，現(xiàn)階段各地發(fā)行的實驗錄像只能線性播放，在實驗教學中無法根據(jù)教學的需要，隨意選擇某一片段、某一鏡頭，更不能在畫面中穿插對實驗的探索性的思考。而現(xiàn)信息技術在圖形處理上具有高超的能力，利用這一特有功能可以變抽象為具體，變靜態(tài)為動態(tài)，將微觀過程加以宏觀模擬，把宏觀場景作微觀處理，對瞬間變化搞定格分析，彌補了化學實驗難以展現(xiàn)的情景，使學生抽象的理論豁然開朗，增強學生對事物的理性認識；采用攝像、剪輯技術，對實驗全過程進行加工，既為學生提供實驗全過程，又突出重要的實驗現(xiàn)象，同時也不失實驗的真實性；利用計算機靈活、強大的交互性，教師可根據(jù)自己的教學風格和學生的實際情況，將網(wǎng)絡素材進行整合，任意組合、安排課堂實驗教學，從而設計出更合理、更科學的課堂教學過程；運用現(xiàn)代信息技術，建構探究型化學實驗課堂?？梢愿鶕?jù)不同的反應，創(chuàng)造不同的實驗條件，讓學生在計算機中的“實驗室”里充分發(fā)揮各自的才能，進行設計、探索、實驗。人機交換可以顯示不同的實驗過程和結果，使學生得出不同的結論，從而為學生創(chuàng)造了更為廣闊、更具自主性的探索空間，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新能力。
2. 信息技術在化學實驗教學中運用的幾點做法。
鑒于此上原因，我在教學實踐中大膽嘗試利用現(xiàn)代信息技術優(yōu)化化學實驗教學，具體做法是：
（1）利用實物投影，提高演示實驗的可見度性。。
現(xiàn)象明顯、易于觀察的實驗，要親手去做 。而對于多數(shù)學生觀察比較模糊的實驗可利用實物投影的方法進行放大，將實驗過程與實驗現(xiàn)象在大屏幕上展示，如分子的擴散、水電解、溶解現(xiàn)象等實驗。一方面使學生觀察化學實驗現(xiàn)象以及研究和學習化學的重要手段更加直觀、清晰；另一方面由于學生們的參與，使得課堂氣氛更加活躍，學生的學習興趣更加濃厚，掌握知識的欲望更加強烈，學生思維得到更充分的調動。
（2） 借助課件模擬實驗，完善實驗內容。
化工生產(chǎn)雖與人類的生產(chǎn)、生活密切相關，中學化學涉及的內容比較多，但學生相關社會實際知識匱乏。傳統(tǒng)教學方法一般采用模型、掛圖、板書等演示手段，真實性、直觀性較差，無法激起學生學習興趣，若用計算機動畫模擬化工生產(chǎn)的流程圖向學生展示物質的轉化情況，就可以使學生對整個化工生產(chǎn)過程及反應原理在頭腦中形成一個過程框架；再如：用3DS的動畫功能制作工業(yè)石油的煉制、鋼鐵冶煉的工藝流程等，既調動學生的學習興趣、拓展教學時空，又讓學生感受到“化學就在我們身邊”。
利用FLSH軟件制作錯誤實驗操作創(chuàng)設教學情景, 可以把錯誤的原因演示清楚,通過正反實驗對比加深學生的印象, 從而掌握實驗的正確操作要領，提高學生的實驗動手能力。下列錯誤操作都可用動畫來模擬：用排水法收集氧氣時先停止加熱,后將導管移出水面, 水倒吸發(fā)生試管炸裂；加熱裝有液體超過容積1/3 的試管時, 液體沖出管外；稀釋濃硫酸時將水倒入濃硫酸中, 液體沸騰飛濺； CO還原CuO實驗，通入氣體前未檢驗CO的純度導致發(fā)生裝置的爆炸；一氧化碳的毒性無法讓學生感知， 這時可借助計算機設計三維動畫片，讓小老鼠中毒死亡，展示中毒現(xiàn)象的原理。通過計算機模擬化學實驗能讓學生抓住觀察對象的主要物征和變化過程，明確觀察對象產(chǎn)生變化的現(xiàn)象和條件，有助于培養(yǎng)學生的觀察能力和分析能力?？梢詫τ卸竞ξ镔|出現(xiàn)的實驗或實驗中的一些錯誤操作進行模擬，可以避免毒害物質對師生身體的損害，減少實驗消耗。
（3）利用多媒體課件實現(xiàn)宏觀現(xiàn)象微觀化，突破教學重點和難點。
微觀世界對大多數(shù)學生來說是可望不可及的。傳統(tǒng)的教學就是老師“照本宣科”或者機械的描述，學生很難想象和理解。而借助CAI的動畫、3D的動態(tài)立體模型可以模擬微觀構成、模擬粒子運動等，通過聲音、畫面、文字、于一體能展示微觀世界，微縮的客觀世界，模擬化學反應，打破了學生認識中的時空限制，例如，化學反應歷程的模擬，原子和分子等微觀粒子的運動，電子的空間運動等，可以使學生比較直觀的、正確的理解微觀粒子的運動的運動狀態(tài)，從而有助于認識化學變化的本質。例如，可以通過計算機的flash動畫功能，動態(tài)的模擬氧化汞受熱分解生成單質和氧氣的粒子運動過程，讓學生形成直觀的理解了化學變化的實質。
我在講解初中化學溶液如何形成時，演示氯化鈉溶液形成實驗后，學生總結觀察到的實驗現(xiàn)象是晶體逐漸消失，針對這一現(xiàn)象教材只用文字解釋為“在水分子的作用下，鈉離子與氯離子的相互作用被破壞，均勻分散到水分子中間去”，這種文字解釋缺乏動感性、形象性、直觀性，令學生難以想象這一微觀的變化過程，而形成一個知識的困惑點。而利用FLASH軟件設計了一個課件，用一些小球來模擬溶液中看不見的陰陽離子和水分子，通過動畫將微觀變化過程宏觀化，使看不見的反應過程變成了生動有趣、直觀可感化學變化過程，使學生理解了知識的本質，在形成形象思維能力的同時，也提高他們抽象思維能力。
（4）運用現(xiàn)代信息技術，建構探究型化學實驗課堂。
利用計算機設計模擬實驗室，學生可以根據(jù)要解決的問題設計不同的解決方案，同時，還可以根據(jù)反饋信息，不斷修改設計方案。
如在“氫氣的實驗室制法”一節(jié)教學中，教師在引導學生分析實驗時，對如何選擇制取氫氣裝置的問題時，可以設計下列四組動畫裝置供學生選擇：（1）與制取氧氣的裝置相同。（2）僅用試管而無導管的裝置。（3）用試管又有導管還用酒精燈加熱的裝置。（4）用試管又有導管但沒有酒精燈加熱的裝置。當學生選擇了裝置（1）時，就會看到硫酸從試管口流出而無法發(fā)生反應。當學生選擇了裝置（2）時，稀硫酸和鋅粒
3、通過信息技術在化學實驗教學的運用，我得到了以下幾點體會：
（1）不是簡單的替代關系。
信息技術是一種有效的教學手段，但，我們不能曲解它的目的和意義，在教學中它只能發(fā)揮輔助作用，尤其是在實驗教學中，不能以點蓋面，所有的實驗都用模擬演示，把做實驗變成了看實驗。科學實驗中的許多現(xiàn)象，如放熱、吸熱等是課件難以真實描述的，只有親自實踐才能感知，如氫氧化鈉溶于水中時放熱，硝酸銨溶于水中時吸熱，需要學生親自動手摸一摸。有些物質的氣味，如氨、二氧化硫、氯化氫等需要學生親自聞一聞，還有些實驗如過濾操作、化學儀器的連接與組裝需要學生親自做一做。學生需要接觸實物才能增強感性認識，這樣才符合學生的認知規(guī)律和心理特點。何況，計算機模擬完全是按照老師的意志、知識水平進行設計、制作的，這種實驗的結果是一種理想狀態(tài)下的結果。但現(xiàn)實中的許多外因都會對實驗的現(xiàn)象與結果產(chǎn)生影響，從而使實驗產(chǎn)生異?，F(xiàn)象，這種異?，F(xiàn)象的出現(xiàn)，是提高學生探究能力，增強學生科學品質的極好契機。同時，課堂教學的演示實驗，學生可以參與其中，在保證安全的前提下還可以由學生親手完成整個實驗的過程，不僅可以增強學生的動手能力，而且可以使學生體驗科學探索的途徑，分享成功的喜悅。同樣的實驗，用動畫實驗來代替會使學生失去了生動直觀的觀察與體驗，失去了能產(chǎn)生許多創(chuàng)造性想法的機會，留在學生腦子里的可能只是動畫所描述的結果，這與以前的“黑板上講實驗”沒有多大區(qū)別。
因此化學教學中我們要積極探索新型的教學方式，以充分發(fā)揮化學實驗教學的功能，盡可能避免用不真實的動畫來替代真實的化學實驗。
（2）不是簡單的加合關系
信息技術用于化學實驗教學時，應本著“適時”、“適中”、“適宜”的原則。避免將信息技術作為一種教學手段與傳統(tǒng)的教學手段簡單地疊加。教師在掌握先進的信息技術的教學手段的基礎上，首先遵循化學學科特點，認真研究教學內容、學生的認知水平、經(jīng)驗背景和參與能力之后,選那些用傳統(tǒng)的教學手段不能有效地突破教學難點、引起學生興趣，在理解上有一定困難的，而利用信息技術能加快學生理解知識的速度和深度的內容。
（3）應是結合學科特點的整和，應是對課堂教學結構與過程的優(yōu)化。
教師要明確信息技術要服務于課程，而不是服務于技術。是為了引發(fā)學生的思考,幫助學生對知識的統(tǒng)攝整理,展示應用知識的過程和成果,實現(xiàn)師生、學生間的交流,實現(xiàn)有效的教學。重點應該放在突出教學內容和提高教學效果上。單純追求形象直觀，動感色彩而忽視學科內容是舍本逐末的做法。要考慮應用空間的分配問題。不能以此增加課堂知識容量,減少學生的思維活動,強化機械訓練。應把學生怎樣從興趣引入思考是整個課堂教學的重要一環(huán)，不要讓學生只停留在事物的表面上，讓他們怎樣深入研究下去。因此上，應是對課堂教學結構與過程的優(yōu)化。
信息技術與化學實驗整合不是簡單的技術手段的運用，而是一種全新的教育觀念和教育手段的綜合運用，它的產(chǎn)生必將為培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和實踐能力探索出一條新路。它在課堂教學中具有不可替代的優(yōu)勢。 必須與化學學科特點充分結合，巧妙運用，優(yōu)化課堂結構，優(yōu)化教學信息的傳遞途徑，才能夠有效地增加教學的密度、信息量，大大提高教學效率，因此我們要不斷探索，挖掘潛力，讓現(xiàn)代信息技術在教學中發(fā)揮更大的作用。
參考文獻：
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