中学化学教学论文信息技术在中学化学实验教学中的应用研究

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中学化学教学论文信息技术在中学化学实验教学中的应用研究
　　　摘  要：化学学科作为一门自然科学，微观与宏观并存，理论与实验同行，是实现信息技术与课程整合的优势学科。实验是化学的灵魂、化学的魅力和激发学生学习兴趣的主要源泉，更是培养和发展学生思维能力和创新能力的重要方法与手段。利用计算机多媒体动画进行模拟实验，为化学实验教学开辟了新的天地、创造了新的模式，科学有效地运用现代信息技术，将信息技术融入化学实验教学正是体现信息技术在化学教学中的实际应用。以实现实验教学目标的最优化。
　　关键词：信息技术；化学实验教学；应用；研究
信息技术与其他课程教学的整合，正在成为当前我国信息技术教育乃至整个教育信息化进程中的一个热点问题。化学学科作为一门自然科学，微观与宏观并存，理论与实验同行，是实现信息技术与课程整合的优势学科。化学作为一门课程与信息技术的整合也显得尤为重要，而实验是化学的基础，它既是化学问题解决的手段，又是科学探究的重要途径。将信息技术融入化学实验教学正是体现信息技术在化学教学中的实际应用。下面笔者从以下几方面谈谈在中学化学实验教学过程中应用信息技术的有效做法。
    一、应用信息技术演示微观化的实验
　　电子离子等一些不能用人的肉眼所见，甚至是实验仪器也难以观察到，可通过动画实验虚拟仿真，对微观化学实验反应过程进行宏观、动态地模拟时, 使反应动态模拟形象、直观，就应该对实验中现象明显、易于观察的保留下来, 以规范、清晰的演示实验录像展示给学生, 而正是这种模拟，为学生提供了直观的教材，从而为教学注入了许多活力，使长期困扰教师的某些过于抽象、死板单调的知识点和教学难点迎刃而解。
　　如电解氯化铜实验，电解氯化铜的实验现象可以用演示的方法让学生去观察，而微观的过程可通过计算机模拟，电源的负极流出电子到电解池的阴极，溶液中的铜离子移向阴极得到电子，红色的铜不断的附在阴极，溶液中的氯离子流向阳极,在阳极失去电子，氯气气泡在阳极上冉冉升起，电子又流到电源的正极。逼真的动画效果、听觉效果与视觉效果的融洽，学生眼耳手脑的全部调动并聚焦于一点，再加上软件的运用交错穿插在学生实验、老师讲解之间，教学效果达到了最佳状态，达到了教学的最优化，使学生对实验原理的理解透彻、掌握准确，对实验现象印象深刻、记忆牢固。
　　二、应用信息技术演示反应剧烈或危险实验
　　在中学化学的教材中往往会出现一些危险的实验不适宜在课堂中演示。在过去我们只能去描述实验过程。如：为比较碱金属元素活动的强弱，可以将金属分别和水反应，比较反应的剧烈程度，反应越剧烈说明金属活动性越强。钾与水很反应剧烈，再如铯与水反应很快就发生爆炸。这样的实验由于太危险所以不能在中学课堂中演示，这时我们用了多媒体演示实验，实验效果就会比较好，学生留下深刻的印象，而且避免了实验的危险。再比如：在稀释浓硫酸的操作中，必须将浓硫酸沿烧杯壁缓缓地倒入水中，而不能将水倒入浓硫酸中。如果实验演示错误，操作的后果具有一定的危险性，那么使用计算机课件，用动画的方式模拟出水倒入浓硫酸时的沸腾和飞溅现象，会加深学生对这一操作的认识，对学生的实际操作起了良好的指导作用，学生实际动手操作时将有显性认识，不致操作失误。因此多媒体课件可以通过视频信息为学生展示规范、严格的操作过程，同时也可以通过课件模拟出错误操作后造成的不安全后果。
　　三、应用信息技术演示耗时较多的化学实验
　　在高中化学教材中有些实验周期长难以在一定时间内完成。这类实验虽然在课本上列为演示实验，但因各方面的原因较难完成，且不一定显现效果。如新教材中的化学必修Ⅱ第三章第一节的科学探究实验：甲烷与氯气的取代反应，由于实验周期过长，现象又不明显，同时又受到装置的大小的限制，学生不能完全观察清楚具体的实验过程和现象，为此，在教学中利用信息技术，进行模拟实验演示，增强实验的直观性和可控制性,达到了更为理想的效果。还比如新教材中关于“煤的干熘”实验动画，可明显观察到瓷管内的煤粉在强热后变块状的焦炭，干熘产生的气体通过U形管，部分被冷却凝结，分为两层，上层为澄清透明的水溶液，下层为黑色粘稠的油状物——煤焦油，另一部分没有凝结的气体可以点燃，该气体为焦炉气，反应后瓷管中的黑色固体叫焦炭。这形象地说明了试验过程中，煤发生了分解。通过多媒体课件的演示提高了实验的直观性和效果。

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　　四、信息技术应用于实验复习
　　传统的实验复习方法是通过教师的语言板书进行传播，信息输送比较单一，复习效果相对不理想。在化学实验复习中，由于知识点多，重做实验是不可能的，仪器不能一一搬来。如果采用动画、录像等形式将已经学过、做过的实验进行“回忆”，对没有做过的实验进行“演示”，则会取得既全面又节省时间的效果。信息技术有利于教师呈现教学内容的质量和效率，加大教学密度。
除以上几方面的应用外，一些对环境有较大污染、损害师生健康的实验；一些由于药品和仪器的限制不能完成的实验；一些难度较大，受各种因素的影响往往不成功的实验可以借助于信息技术，让学生在实验模拟中体会到实验的真实。
五、应用现代信息技术设计交互式网络实验模式
在学科知识上教师与学生相比必然存在着一定的优势，但如果教师能放下“知识领袖”的架子，与学生进行平等的师生合作和共同探究式的学习，这本身就是学生主体性课堂的体现，在这种环境下学习，学生会感到学习的气氛十分轻松，合作与探究的方式可让他们自己参与到知识的获得中去，感觉知识是和老师共同合作而推理出来的，他们自己成为主宰知识的一部分。探究又可以使他们自己不断的发现问题、分析问题、解决问题。例如，在探究电解一些电解质溶液的电解产物及溶液的PH值变化时，我利用flash软件设计了一个课件，用一些小球来模拟溶液中看不见的阴阳离子，然后让学生分别对电解氯化钠溶液，氢氧化钠溶液，硫酸铜溶液和硫酸溶液进行模拟分析过程，探究出电源的阴极和阳极产物的规律和溶液的PH值变化规律。在讨论氯酸钾制取氧气的催化剂时，我先让学生在网上搜索关于这方面的资料得到结果，然后在课堂上和学生一起来实验验证，让学生做对比实验。几个同学分别同时加热氯酸钾、混有二氧化锰的氯酸钾、混有氧化铜的氯酸钾、混有氧化铁的氯酸钾，并不断用带有火星的木条进行检验，通过设计最后确证了三种氧化物都可以作为氯酸钾制氧气的催化剂，只不过二氧化锰的催化效果较好一些。
利用信息技术尤其是网络技术的交互性的特点，促进师生之间的双向交流。化学课堂也可以在计算机教室里进行，教师可设计课件，通过网络把教学内容与要求传递给学生面前的每一台计算机上，在通过智能化的评估体系迅速了解学生掌握的情况，并进一步根据存在问题提出新的问题；学生也可以根据自身的需要，从中选择更加适合自己的学习内容，并把学习中遇到的问题、产生的感受及时反馈给教师。师生间还可以通过“网上论坛”的形式展开讨论。“教”与“学”在这种网络联系和双向沟通的互动中得以不断调整和发展。例如在讲“实验装置的设计与仪器与连接时，我通过flash软件设计课件，将各种仪器设计成可以用鼠标拖动的仪器图，这样在计算机教室里，学生可在电脑上选取所需要的仪器，根据自己的设计对其进行组装再把组装好的图片发送给教师的电脑上，由教师做出评价，指出不足之处，然后反馈给学生，由学生进行改进。
六、应用现代信息技术培养学生创新与实验能力。
现代信息技术中，互联网提供了十分丰富的化学学科知识相关联的课外知识，各种教育教学软件给教师提供了创造学生主动学习的热情和灵感，各种电教设备和电教教材给学生提供了图、文、音、像等种种信息，教师完全可利用这些信息技术来营造我们生机勃勃的活力课堂，让学生投入到积极创新的学习中去，从而不断提高他们的实验创新能力。

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如在“氢气的实验室制法”一节教学中，教师在引导学生分析实验时，对如何选择制取氢气装置的问题时，可以设计下列四组动画装置供学生选择：（1）与制取氧气的装置相同。（2）仅用试管而无导管的装置。（3）用试管又有导管还用酒精灯加热的装置。（4）用试管又有导管但没有酒精灯加热的装置。当学生选择了装置（1）时，就会看到硫酸从试管口流出而无法发生反应。当学生选择了装置（2）时，稀硫酸和锌粒  反应时，产生的气体就会从试管口直接溢出而不能收集。当选择装置（3）和装置（4）时，稀硫酸和锌粒均能相互反应，产生的气体都能从导管口排出，此时学生必定会对装置（3）和装置（4）进行比较。由于锌和稀硫酸的反应是不需要加热的，从而得出装置（4）是正确的答案。随着反应的进行，电脑画面上出现“稀硫酸不足，金属锌粒有剩余”的字样而使反应停止（动画显示为无气泡产生，但试管内仍有金属锌粒）。此时画面又给出“如何将试管中的锌粒充分反应重新产生气泡？以及“如何在反应进行的过程中向试管内添加稀硫酸？”这样两个问题。此时三个答案供学生选择：（1）打开橡皮塞添加稀硫酸，但会使产生的氢气不纯。（2）重新换一个新装置。（3）在装置上另配一个长颈漏斗。学生对所提供的信息经过思考加工和相互讨论后选择了正确答案（3）。此时画面发生了如下变化：装置A   装置B，学生再对上述两种装置进行比较分析、讨论和综合，学生对装置中长颈漏斗的下端是否应该插入液面以下以及插入液面以下这一操作的原因就有了深刻的了解和掌握。学生对以上所获取的信息进行加工处理的基础的同时，课件又给出“烧杯、烧瓶、锥形瓶、试管、底部有破孔的试管、有孔塑料片、长颈漏斗、橡皮塞、铁架台、U形管”等仪器，让学生自己动手组合实验室制取氢气的装置，甚至让学生自己动手画他认为还可以使用的仪器进行装置的组合，使学生的创新意识得到最佳发挥，让学生更好地施展其创造才能。
　　七、信息技术应用与化学实验的弊端
　　近年来，利用现代信息技术进行教学成为一种时尚。可以说，中学化学几乎所有的实验计算机都能够模拟出来，那是不是我们可以用模拟实验来代替真实实验呢？凡是能用传统实验去研究的教学问题就决不能脱离传统实验教学，学生在传统实验中所经受的思维、操作、分析、观察能力的锻炼，实验中情绪、意志、毅力等品质的形成只能通过传统实验来实现。因此，在化学实验教学中运用信息技术，并不是以化学多媒体动画模拟演示实验代替教师演示实验和学生实验，而是要发挥多媒体信息技术在化学实验教学中的重现、互补等强大功能。为了了解信息技术与化学实验教学有效整合的能力，促进化学教学方式的变革。因此，在充分运用现代信息技术的同时，仍要加强课堂演示实验和学生实验。笔者认为，现代信息技术在教学中只能发挥辅助作用，尤其是在实验教学中，不是简单的动画设计，不是运用现代化教育媒体进行实验操作，更不是为了动画而动画。同一个实验因实验者的不同和条件的差异,其过程及现象也不尽相同，甚至实验会失败，这对实验者也是一种经验的积累,学生要获取过程，就要动手，而这些是计算机课件无法模拟的。从这个角度而言没有一个实验能完全模拟。综上所述：我们在化学实验教学中运用现代信息技术，不是简单的动画设计，不是运用现代化教育媒体进行实验操作，更不是为了动画而动画。否则，一堂电教实验课将会变成运用现代教育媒体所进行的新的“填鸭式”教学，虽然这种教学比传统的“填鸭式”教学效率高，但同样会不利于学生智力的开发，影响到学生自学能力的培养，更不利于学生创新思维习惯的形成。
　　我国著名科学家钱学森对未来教育作了如此论述：“未来教育=人脑+电脑+网络”。随着高科技的发展，电脑通讯技术与多媒体的科学成果逐步应用到社会的各个领域。信息技术作为化学教学中实验教学的重要补充手段，其作用是不言而喻的。在实际教学工作中，应根据学校的具体情况及学生的特点及实验的特点将两者有效结合起来，使之相互补充、相辅相成，以达到最佳的教学效果。