中学化学获奖论文用现代信息技术构建化学实验高效课堂

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中学化学获奖论文用现代信息技术构建化学实验高效课堂
摘  要: 实验是化学学科的基础，通过化学实验来揭示理论，通过化学实验现象来分析化学反应原理，是化学教学工作中的一种重要手段。课堂演示实验又是其中最重要的教学手段与媒介。由于演示实验受自身条件的限制，实验的效果往往并不明显、直观，不能完全地发挥其教学作用。因此，把现代信息技术应用于化学实验教学中，克服实验条件的限制，提高演示实验的可见性，增加演示实验的时效性，保障演示实验的安全性，加强学生实验操作的规范性，为学生创造进行实验设计的条件，丰富学生实验知识等，从而最大限度地发挥实验的作用。本文将建构以作为信息技术与化学实验教学整合的理论基础，探讨信息技术在化学实验教学中的应用，旨在提高教学质量，构建活力课堂。
关键词:演示实验;  化学实验教学;   信息技术;   整合
在信息化社会中，随着信息技术的不断完善和网络资源的不断丰富，将信息技术与学科课程进行整合[1]，是新课程改革的内容，也是素质教育发展的需要和必然趋势，更是教学发展的时代要求。本文主要介绍了本人在信息技术与化学实验教学的整合方面进行的一些实践和心得。
一、利用现代信息技术提高演示实验的可见性
化学课的演示实验，其目的是通过实验让全体学生观察到物质变化的全过程，在理性上有一定的认识。但往往是反应规模小而教室大，多数学生观察比较模糊。我们国家实行班级授课制，每班都有几十人，很多实验现象靠墙边的与后面的学生难以观察到清楚现象。所以利用投影进行辅助教学，就有很好的效果。投影技术主要是将一些简单、安全、无腐蚀性的实验放在实物投影仪上进行放大，克服演示实验只能演而不能示、可见度小的缺陷，大大提高演示实验的效果。使学生能清楚地观察到实验现象，特别是一些细小的、不易观察到的实验现象，这样既能激励学生注意观察生活中的化学现象又增强学生学习化学的积极性和参与程度，为培养学生的观察能力提供条件。例如《氯气的生产原理》中电解饱和食盐水的装置，实验装置本身就比较小，实验现象很难观察清楚。这时利用投影辅助教学就能清楚地观察到实验现象。诸如此类，很多在小试管、小烧杯等中进行的实验，实验现象可见度小的，都可利用投影技术[2]。上述实验在教师讲课时感到很流畅，学生对知识的理解、掌握感到很轻松。
二、利用现代信息技术缩短演示实验时间
演示实验的全过程大多需要较长的时间，且伴随着一些无关紧要的现象，干扰学生正确观察实验现象，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，给予学生信息要有选择，使学生观察到的现象对所学得的知识有价值。因此，利用信息技术辅助实验数据处理，有利于提高实验学习的效率。在实验过程中，部分实验没有一定的数据量，就不能很好地反映物理量之间的关系。学生把大量的时间用于测量，不能很好地理解、思考实验中遇到的问题。近几年来，特别是传感技术的发展，由计算机控制采集、存储、计算、处理高效课堂，这种方法可以完成一些常规仪器难以完成的实验，不但提高实验测量的精度和效果，还有利于学生在实践操作活动中有更多的时间用来对实验涉及的知识进行思考， 避免大量的重复计算工作，有利于提高学习的效率。如区别强、弱电解质实验，弱电解质的电离平衡实验，酸碱中和滴定实验等等。在数据处理平台系统中，实验反应装置只需要连接上计算机，打开系统就可以自动得到实验数据和数据处理结果。数据处理自动化, 简化了学生进行计算的过程。

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三、利用现代信息技术使危险实验安全化
在化学实验中，有不少是具有危险性的，如氢气与氯气、甲烷与氧气、钾与水等反应的爆炸性实验，演示起来具有一定危险性[3]。在课堂上无法实施演示，若这些爆炸性实验做成计算机多媒体课件，配上爆炸响声进行模拟播放，可以避免了在实验过程中可能造成的危险，既确保了的安全，同时又达到良好的教学效果，何乐而不为呢！
四、利用现代信息技术使污染实验环保化
对污染严重的各种化学实验都可以做成计算机多媒体模拟演示播放，以避免有害物质造成的污染，防止其对师生以及环境的危害，也可以让学生从视觉有所感知，并且掌握实验知识。如用CO还原CuO的实验，苯与Br2的反应实验，实验室制Cl2的实验等。
五、利用现代信息技术使错误操作直观化。
在实验教学实践中，可以通过课件设置错误操作情景，对错误操作可能引起的危害情景再现，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H2SO4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，通过视频对浓H2SO4滴入水中放出大量热量使H2SO4液飞溅现象进行演示，使学生加深对这一知识点的理解，再如在加热KClO3制O2的实验里，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。
设置错误操作情景，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。通过多媒体技术的模拟，不仅提高了实验的成功率，更深刻理解正确操作的重要性。
六、利用现代信息技术使抽象概念形象化   
化学也是研究分子、原子及核外电子等微粒运动的科学，许多概念抽象复杂，如电子云、晶体结构、有机物分子空间结构、同分异构、顺反异构、手性碳、杂化轨道、大π键、电解胶体的渗析与电泳、NaCl的形成过程、有机物之间反应历程等，都可以用多媒体动画来模拟。通过这一方式可以把一些难于观察的、抽象的、微观的化学过程模拟出来，还可以把常规教学手段难以用实验演示的动态过程展示给学生，使抽象的概念变为具体形象，帮助学生去领会实验事实和掌握化学概念。
七、利用现代信息技术观察微观粒子运动。
化学也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，但在生活中却无法感知，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。我们可以通过课件模拟微粒的运动，揭示微观粒子变化过程，便于学生理解和接受。 例如，H2O在通电作用下分解的实验，通过课件模拟H2O分子分裂成H原子和O原子，H原子和O原子不断运动，相互碰撞，每两个H原子碰撞结合成一个H2分子，每两个O原子碰撞结合成一个O2分子，就生成了H2和O2。

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课件展示了微粒分开和结合的过程，使学生对粒子间有间隔、粒子在不停的运动有了直观的认识；对H2O分解的变化有了形象的理解；同时揭示了化学反应的实质是分子分裂成原子，原子又重新组合成新分子的过程。课件展示过程中，若老师再适当加以引导，观察H原子和O原子的数目变化，对学生理解质量守恒定律有很大帮助，可谓一举多得。
八、利用现代信息技术使实验原理显现化
化学教材中的理论部分具有一定的难度，学生感到较难理解，学生不易理解和掌握实验原理，单单靠实验手段效果往往不理想。对此，通过利用计算机模拟实验，可以把实验原理形象直观地展现在学生面前， 帮助学生理解和学习实验原理。如在溶解热测定实验中利用动画辅助讲解溶解的变化过程，使实验直观形象，学生很容易理解，丰富了学生的观察和记忆。又如，在“原电池原理”和“电解池原理”教学中，溶液中离子的流动方向，电子的流动方向学生难以理解。利用动画模拟使学生形象地看到水溶液中各种离子运动方向及两极电子得失的特点。甚至可以展示两极的实验现象，这样学生从宏观和微观两个方面认识了反应机理，为化学概念和化学规律的掌握提供了充分的感性认识基础，便于学生理解，从而突破教学中的重点、难点。特别是有机基础中的反应机理如消去反应、加成反应、酯化反应、聚合反应、取代反应、催化氧化等。这种整合还可以针对有些实验只能看到结果，而实验原理很难清楚反映的实验教学中。
九、利用现代信息技术有效培养学生的实验设计能力
利用计算机能有效地培养学生的实验设计能力，其途径可利用计算机设计模拟实验室，学生可以根据要解决的问题设计不同的解决方案，同时，还可以根据反馈信息，不断修改设计方案[4]。如：各种排水测气装置、各种集气装置等，都可让学生通过鼠标拖动仪器，组合成各种装置。因计算机不受仪器、药品实物等限制，学生可以反复试做，利用计算机的交互性，使学生思维更具有深度。也避免了一个教师几十个学生，不能完全指点与辅导的尴尬。同时一些装置和操作较复杂的实验，为学生提供一个模块式实验环境，让学生先进行模拟操作，训练实验技能，然后再进行真正的实验。例如：H2还原CuO的实验是九年级化学教学中的重点，更是难点。靠课堂演示并不能使学生真正理解，掌握整个实验环境，让学生在“实验室”中自由选择实验所需的仪器和药品，在二次错误的选择后计算机将给予正确的提示，然后由学生自由地用所选的仪器搭配装置，整个实验完毕后由计算机给予评价，对不正确的实验给出可能产生后果的模拟，像试管口未向下倾斜，产生的水倒流到试管底部，使试管破裂等。实验开始时要求学生选择先通H2还是先加热，对选择先加热后通气的操作给出发生爆炸的模拟，实验结束后，要求学生选择先停止加热还是先停止通H2，对选择先停止通H2的操作给出表面红色的Cu又被氧气氧化成CuO，导致实验失败的模拟，在多媒体技术上，通过学生模拟实验，既掌握原理又掌握实验操作方法，不断促进学生实验技能的提高。
多媒体技术在化学实验中，起到实验设计教学，对学生进行化学知识和实验操作技能的演示教学，有利于培养学生的迁移能力、解决问题的能力，相互协作能力和创造能力，在多媒体“实验室”中让学生在实验室中畅游，发挥各自的才能，去探索认识化学世界的实验。例如：物质的鉴别，通过多媒体“实验室”提供学生所需试剂，由学生设计各种方法进行实验并加以判断。计算机对各种方法所产生的各种现象都会模拟，并正确判断加以正确提示，有利于培养学生对知识的巩固、应用和发展，培养学生的创造精神和创造能力。   

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十、结束语
化学实验是中学化学教学最常用和最重要的教学手段，对帮助学生理解和掌握化学知识，有着举足轻重的作用，随着科学技术的发展，把现代教学技术与实验相结合必将丰富实验的内涵，增强实验功能。运用信息技术开展化学实验教学，可以反复再现实验情景，构建探究型化学实验课堂，激发学生探究事物本质的兴趣，培养问题意识，提高创新能力，是对传统实验教学的有益补充和发展。
信息技术与学科课程的整合，是新时期基础教育教学改革的新亮点。合理运用现代信息技术，可有效提高演示实验教学质量。但在实际教学中一定要坚持以实验为基础的教学原则，不能因为使用各种多媒体技术而削弱实验教学，一切能用实验去研究的教学问题就绝不能脱离实验。我们应该合理利用现代信息技术拓宽教学手段，丰富演示实验的内涵，增强其教学功能，提高课堂教学效果，从而更好地形成学生的科学素养。
在课程改革的不断推动下，教育资源的整合也必将越来越深入，每位教育工作者都将会面临越来越多的问题与挑战，当然，教学改革所面临的现实问题是要靠我们教育工作者的艰苦工作才能逐步解决的，这更需要我们顺应时代要求艰苦努力，不断提高信息技术水平，终身学习、躬身实践，努力打造活力课堂，促进学生均衡发展[5]。