信息技术提高化学实验教学有效性的策略研究

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信息技术提高化学实验教学有效性的策略研究
摘要：信息技术走进化学实验课堂, 极大地丰富了化学实验教学。但如今的化学课堂教师很少带化学仪器进班级，往往都是运用便捷的多媒体取代，学生的分组实验基本不做，学生缺乏动手实验的机会，培养学生的能力更是无从谈起。因此，如何利用信息技术提高化学实验教学的有效性，是我们每个化学老师必须掌握的策略。
关键词：信息技术   化学实验教学   有效性     策略
化学实验是激发学生学习兴趣最有效的方法，更是培养学生科学素养的重要途径。但信息技术的发展给化学实验探究带来了阻碍。通过调研发现，如今的化学课堂教师很少带化学仪器进班级，往往都是运用便捷的多媒体取代，学生的分组实验基本不做，学生缺乏动手实验的机会，培养学生的能力更是无从谈起。如何利用信息技术提高化学实验教学的有效性？是我们每个化学老师必须深思的问题。下面是我对信息技术提高化学实验教学有效性的策略研究的几点体会：
一、首先，教师要充分意识到化学实验探究的重要性。
学生实验探究是化学教学的重要组成部分，也是提高学生综合素质的有效途径，教师要充分认识到化学实验探究的重要性，不仅要求按照课标要求完成规定的实验教学，而且应该提高实验探究的质量。切不可以按照实验台上的实验用品和教材上的实验步骤进行“照方抓药”式的实验操作，这样的实验没有体现做实验的真正价值。教师应把验证性实验改为探究性实验，着力提高学生的实验探究能力。如，讲二氧化碳的实验室制法时，课前设计好几组实验：（1）碳酸钠与稀盐酸反应；（2）纯碳酸钙粉末与稀盐酸反应；（3）石灰石与稀盐酸反应；（4）石灰石与浓盐酸反应；（5）石灰石与稀硫酸反应。让每一组的学生将自己实验后的现象写出来，全班同学共同讨论：哪组实验最合适？为什么？学生通过各自的实验现象，说出实验的时候存在的问题，然后会非常容易的得出结论。这样既可以理解哪个方案更好，又找到了其他制取方案的缺点，提高了学生的探究能力。
二．合理改进实验，灵活运用多媒体
教材的实验设计有一定的合理性，但教师也需要灵活处理，不该局限于教材上的化学实验装置和实验方案，要勇于对教材中实验的不足之处加以改进，提高学生的实验探究能力。同时许多化学实验受到条件的限制，比如，原料的毒性会危害健康。这些实验可以灵活运用多媒体演示，直观地展示给学生，也是解决这种矛盾最好的办法。
1、用实物投影技术放大实验现象：化学课中有许多演示实验,其目的是通过实验演示,让学生观察到物质变化的全过程,在感性上有一定的认识,从而提出疑问,获得结论。演示实验可提高学生对化学的学习积极性和参与程度,体现实验过程的真实性、科学性,让学生信服,是培养学生观察能力的重要途径,也为引出课题、问题,进行讨论、探索、发现创造条件。因此,演示实验要真正起到演示作用,不能演而不示,使演示实验变成讲实验,观察实验变成讲实验现象。为了提高演示实验的可见度,传统的方法一般采用放大实验仪器,抬高实验装置,增加实验药品的用量巡回展示实验结果,然而实验仪器的放大是有限的,巡回展示实验结果又浪费时间,且有些现象是在实验中瞬间产生的而无法观察到,以至影响教学效果。采用投影技术,可克服这一缺陷,大大提高演示实验的效果。

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2、摸拟错误的实验操作：化学实验中的一些错误操作，只靠教师口授其错误的原因以及可能带来的危害，学生可能半信半疑，效果不好。若用白板模拟这些错误操作及其引起的严重后果，则可使学生明确错误操作所引起的危害性，自觉规范自己的实验操作。如模拟一氧化碳还原氧化铁的实验，实验开始先点燃酒精灯加热，再通一氧化碳的后果；实验完后先停止通一氧化碳再熄灭酒精灯的后果，以及没进行尾气处理而造成一氧化碳中毒事故等，既加深了学生的理解和记忆又规范了学生的实验操作技能。
在实验教学中，适当地引入信息技术可起到深化知识，画龙点睛的作用。如在加热氯酸钾制氧气的实验里，在给固体药品加热时，应使试管口向下倾斜，氧气收集完后应先移出导管再熄灭酒精灯，如果错误，则后果如何？通常的做法是，老师告诉学生答案，出现冷凝水回流，试管爆炸的现象。再如，氢气还原氧化铜时先加热后通氢气、稀释浓硫酸时将水加入浓硫酸溶液中，老师都会强调后果的严重性，但学生机械地记忆，印象肯定不深。用计算机模拟上述实验，弥补了老师和学生不易直接进行实验，而通过老师语言描述也难以到位的不足。模拟这类不可能做的实验，省时省力，几个动画画面就揭示了事物变化的全过程。
3、模拟微观粒子运动：化学是研究分子、原子及核外电子等微观运动的科学，而微观粒子的运动又是肉眼看不到的用手摸不着的，通常情况我们只是借助挂图和模型，通过教师的讲解而使学生理解。而微粒运动变化的过程却无法充分展示。例如：水在通电作用下的分解、氢气还原氧化铜实验的实质，单凭中学生感知能力不可能一下子全部掌握。而用多媒体课件模拟微粒的分开和结合的过程，揭示化学反应是分子分裂原子重新组合的实质，既能使学生很快理解和接受，而且记忆深刻。
4、模拟有毒、有害实验：有些实验虽然实验室能做，但污染严重、危险性大，借助多媒体课件展示，可以让学生形象安全地感知实验内容，如火灾逃生、瓦斯爆炸、一氧化碳通过血红蛋白使大脑缺氧等毒性实验；工厂烟囱排放大量废气、汽车排放的尾气和燃放烟花炮竹造成的污染等。还有些内容与化学生产工艺流程有关，如工业上高炉炼铁、自来水净化工业流程等。这些生产流程也可以通过动画模拟或将工厂的实际生产流程录像给学生看，学生会有身临其境的感觉。
5、利用摄像、放像技术展示了化学实验的操作性和科学性,保障了化学实验的安全性：演示实验的全过程需要较长时间,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知识信息,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,采用摄像、剪辑技术,对实验全过程进行加工,既为学生提供全过程,又突出重要的实验现象,同时也不失实验的真实性。例如:研究铁生锈的条件实验时可采用此技术在课堂上播放,大大增强演示实验的时效性。铁生锈的条件实验研究要一周时间才能见到好的效果,老师可以在实验时做好过程变化的摄像,然后剪辑下来供学生上课时观看。让学生对实验结论信服,并从中体会到有些化学反应是很缓慢发生的,增强学生对实验观察的时效性。

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三、超越现实的仿真实验室，突破现实条件的限制。
现代信息技术在化学教学中的应用，可以为学生提供仿真实验室和营造理想化状态下的实验环境。学生通过动手实验，培养了他们的动手、探究和创新能力。但针对有的化学实验会在空间、时间和器材等方面受到这样或那样的限制。利用信息技术的仿真化学实验室就能解决上述所有问题，用仿真化学实验来探究化学实验，与我们在化学实验室使用真实器材做实验完全一样，可以按照自己的意愿设计实验，进行数据读取、记录、分析，得出实验结果等。例如《仿真化学实验室──气体制备的方法》是一个全开放性的电学实验仿真平台，与常规的化学教学软件大不相同。学生和教师都可以针对自己的要求亲自动手创建出自己所能想象的所有电子实验，比如气体制备的装置组合、创新等，让学生有了更自主的动手和体验空间。化学教学中常见的名词术语“稳定结构”（相对）、“浮力不计”、“理想气体”、“质子”、“分子运动”等，这些在实际生活中都无法找到完全相符的案例，通过信息技术把这种状态模拟出来，可以让学生观察并探究这种理想化的现象。学生在学习气体制备的方法时，学生可以用虚拟实验室通过鼠标拖动和用鼠标点击仪器的方式模拟装置连接的方法，对快速掌握知识会收到事半功倍的效果。《水的净化》一节的教学，由于活性炭的吸附性不够，导致活性炭在吸附的过程中不能保证有明显变化这一特性。用录像即不会有失真实性又可以缩短课堂上占用的不必要的时间，大大的提高了课堂教学效率。
    总之，化学是一门实验科学。化学实验是化学理论赖以产生和发展的基础，是化学理论运用于生产实践的桥梁和中介。化学实验是检验化学科学知识真理性的标准，所以化学实验是不可用多媒体替代的，信息技术只是辅助化学实验教学，去提高化学实验教学的有效性。因此我们主张化学实验尽量让学生亲自操作、亲自观察，让学生获取第一手资料，享受第一感觉。当然对于一些限于条件，不能进行的实验，用多媒体模拟，也是可取的；或者实验中涉及有毒气体的，我们可以事先做好实验的实录，到时再播放。