在計算機輔助下的化學教學

隨著計算機在教育領域的應用普及和多媒體技術、網絡通訊技術的不斷進步，計算機輔助教學（Computer Assisted Instruction，簡稱CAI)在現代化教育中的地位日益上升，顯示出了傳統教育所不能比擬的優越性。當今的教學正朝著向現代化教學手段要效率、要質量的方向邁進，計算機輔助教學這枝電化教學花園內鮮艷奪目的花朵，越來越顯現出它的生機和活力。因此，探索計算機在化學教學中的應用是化學科電化教學的一個重要課題，是實驗教學的一個重要延伸，也是輔助化學教學、優化教學過程、提高教學質量、改革課堂教學、加強素質教育的新思路與新做法。

一、利用計算機多媒體課件教學的優點

1.知識的豐富性

傳統的教學以“教師的嘴巴和粉筆”為主要教學模式，課堂容量有限，教學手段單一。但使用計算機課件則不同，它可以最大限度地調動有用資源，如視、聽、讀、寫功能的大大增強；利用“熱鍵”做注解；補充課本中沒有的閱讀資料；利用網上資源進行相關知識的搜索，這些都有助于增大課堂容量，培養學生的求知欲，活躍課堂氣氛。

2.內容的易改性

傳統教學中教師備課書寫教案所用時間較長，但制作成計算機課件后可以根據教學的要求適當地加以修改，所需的時間少，從這一意義上講可謂降低了工作的無意義重復性，減輕了教師備課的負擔。這更有利于教師把精力集中在教學內容的修訂和教學方法的改進上，有利于教師把精力集中在總結教學經驗，不斷進行教學改革和創新上。

3.便于傳播交流

傳統的教學方案即使完整地書寫出來，也因為表現形式過于呆板、展示性不強而不易被人們接受；計算機課件則不同，它可以在計算機上直接運行供少數人交流，也可以利用電教室的投影在多數人內交流，更有意義的是可以上傳到網上或建立個人主頁在全球范圍內供盡可能多的人流覽。教師之間相互學習、相互借鑒的機會增多，也有助于教師的教學水平不斷提高。

二、如何在化學方面使用計算機輔助教學

化學是一門以實驗為基礎，研究物質組成、結構、性質、變化及合成的科學。因此，化學教學必須十分重視引導學生觀察化學實驗，透過實驗現象掌握物質的性質、變化，進而揭示物質組成和結構的奧秘。輔助化學教學的計算機軟件就應當圍繞上述化學學科的特點，尤其是其中那些常規教學難以突破的難點來開發。就化學知識來說，不同的教材內容，有其特殊的難點，必須突破；但就整體來講，則有一些共性的化學問題亟待計算機輔助其突破：

1.解釋原理上體現輔助性

我們在化學教學中，學生時常對一些抽象的理論原理難以領會，即使采用階梯思考題啟發學生探索，往往也不容易突破。例如鐵的吸氧腐蝕和析氫腐蝕問題，這樣的實驗由于反應時間長直接在課堂演示是無法辦到的。我設計了模擬實驗，將二根鐵釘放在盛有水的水槽內，鐵釘上罩有試管，打出字幕“一段時間后”，通過電腦模擬兩者在腐蝕過程中現象的不同（水面的變化、有無氣體產生），啟發學生思考原因。這樣的模擬使學生如臨其境，更易發現問題的本質，提高了解題的能力。對于三池（原電池、電解池、電鍍池）的電子轉移問題，我利用電腦模擬實驗，展示電子的運動軌跡，讓學生直觀地了解到電子得失的情況，再啟發學生總結規律，教學效果明顯好一些。相類似的知識點較多，如反應熱、化學平衡、溶解度等等。

2.解釋微觀粒子上體現輔助性

宏觀物質是微粒構成的，而微粒的構造和運動卻無法直接觀察。常規教學通常用掛圖或投影片、模型等媒體示意，由于其僵化、固定而缺乏直觀的效果。那么，教學時可借助計算機電教媒體變小為大、變靜為動，把微觀粒子擴大為宏觀的示意圖像，用動畫的形式給學生以生動的啟示，例如原子的構造、電子云、電子得失、價鍵形成、晶體的微觀結構、原電池及電解池兩極的離子放電等等。

3.化學實驗教學上體現輔助性

實驗是化學學科的基礎，也是實驗引探法實施的前提，其重要意義毋庸置疑。然而，傳統的課堂演示實驗存在著一些不易克服的矛盾：

(1)反應裝置規模小而課室范圍大，多數學生觀察現象模糊；

(2)許多化學變化瞬間即逝，學生注意力難以集中在應當著重觀察的重點上，因而感官刺激強度不足；

(3)一些化學實驗需要較長些的時間才能完成，而課堂教學時間有限，無法直接觀察結果；

(4)演示實驗時教師既要自己動手或指導學生操作，又要調控整個教室的學生注意力，因而無法組織他們同步思考討論，所以，邊實驗邊探索的氣氛不濃；

(5)一些實驗危險性較強，不益于在課堂上演示；

(6)工業生產裝置規模大，根本無法在課堂內演示。

那么，怎樣解決這個在化學教學中帶有普遍性的難題呢？配以放映實驗錄像不失為解決問題的辦法。但是，現階段各地發行的實驗錄像帶只能線性播放，難以根據教學的需要選擇某一片段、某一鏡頭，更不便在畫面中穿插對實驗的探索性思考，所以效果不佳。在制作課件的實踐中我有以下心得：

(1)對傳統實驗中實驗現象明顯易于觀察的要保留下來，親手做演示實驗。

(2)利用電教手段在課件中穿插實驗錄像，在錄像中設置控制按鈕，實現教學中能動地控制講課內容。

(3)利用計算機模擬實驗，如工業生產流程圖、爆炸實驗、反應時間快的實驗的慢鏡頭、反應時間快的實驗的壓縮過程等等。如氯水分解反應速度非常慢，課堂上難以演示；再如濃H■SO■的稀釋時錯誤地將水倒入濃H■SO■，會帶來什么后果呢？這是不能用實驗來演示的。但都可通過動畫模擬及伴音得到解決。

總之，教師要熟練使用多媒體輔助教學，就必須有創新精神、科研意識，樹立終生學習的觀念和不斷進取的精神，這正是教學改革的動力源泉。