信息技術在化學教學中的應用研究

◆劉桂軍 盛麗英

本課題主要研究的是利用信息技術幫助學生理解化學微觀概念和原理，把原來微觀的概念形象化，將完全靠想象的化學原理可視化，從而建立微粒觀；模擬化學教學中難以完成的實驗，使學生在創設的情境中理解并深化知識，引導學生自我學習，使其成長為一個有學習能力的人。

傳統的“五個一”（一塊黑板、一支粉筆、一張嘴、一本教材、一本教案）加上有限的化學實驗演示的教學方法，在信息時代的今天，已經不能滿足現代教學的需求。信息技術作為現代教學手段是對傳統教學手段的有益補充。下面，筆者就信息技術在化學教學中的應用談談自己的一些嘗試和思考。

1 利用信息技術幫助學生理解化學微觀概念和原理[1]

化學教學作為義務教育階段最后一年開設的一門學科，由于概念較多，對于初學者來說造成了一定的障礙，有些學生因為不理解化學概念造成后續學習的困難。對于微觀領域比較抽象的化學概念，單靠教師的語言講解難以讓學生理解，借助多媒體處理和轉化信息，可以幫助學生自主形成化學概念。

例如在幫助學生建構微粒觀的教學中，教師充分借助多媒體。學生的世界首先是看得見、摸得著的宏觀世界，因此，他們在認識事物時更多地依賴于自己的所見所感，不容易從微觀的角度去認識物質。教師在一開始引入微粒的概念時制作了一段視頻，就是從浩瀚的宇宙開始搜索追尋一個微粒，從宇宙到地球，從地球到亞洲，從亞洲到中國，從中國到北京，從北京到東城，從東城到學校，從學校到一個人，從一個人到一只手，從一只手到一個細胞，從一個細胞到一個個分子，讓學生感知對于物質的認識就是這樣：從看不見的猜想假設一直到看得見的儀器檢測，這就是認識微粒的發展歷程。學生也初步理解了物質是不連續的，是由微觀粒子構成的。

接下來學習分子、原子的概念，學生也不能想象出各種微粒的微觀結構，就造成概念形成的困難，對進一步學習物質構成（哪些物質由分子構成，哪些物質由原子構成）造成障礙。借助畫圖軟件，把微觀分子、原子變成看得見的分子、原子模型，并且借助球棍模型使之立體化，學生就很好地理解了概念。

在學習微粒的性質時，大部分教師采用實驗探究的教學方式引導學生理解微粒的性質，在此基礎上又融進了多媒體的使用。例如在學生分析實驗現象推測出微粒的性質后，利用動畫模擬了蔗糖溶解的過程以及酒精和水混溶的過程，加深了學生對于微粒性質的理解，進而又播放了視頻“金原子的超顯微結構”，學生可以直觀地看到金原子之間有間隔，原子在不斷地運動，讓學生對自己的分析確認無疑。

如何檢測學生有沒有真正建立微粒觀呢？設計一個想象力比賽活動，就是把“物質及其變化”中分子、原子的行為通過類比的方法表現出來。為了激發學生的想象力，用愛因斯坦的一段話作為活動的前言：“當1919年日蝕證明了我的推測時，我一點兒也不驚奇。要是這件事沒有發生，我倒會非常驚訝。想象力比知識更重要，因為知識是有限的，而想象力概括著世界上的一切，推動著進步，并且是知識進化的源泉?！睂W生的表現超乎預期，他們借助語文中的文言文寫了“兩小兒辯水”，解釋宏觀上水由氫元素、氧元素組成，微觀上水分子由氫原子和氧原子構成，用數學中的圖形變化類比化學變化，用英語中的單詞重組類比化學變化，用音樂中音符重組類比化學變化，等等，這些都充分證明了學生已經建立了微粒觀。

建立“宏觀—微粒”的認識對于學生學習化學符號做了很好的鋪墊，這讓學生在看到一個個符號時能聯想到宏觀物質，能想象出微觀結構。所有的符號不再是單純的符號，而是有宏觀、微觀兩個角度的指代意義。學生初步建立“宏觀—微觀一符號”相聯系的思維方式后，繼續用這種思路學習化學方程式。

例如先演示氫氣燃燒的實驗，讓學生建立宏觀事實，接著引導學生畫出反應物和生成物的微觀示意圖，再用多媒體展示動畫，揭示氫氣燃燒的微觀實質。在此基礎上，學生很容易用符號表達出化學反應，化學方程式也就很容易寫出來了。進而用相似的方法，學生可以寫出水通電、氫氧化鈉和硫酸銅反應等其他反應的化學方程式，這讓化學教學不再是像英語學習一樣單純的記憶，這也為學生后續學習化學奠定了扎實的不可或缺的基礎。

微粒觀的建立讓教師在后續教學中深深感受到它的價值和意義。在學習溶解過程以及酸堿中和的實質時，學生很容易描述出微觀過程，這有力地證明了微粒觀已經深入學生的認識觀，這樣好的教學效果是應用信息技術最成功的體現。

高中階段也有一些化學原理適合借助多媒體進行學習。例如在學習化學平衡時，學生不能理解可逆反應自身的特征，對可逆反應不能進行到底，認為完全是外界原因造成的；也不能理解動態平衡的含義，認為“可逆反應達到平衡時，反應就停止了”。利用3DMAX制作了課件，將反應物、生成物的分子融合在一起，各物質的分子數目都在變化。為了讓學生更清楚地看到過程，將反應物、生成物的分子分開，設置時間，第一秒反應物分子減少得多，增加得少，生成物的分子增加得多，減少得少；直觀看到的是反應物分子數減少，生成物的分子數增加。與學生觀察到的實驗現象吻合，即生成物的濃度不斷增加。但通過上述媒體展示，學生感知了逆反應的存在，只是正、逆反應速率不同。接下來的動畫是第二秒、第三秒……，正反應速率在減小，逆反應速率在增大，到了某一時刻反應物和生成物都是減少分子數等于增加的分子數，即正、逆反應速率相等，反應物、生成物的濃度都不再發生變化。學生理解了化學平衡狀態建立的過程，認識了化學平衡狀態的特征。課件也獲得了北京市一等獎，全國優秀獎。

2 利用信息技術模擬化學教學中難以完成的實驗[2]

化學教學中有相當一部分實驗，可能由于反應物或生成物有毒、有味，或是由于有危險，無法在課堂上直接演示。可以通過多媒體動畫模擬相關反應，或者教師將有關實驗錄制好在課堂上給學生播放視頻。如講空氣成分的測定時，動畫模擬拉瓦錫的實驗，通過抓取細節和多角度分析科學家實驗，探究其中的科學方法，引導學生學會分析實驗原理和誤差。接下來讓學生設計實驗，測定空氣中氧氣含量時，學生就在拉瓦錫實驗的啟發下設計了幾個實驗方案，其中一個和書上的實驗設計大同小異?？梢?，形象的動畫讓學生真正理解了實驗原理。

在金屬資源的利用和保護課題中，從常見鐵礦石中提煉鐵的原理是本課題的重點。由于一氧化碳有毒，課堂無法完成實驗，單純畫圖講解學生分析理解起來有一定障礙。利用多媒體動畫模擬一氧化碳還原氧化鐵的實驗，之后播放高爐煉鐵的視頻，接下來按反應原理和反應條件→實驗裝置→實驗順序→尾氣處理這一主線來組織學生分析、討論，并將它與煉鐵生產的主要化學反應原理結合起來，學生分析得頭頭是道，因為他的頭腦中有了具體的表象，也就很容易認識化學原理對實際生產的指導作用。

除此之外，化學實驗中的一些錯誤操作，如濃硫酸的稀釋，若將水注入濃硫酸中就會引起液滴飛濺，以上這些只能靠教師講其錯誤原因，以及錯誤操作可能帶來的危害，卻不能用實際操作實驗證明，否則會造成危險。使用Flash動畫模擬這些實驗的錯誤操作，還可將步驟分解，放慢動作，不僅把錯誤的原因演示清楚，而且可以渲染氣氛，學生看后印象深刻，加深對錯誤原因的理解。除此之外，初中化學教學中像倒吸現象、加熱時試管炸裂的可能原因、酒精燈的錯誤使用都可以借助動畫模擬，讓單純的講解變得形象生動，一定程度上也激發了學生的學習興趣。

3 利用信息技術引導學生自我學習[3]

現代社會是一個學習型社會，每個人都需要根據工作或生活的需要不斷地自我學習，從而完善和提高自己?；瘜W課堂教學也是有限的，在計算機多媒體網絡環境中，教師可以指導學生查閱資料。如在化學元素與人體健康時，為了讓學生更多了解某些元素（如鈣、鐵、鋅等）對人體健康的重要作用，懂得一些生活常識，教師指導學生運用多種手段（特別是網絡）查找資料，運用比較、分類、歸納等方法獲取有用信息，與他人進行交流和分享。

除此之外，學生還可以根據自己的知識和能力層次，在網絡上自主選取適合自己的化學知識和學習方式來進行學習，這樣既有利于成績好的學生超前學習和競爭性學習，發揮其鉆研學問的積極性和主動性，充分發展個性特長，鍛煉和提高自學能力，也能讓學習弱的學生根據需要選取適合自己的多媒體信息補充落下的知識或者理解不深入的問題。例如學習好的學生可以查閱自己感興趣的或者是更深層次問題的詳細信息，從而深化對知識的理解，也可以在網絡上學習共享的資源像哈佛課堂實錄，擴充自己的知識和眼界；學習弱的學生可以選取網絡上的視頻片段，重新對化學某模塊知識進行學習，加深理解的同時自學能力也會逐步增長。

以上是筆者在教學中運用信息技術促進教學的一些嘗試和思考，如何運用信息技術優化考試評價體系是思考的下一個問題。

[1]祖建方.論信息技術在化學教學中的應用[C]//中國化學課程網.福建省高中新課程教學觀摩及教學研討會論文匯編.2007.

[2]劉小軍.信息技術與化學教學整合之我見[J].新課程:教育學術,2011(7).

[3]初中化學課程標準解讀[M].北京:人民教育出版社,2013.