現代信息技術運用于化學課堂教學的研究

楊培華

【摘 要】本文通過高中化學課堂教學實踐，探索現代信息技術與傳統教學手段各自的優缺點以及所適用的化學課類型，如元素化合物類課型、概念理論類課型、化學實驗類課型、化學知識復習類課型、化學計算類課型、有機化學類課型等，探索如何將二者結合起來，互相補充和完善，揚長避短，從而優化化學課堂教學過程，提高課堂效率。

【關鍵詞】現代信息技術 ? ? ?傳統教學手段 ? ? ? 化學課類型

在新課程改革的大潮中，現代信息技術以強大的生命力活躍于教學的各個領域。對于高中化學課教學來說，現代信息技術可以為化學課堂教學創設虛擬化的教學環境，使教學活動在很大程度上脫離空間和時間的限制;現代信息技術能逼真地模擬出微觀世界中的各種現象、重大科學發展的探索過程、危險事故的發生和應急處理過程等，既能實現化小為大、化遠為近、化虛為實、化難為易、化零為整，又能使抽象的概念具體化、枯燥的知識趣味化，形、聲、色兼備。這樣，學生對化學知識的學習可以自然而然地發生和發展，進而激發學生好奇和模仿的天性，既讓學生感覺到化學課堂教學生動有趣，又讓學生覺得教學內容真實可信，極大地提高了課堂教學效益。另一方面，傳統教學方法有利于教師主導作用的發揮，對教學環境的要求比較低，簡單、快捷，在施教某些教學內容（習題課、物質的性質、簡單的概念、簡單的實驗等）時也具有突出的效果，顯示出它的不可替代性。因此，我們不能絕對地說現代信息技術優，傳統教學手段劣。實際上，任何一種教學手段的運用，都是由受教育者的實際情況、教學目的和教學內容所決定的，不同的教學手段具有不同的優勢。因此，適時適度地將現代信息技術與學科教學有機結合起來，才能提高課堂教學效益。由此，我們感受到：如何根據教學實際需要和學生特點，恰當地運用現代信息技術，優化化學課堂教學，提高教學效率，成為一個需要研究的課題。

高中化學課的類型大致可分為元素化合物類課型、概念理論類課型、化學實驗類課型、化學知識復習類課型、化學計算類課型、有機化學類課型、試卷習題講評類課型等。

一、現代信息技術在元素化合物類課型中有效應用的研究

在元素化合物類課型中，教師講授的主要是一些具體物質的性質，學生在學習具體物質性質的時候，最直觀有效的方法就是演示實驗和學生實驗。學生通過觀察實驗、操作實驗、分析實驗和設計實驗來感受和理解元素化合物知識的發現和發展的過程，初步學會化學的思維方法，并通過歸納總結形成知識結構，進而明確“結構決定性質，性質決定用途”的化學學習規律。在學習的過程中，只是在某些地方，可以借助現代信息技術，提高教學效果。例如，在學習《富集在海水中的元素——氯》一節內容時，首先讓學生觀看第一次世界大戰中，德國軍隊使用氯氣的動畫：德國軍隊與英法聯軍對峙，德軍突然使用了化學武器，一種黃綠色的氣體隨風飄向聯軍，一股刺激性的氣味使聯軍士兵不停咳嗽、昏迷甚至死亡，士兵越向戰壕底部隱蔽，傷亡越嚴重。這樣就加深了學生對氯氣毒性的認識，激起了學生的求知欲。然后，展示1瓶氯氣樣品，讓學生觀察氯氣的顏色、狀態，聞氯氣的氣味，再向集氣瓶中加入少量水振蕩，觀察顏色的變化，從而歸納總結出氯氣的物理性質。又通過演示實驗（實驗4-3）引導學生觀察主要現象，并解釋原因：氯氣能在氫氣中燃燒，發出蒼白色火焰，在瓶口有白霧，此霧為鹽酸小液滴，說明生成的氣體極易溶于水。通過演示實驗（實驗4-4、實驗4-5），引導學生從現象推測Cl2遇水生成了新物質——次氯酸HClO，即Cl2 + H2O = HCl +HClO。分析討論HClO的性質：（1）弱酸性（弱于 H2CO3 ）;（2）強氧化性（能漂白、殺菌、消毒）;（3）不穩定性（2HClO=2HCl + O2）。進而思考：（1）打開自來水龍頭，為什么偶爾會聞到一股刺激性的氣味？ （2）光照新制氯水時，為什么會產生氣泡？ 氯水如何保存？（3）根據Cl2與H2O的反應設想，如果將Cl2通入NaOH 溶液中情況會怎樣？在講到SO2是形成酸雨的主要物質之一時，也是在學生學習了相關的知識后，再觀看動畫模擬酸雨的形成過程，目睹酸雨過后林木受損，良田被毀，建筑物遭侵蝕的景象，對比蔚藍的天空、清澈的湖水、潔凈的土壤，產生強烈的感官上的對比，達到其他說教所不能達到的效果。

作為對比，我們在給高一（11）班上課時，也是《化學1》第四章第2節的內容《富集在海水中的元素——氯》，在教學的過程中，實驗板書全部用PPT代替。我們發現：整個教學過程單調乏味，部分學生昏昏欲睡。由于實驗板書全部用PPT代替，沒有了實驗的探研功能，沒有了實驗的趣味性，學生獲得的感性認識也很不深刻，教學效果并不好。

通過課堂實踐，我們的結論是：在元素化合物類課型中，現代信息技術常常只起輔助作用。

二、現代信息技術在概念理論類課型中有效應用的研究

在高中化學教學中，基本概念和理論相對較多，主要包括物質的量、離子反應、氧化還原反應、元素周期律、化學鍵、物質結構、化學反應速率、化學平衡、鹽類的水解、原電池和電解池等，而概念和理論一般比較抽象，難于理解。例如，《分子結構與性質》這一章，要闡述微觀粒子之間的相互作用，這些內容很抽象，看不見，摸不著，描述也很困難，需要學生具有較強的空間想象能力和抽象思維能力，大多數學生理解起來感到很吃力。通過課本上的圖片來解釋，實際效果并不理想。為了化解這一難點，我們采用Flash、3Dmax等優秀的教學軟件，制作了“雜化軌道”“共價鍵”等模擬動畫課件，利用色彩和層次的變化，幫助學生學習和理解雜化軌道理論以及共價鍵的形成過程，突破了時間和空間的限制，取得了較好的效果。在《晶體結構》的學習中，晶體模型只能使學生建立晶體框架，并不能完全理解晶體空間結構，而利用Flash、3Dmax等軟件則可以把各種晶體活靈活現地制作出來，學生可以看到生動逼真的Na原子的立方體結構，Cu、Ag等金屬原子以最緊密堆積方式形成的立方體結構、金剛石的空間網狀結構、石墨的層狀結構等，再配上立體結構的旋轉、透視等，使學生在不知不覺中接受了知識的熏陶，順利地突破了模型框架的束縛，站在三維立體的角度，更完美地完成了學習任務。

通過課堂實踐，我們的結論是：在概念理論類課型中，現代信息技術大顯身手。

三、現代信息技術在實驗類課型中有效應用的研究

化學實驗是一種探究性的活動，學生是這一活動的主體，只有學生親身參加了實驗，多種感官同時受刺激才能達到實驗教學的目的，也只有通過學生的親身實驗，才能培養學生的觀察能力和實驗操作技能。所以，化學實驗一般是不需要利用現代信息技術的，否則將妨礙學生這些方面能力的發展，起到相反的作用。作為對比，我們在給高一（11）班上課時，全部用視頻來代替操作性的演示實驗，學生學習的主動性和積極性均較差，教學效果很不好。

但以下兩類實驗，可以利用現代信息技術輔助教學。

1. 現象不明顯、效果不顯著或者反應速率較慢耗時較長的實驗。例如，在《壓強對化學平衡的影響》的教學中，改變壓強對二氧化氮與四氧化二氮之間的轉化影響并不顯著，運用課本實驗，學生通常只能注意到加壓混合氣體的顏色加深，而往往不能發現其后的顏色略變淺。因為根據人的視覺特點，由淺變深的現象易于識別，而由深到淺的現象則不易感知。為此，我們采用3Dmax制作了課本實驗的原形模擬和簡化模擬動畫課件，有意識地突出氣體顏色的變化，增強實驗中的現象層次差別，加深了學生對壓強變化過程中氣體顏色變化與組分濃度變化的認識，從而為勒沙特列原理的認識奠定了基礎。鎂跟冷水的反應，由于反應速度很慢，產生的氣泡又小，坐在第三排以后的學生很難觀察到實驗現象，就可以利用投影儀，通過大屏幕電視，擴大演示效果，提高細微現象的可見度。

2. 一些有毒有害或者在實驗室中無法完成的實驗，可以利用現代信息技術，模擬演示實驗。例如，在《氮的循環》一節，“雷雨發莊稼”的原因，N2和O2在放電的情況下生成NO，然后生成NO2，NO2與水生成HNO3，由于受條件的限制無法完成實驗，則可利用動畫模擬實驗，讓學生觀察到整個過程的物征變化，增強了學生的感性認識，提高了教學效果。

通過課堂實踐，我們的結論是：在實驗類課型中，大部分實驗不宜利用現代信息技術，某些實驗可以利用現代信息技術輔助教學。

四、現代信息技術在復習類課型中有效應用的研究

復習課的特點是時間短、頭緒多、容量大、節奏快，它最終的目的在于要將所學的有關知識進行歸納、整理，使其系統化、科學化，從而培養和提高學生運用知識解決問題的能力。因此，在復習類課型中，現代信息技術具有得天獨厚的優勢。例如，在復習《金屬及其化合物》時，利用現代信息技術，可以很輕松地歸納總結出鈉、鋁、鐵及其化合物的性質，可以很輕松地在鈉、鋁、鐵及其化合物的重要性質之間進行切換，并且可以讓學生在很短的時間內瀏覽大量的試題，既鞏固了相關知識，又培養了學生觸類旁通的能力。特別是復習實驗課的內容時，把一些重要的實驗（如氯氣、氨氣、乙烯、乙酸乙酯的制備，鈉與水反應，鐵與水蒸氣的反應，銅與濃硫酸、濃稀硝酸的反應，鋁熱反應，噴泉實驗等）制成課件，復習需要的時候，采用慢放、放大、定格、重播等手段幫助學生觀察理解相關知識，收到較好的效果。

通過課堂實踐，我們的結論是：在復習類課型中，現代信息技術具有得天獨厚的優勢。

五、現代信息技術在有機化合物類課型中有效應用的研究

有機化學的特點是分子的立體結構不易感知，反應機理繁雜抽象，難以理解。在這些方面，傳統的教學方法顯得力不從心，但是，借助于現代信息技術，利用Flash、3Dmarx等優秀的教學軟件，制作出彩色的三維分子結構模型，如甲烷、乙烯、乙炔、苯、乙醇、乙醛、乙酸、氯乙烷分子等，使有機物的分子結構直觀地呈現在學生面前，結合分子的球棍模型和比例模型，學生就可以獲得更加深刻的感性認識;制作出彩色的反應歷程動畫，像乙醇的消去反應和催化氧化反應機理以及反應過程中化學鍵的斷裂過程，乙烯與溴、氯化氫、水的加成反應歷程，溴乙烷的消去和水解反應歷程，乙酸跟乙醇發生酯化反應時的歷程（突出顯示示蹤原子18O反應蹤跡）等，向學生展示其微觀演變過程，學生的學習興趣大大提高，教學效果較好，課堂效率明顯提高。

通過課堂實踐，我們的結論是：在有機化合物類課型中，現代信息技術具有非常明顯的優勢。

綜上所述，現代信息技術與傳統的教學手段各有優劣，有的課型適宜運用現代信息技術，有的課型適宜運用傳統的教學手段，有的課型需要二者有機地結合起來。因此，在實際的教學過程中，要善于將現代信息技術與傳統教學手段結合起來，互相補充和完善，揚長避短，從而優化化學課堂教學過程，提高課堂效率，達到事半功倍的教學效果。

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