信息技術(shù)在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的具體運(yùn)用

劉黎麗

關(guān)鍵詞：高中化學(xué);實(shí)驗(yàn);信息技術(shù);教學(xué)策略

互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展使得社會生活更加信息化、智能化，也帶來了教育領(lǐng)域的變革。20世紀(jì)90年代，國家提出了建設(shè)“信息高速公路”的口號，同時也提出了教育信息化的概念。現(xiàn)代信息技術(shù)為教育改革和發(fā)展提供了新的可能性，創(chuàng)新了教學(xué)模式，多樣化的教學(xué)工具也強(qiáng)化了教學(xué)效果。高中化學(xué)課程中化學(xué)實(shí)驗(yàn)是一種重要內(nèi)容，但是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的條件受限制，相對于理論教學(xué)一直發(fā)展緩慢。而將信息技術(shù)與高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)二者有機(jī)結(jié)合起來，讓學(xué)生很好地把握實(shí)驗(yàn)規(guī)律和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，全面掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)知識，能從根本上提升教學(xué)效率和質(zhì)量。

一、信息技術(shù)與化學(xué)課程整合的優(yōu)勢

（一）有助于增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情

傳統(tǒng)化學(xué)教學(xué)中，教學(xué)工具有限，因此課堂比較沉悶死板，學(xué)生往往無法感覺到實(shí)驗(yàn)的趣味性，對于化學(xué)學(xué)習(xí)的熱情比較低。高中生正處于青春期，喜歡新鮮、有創(chuàng)造力的事物，如果化學(xué)課程理論性過強(qiáng)，那么學(xué)生對于化學(xué)學(xué)習(xí)就會比較反感。為此，為了保護(hù)學(xué)生的求知欲，讓他們積極主動學(xué)習(xí)化學(xué)，教師需要將信息技術(shù)與化學(xué)教學(xué)融合起來。化學(xué)實(shí)驗(yàn)信息化，實(shí)驗(yàn)更加富有趣味性，學(xué)生能夠感受到更加多元、豐富的化學(xué)世界，對于化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣也更濃，主動探究新知識，有效提高化學(xué)學(xué)習(xí)效率。總之，信息技術(shù)打造的便捷的實(shí)驗(yàn)課堂有助于促進(jìn)學(xué)生發(fā)展多元智力。

（二）提升學(xué)生的化學(xué)探究能力

高中時期，學(xué)生已經(jīng)具備了一定的邏輯思維能力和自主學(xué)習(xí)能力，化學(xué)實(shí)驗(yàn)就是讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)、自主操作的一種課程，將學(xué)生的手、耳、口、眼、腦各個感官有效調(diào)動起來。但是往往由于條件限制，實(shí)驗(yàn)課程不具備開展條件，導(dǎo)致化學(xué)教學(xué)局限在理論教學(xué)和習(xí)題講解方面，學(xué)生在課堂上的參與度比較低，從而難以發(fā)展學(xué)生的探究能力。而信息技術(shù)的應(yīng)用使得很多難以開展的化學(xué)實(shí)驗(yàn)也能方便地展開，產(chǎn)生更加真實(shí)有效的化學(xué)實(shí)驗(yàn)效果。在虛擬化實(shí)驗(yàn)中，教師不用擔(dān)心實(shí)驗(yàn)的安全性問題，同時虛擬實(shí)驗(yàn)節(jié)省實(shí)驗(yàn)材料，能夠節(jié)約教學(xué)經(jīng)費(fèi)，使得化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的成本投入也比較低。

二、信息技術(shù)在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的具體運(yùn)用

（一）應(yīng)用實(shí)驗(yàn)設(shè)備，清晰呈現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)受周圍環(huán)境、實(shí)驗(yàn)藥劑、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)操作等種種條件的限制，很多實(shí)驗(yàn)開展起來難度比較大，或者實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，進(jìn)而無法起到應(yīng)有的教學(xué)效果。而有了投影技術(shù)，教師就可以應(yīng)用投影將演示實(shí)驗(yàn)放大給學(xué)生展示。應(yīng)用投影儀放大實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，教師就可以在課堂上演示微型實(shí)驗(yàn)，微型實(shí)驗(yàn)的每一個細(xì)節(jié)都在投影儀上被放大，學(xué)生們可以觀察得很清楚。又因?yàn)槲⑿蛯?shí)驗(yàn)相比于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)更清潔，對于實(shí)驗(yàn)藥劑的消耗更少，產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)廢料也比較少，因此還有助于培養(yǎng)學(xué)生的綠色化學(xué)意識。

例如，在“電解飽和食鹽水”實(shí)驗(yàn)中，電池兩極產(chǎn)生小氣泡，陽極產(chǎn)生淡淡的黃綠色氣體，應(yīng)用投影儀學(xué)生可以很清晰地看到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，進(jìn)而能夠通過對比分析得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論，也就是陽極一端產(chǎn)生氯氣。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，在陰極滴入兩滴酚酞溶液，能觀察到陰極溶液變成紅色，學(xué)生得到“陰極附近生成堿性物質(zhì)”的結(jié)論，從而更直觀地了解電解飽和食鹽水實(shí)驗(yàn)。

（二）應(yīng)用仿真實(shí)驗(yàn)軟件，模擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)錯誤操作

應(yīng)用信息技術(shù)可以更直觀清晰地表達(dá)化學(xué)知識，信息技術(shù)可以動態(tài)化呈現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作過程，將各個細(xì)節(jié)操作呈現(xiàn)得更加清晰。因?yàn)楦咧谢瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)不少具有一定危險性，需要注意操作細(xì)節(jié)。而學(xué)生剛剛接觸實(shí)驗(yàn)，對于實(shí)驗(yàn)操作比較生疏，很可能因?yàn)椴僮鞑划?dāng)而產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)事故。而計(jì)算機(jī)技術(shù)創(chuàng)造了一個虛擬化的實(shí)驗(yàn)空間，將實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)以及操作不當(dāng)可能產(chǎn)生的問題清晰呈現(xiàn)出來，進(jìn)而加深學(xué)生對于化學(xué)實(shí)驗(yàn)的印象。

例如，在“氨與銨鹽”這個實(shí)驗(yàn)中，要制備、收集氨氣并制取氨水。學(xué)生在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室模擬氨水的制取方法，在實(shí)驗(yàn)操作時，學(xué)生可能忘記氨氣在水中有比較大的溶解度，直接將管道插入水中，使得燒杯中的水倒吸進(jìn)入大試管，很可能導(dǎo)致大試管炸裂的問題。這種錯誤操作導(dǎo)致的炸裂很危險。在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室中操作模擬，實(shí)驗(yàn)室可以自動模擬炸裂現(xiàn)象，既讓學(xué)生注意到問題，給予他們警示，同時又避免了實(shí)驗(yàn)的危險性。又比如，在稀釋濃硫酸這個實(shí)驗(yàn)中，教師也可以組織學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室模擬操作，以防液體濺到手上產(chǎn)生危險后果。

（三）運(yùn)用數(shù)字傳感技術(shù)，開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)定量化研究

在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，不少實(shí)驗(yàn)反應(yīng)伴有氣泡產(chǎn)生，為測量氣體的產(chǎn)生量、生成速度，通常會使用活塞被氣體推移的速度、氣球膨脹的速度、加入肥皂水后氣泡的產(chǎn)生速度等，但這些方式知識間接性地測量氣體的產(chǎn)生速度，無法做量化研究。而應(yīng)用計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)，計(jì)算機(jī)自動生成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)反應(yīng)量，能夠有效實(shí)現(xiàn)量化研究。

例如，在“影響過氧化氫分解反應(yīng)速率的因素”這個化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，操作實(shí)驗(yàn)時，首先滴入5mL濃度12%和5mL濃度4%的過氧化氫溶液，再分別滴入等量的0.2mol·L-1氯化鐵溶液，學(xué)生一般是通過觀察氣泡的產(chǎn)生速度來估計(jì)反應(yīng)的速率，但有了信息技術(shù)的支持以后，學(xué)生就可以利用數(shù)字化儀器、氧氣檢測傳感器自動檢測氧氣的產(chǎn)生量，進(jìn)行量化研究，這樣學(xué)生對于氧化氫分解過程中的分解速率以及有無催化劑的氣壓變化能夠進(jìn)行更為直觀的觀察，能夠有效調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的積極性。而在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生只能通過肉眼觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)氯化鐵溶液可以用作雙氧水分解的催化劑，進(jìn)而加快實(shí)驗(yàn)室制備氧氣的速率。

（四）運(yùn)用仿真實(shí)驗(yàn)軟件，呈現(xiàn)化學(xué)微觀反應(yīng)

隨著教育信息化的發(fā)展，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中可以應(yīng)用的教學(xué)軟件越來越多樣化，比如，Corel ChemLab、金華科仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室等。這些軟件能夠全程模擬實(shí)驗(yàn)過程，將實(shí)驗(yàn)逼真地呈現(xiàn)出來。盡管仿真實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)有一定區(qū)別，但是通過全程模擬實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)生可以清晰地了解實(shí)驗(yàn)儀器的組裝方法、理解實(shí)驗(yàn)原理，并對實(shí)驗(yàn)步驟有更加清晰的認(rèn)知，進(jìn)而能夠有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的積極性。

信息技術(shù)還能夠?qū)⑽⒂^的實(shí)驗(yàn)反應(yīng)動態(tài)化呈現(xiàn)。因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)是微觀粒子間的重新組合，又因?yàn)槲⒂^粒子肉眼不可見，因此導(dǎo)致化學(xué)實(shí)驗(yàn)抽象化，而信息技術(shù)可以將微觀的化學(xué)反應(yīng)過程清晰具體地呈現(xiàn)出來，將靜止的內(nèi)容動態(tài)化呈現(xiàn)。比如，在“原電池”這一化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，因?yàn)榻處熆梢跃幹艶lash課件，根據(jù)操作按鈕對電流方向、電子流動方向、Zn失去電子轉(zhuǎn)化為Zn 2+等過程進(jìn)行演示，便于學(xué)生理解。同時，分子運(yùn)動、化學(xué)平衡的建立、化學(xué)鍵的生成、生成乙酸乙酯等都可以用多媒體呈現(xiàn)，真正發(fā)揮多媒體教學(xué)的作用。

（五）將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為探究性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)科學(xué)探究能力

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)儀器攜帶方便，精密度高，有助于量化研究，因此，有了數(shù)字化實(shí)驗(yàn)儀器的支持，探究性實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚋臃奖愕亻_展。在課堂上，教師可以應(yīng)用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)儀器將以往的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為探究性實(shí)驗(yàn)，給學(xué)生提供更加自由的思考空間，讓他們自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，自主操作，并通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象驗(yàn)證化學(xué)性質(zhì)或者推出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

比如，在“pH值對鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕的影響”這個試驗(yàn)中，首先，教師可以引導(dǎo)學(xué)生自主查閱資料，了解pH值對鐵的腐蝕的影響;之后，讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想。整個實(shí)驗(yàn)以及驗(yàn)證的過程有效鍛煉了學(xué)生的問題分析能力和假設(shè)推理能力，他們應(yīng)用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)儀器將創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案操作，一遍又一遍操作實(shí)驗(yàn)，直至找到正確的實(shí)驗(yàn)方案。這有效強(qiáng)化了學(xué)生的動手操作、實(shí)驗(yàn)觀察、數(shù)據(jù)收集與整理、歸納與總結(jié)的能力。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)儀器提供的自由的思考和探究空間，使得新課標(biāo)理念在化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中有效落實(shí)，不斷提高學(xué)生探究活動興趣，發(fā)展實(shí)驗(yàn)探究能力。

（六）共享數(shù)字化課程資源，突出學(xué)生學(xué)習(xí)主體地位

在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，學(xué)習(xí)資源共享，學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位進(jìn)一步突出，教與學(xué)的關(guān)系得到有效扭轉(zhuǎn)。線上教學(xué)模式能夠突破時間和空間的限制，學(xué)生通過現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)還能從網(wǎng)絡(luò)上查找有關(guān)于相關(guān)的知識內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源的共享性。同時，在線上教學(xué)平臺的支持下，教師還可以很方便地給學(xué)生拓展資料，使得學(xué)生能夠了解更豐富的化學(xué)知識，進(jìn)而提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，凸顯學(xué)生的主體性。

在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，教師可以充分應(yīng)用線上仿真實(shí)驗(yàn)軟件以及線上豐富的學(xué)習(xí)資料將學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位凸現(xiàn)出來，引導(dǎo)學(xué)生自主查閱資料、自主探究和思考，教師則主要引導(dǎo)學(xué)生，適時給學(xué)生提供幫助。教師可以在課前發(fā)布線上學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生查閱資料自主思考，并用仿真實(shí)驗(yàn)軟件驗(yàn)證自己的猜想。尤其對于具有探究性的化學(xué)反應(yīng)而言，通過豐富的教學(xué)資源引入以及實(shí)驗(yàn)流程演示，將能夠更好地為推動學(xué)生創(chuàng)新思維發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。

三、結(jié)語

線上仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)儀器的應(yīng)用彌補(bǔ)了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的不足，給學(xué)生提供了更自由、更智能化的實(shí)驗(yàn)操作平臺，充分激發(fā)了學(xué)生操作化學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣，對于他們發(fā)展自主學(xué)習(xí)能力、強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)操作能力、團(tuán)隊(duì)合作能力具有重要意義，使得化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率更高。在應(yīng)用信息技術(shù)開展實(shí)驗(yàn)的過程中，教師需要立足于教學(xué)實(shí)際，結(jié)合教學(xué)目標(biāo)充分發(fā)揮數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢，讓學(xué)生在數(shù)字化實(shí)驗(yàn)中更自由地思考和探究，全面地鍛煉實(shí)驗(yàn)操作能力，逐步提升學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，助力學(xué)生更好地學(xué)習(xí)和發(fā)展。

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