高中化學實驗應用信息技術手段的研究

徐益平

一、引言

應用信息技術完成高中化學實驗，是對高中化學教學的有益探索，通過這種智慧化的教學模式，不僅解決了在化學實驗開展中一直存在的設備、時間不夠用等問題，提升了課堂的教學效率，還能使化學實驗更高級直觀、吸引學生的學習興趣，營造良好的化學實驗氛圍。

二、在高中化學實驗教學中應用信息技術的重要性

(一)模擬實驗環境

在高中化學的教學中，受很多因素影響，有的化學實驗無法在課堂上開展。首先，很多化學實驗具有很強的專業性，需要大型的化學設備，完全真空或者密閉的化學實驗環境等，利用學校已有的教學設備不能很好地完成。其次，很多發生反應的化學實驗現象，受溫度、濕度、反應條件等要素的影響，需要很充分的前期準備，不能隨時為學生進行實驗展示。最后，高中階段很多化學實驗具有一定危險，比如有些化學反應會產生有毒有害的物質，威脅學生的生命安全，不適宜在課堂上完成。高中階段學生對化學知識的掌握還不夠完備，對很多實驗的注意事項不夠了解，在出現危險時也不能盡快地做出反應，教師的個人精力是有限的，不能對每個學生進行全方位的關注，化學實驗的開展受到了阻礙。基于此，信息技術在化學實驗教學中的應用能有效地解決這些問題。借助互聯網，能夠更好地模擬不同的高中化學實驗環境，不但能夠在網絡上選擇各種實驗器材、調節溫度壓強無菌等實驗室數值參數，還能利用電子實驗室，學生通過點擊鼠標，就能完成各種實驗，為學生模擬了真實的實驗環境，避免學生在實驗中發生危險。

(二)展示化學實驗

學校提供的化學實驗器材種類和數量有限，很難保證每個學生都能親手進行實驗操作，使得高中化學實驗課堂的效果大打折扣，同時高中課堂上很多實驗是以小組合作的方式完成的，這樣的實驗模式，大多也是由小組中動手能力強的學生完成，一旁觀察的其他學生對很多實驗中的操作流程并沒有很深的感悟。另外，很多化學實驗只有一次機會，所產生的實驗現象轉瞬即逝，學生一旦注意力不集中，就會造成不可挽回的損失。不同的學生化學知識掌握水平以及動手操作能力也不同，對同一實驗可能得到不同的結果，甚至出現實驗失敗的情況，學生并不能得到和掌握正確的化學知識。這時，就需要教師探索一種為學生正確展示的方式，使學生對化學實驗有全方位的分析觀察，完成相關化學知識的學習和掌握。應用信息技術就是最直觀、最有效的一種方式。通過放大鏡和投影等工具的功能，將教師的實驗操作或者是化學實驗現象進行放大，使每個學生都能更清楚地觀察到實驗現象；同時錄播等形式，也可以為學生提供回顧與復習課堂實驗的機會；也可以在大屏幕上展示一些學生優秀的實驗做法，對實驗的各個環節也可以進行慢放快進和自由選擇，這為高中化學實驗的展示提供了諸多便利。

(三)創新教學方式

在傳統的高中化學實驗課堂上，有以下幾種實驗方式：其一，由于沒有合適的化學實驗環境或者化學實驗設備，教師進行口頭描述，發揮學生想象力，通過對文字的理解，在大腦中完成對實驗的操作和理解，這不利于學生真正地進入化學實驗的相關情景，以及從實驗中推理和總結出有關的化學反應方程式；其二，由于化學實驗的設備和化學實驗教學安排的時間有限，組織大家利用一組化學實驗設備，進行小組實驗，這種實驗方式雖然能夠有效節約課堂時間，但不能保證每個學生的參與，不能達到很好的實驗目的；其三，對一些小實驗，每個學生都可以自己動手完成，有利于發揮學生的主觀能動性，但是時間有限，教師不能對每個學生的操作進行針對性的指導、糾正，很有可能導致實驗的失敗或者風險的發生。因此，信息技術在化學實驗中的應用就顯得尤為重要，這是對高中化學實驗教學的創新，豐富了教學模式，為實驗教學和學生實驗操作的學習提供了更多可能性，能夠很好地幫助學生完成化學實驗學習目標，提高化學實驗課堂的教學質量和有效性。

三、信息技術手段在高中化學實驗教學中的應用策略

(一)利用信息技術進行實驗展示

在高中階段，進行化學實驗的主要目的是通過對化學實驗現象的觀察，或者對得到的化學實驗數據的分析處理，完成對化學反應的證明或者得出化學實驗規律或者化學方程式。但是有些高中化學實驗受條件影響無法在課堂上完成，不利于化學教學內容的開展，因此，教師借助信息技術對實驗進行展示，讓學生充分觀察到實驗現象是非常必要的。對一些有危險或者不易在課堂上操作的實驗，教師可以借助網絡教學平臺為學生展示相關的專家的視頻實驗資料，使學生更直觀地觀察實驗現象，加深對化學知識的理解，同時還可以借助一些動態化的課件為學生展示實驗的操作流程，讓化學實驗課堂更有趣。

在化學實驗中存在一些定量實驗，教師在課堂上很難對這個量進行有效把控，這時可以應用信息技術展示。比如，在進行“影響過氧化氫分解反應速率的因素”的化學實驗教學時，學生需要通過實驗得到影響分解反應速度的因素，在實驗中主要的觀察依據是氣泡產生的快慢。倘若直接讓同學在實驗中觀察氣泡的快慢，有些過于抽象，學生很難看到不同定量下氣泡的頻率，特別是當變化不明顯，區分不大的時候，這就使學生很難得到相應的結論，達到對相關化學知識的理解和應用。為了切實提高高中化學實驗的實效性，教師應該充分利用信息技術手段，對該化學實驗進行定量化的實驗展示。壓強傳感器就是非常有效的信息技術手段之一，通過對壓強傳感器的應用，能夠更直觀地對過氧化氫分解過程的分解速率、無催化劑的氣壓變化情況進行呈現，為學生提供更真實和準確的實驗數據，學生在對實驗數據的分析研判和總結中能更好地得到結論。這就讓學生對化學教材中的描述，有更立體的觀察和更深入的理解，了解不同條件下，過氧化氫的分解變化。通過信息技術完成對高中化學實驗的展示，使得化學實驗不再受實驗場所和實驗器材的限制，能夠更好地開拓學生的視野，為學生提供豐富的教學資源。

(二)利用信息技術優化實驗效果

在高中化學實驗進行的過程中還存在不足，嚴重影響著高中化學實驗效果的取得，使高中化學實驗教學大打折扣。首先，教師在課堂上進行實驗展示時，受學生較多、實驗設備較小、實驗現象也不一定明顯等因素影響，不能保證每個學生都能細致觀察到，特別是對坐在后排的學生來說，但是如果讓學生都到講臺周圍，容易造成安全隱患，也不利于實驗的開展；其次，學生自己親手操作實驗時，由于學生并沒有相關實驗經驗，對在實驗過程中出現的問題并不能及時發現和處理，一方面容易造成安全隱患，另一方面也會影響實驗效果，同時，每個學生由于操作規范性和操作方式的不同，對實驗的完成度或者得到的實驗現象也不相同。因此，教師應該借助信息技術對實驗效果進行優化，為學生放大展示正確的實驗現象和實驗操作方法，規范學生的實驗操作，對正確的實驗效果進行分析和解讀。

比如，在進行“電解飽和食鹽水”的化學實驗教學時，教師就可以借助投影儀等信息技術設備，對實驗現象進行投屏展示，放大微觀的實驗現象，輔助學生進行實驗觀察。在實驗的過程中，會產生這樣的現象：在陰極陽極兩極的地方，會出現很多小氣泡，由于數量和大小的限制，教師如果按照傳統的教學方式在講臺上進行展示，學生很難看到氣泡，影響學生的觀察效果，但是通過投影儀在屏幕上的放大展示，就能打破課堂上的距離限制，放大實驗現象。同時學生也會觀察到陽極產生的氣泡是一種黃綠色的氣體，在教師的引導下，就可以初步得到以下實驗結論：電解飽和食鹽水的過程中，陽極處會產生氯氣。在實驗進行的過程中，引導學生觀察陰極又有什么特點。教師可以在陰極滴入適量酚酞溶液，讓學生觀察，學生發現溶液馬上變為紅色，根據已有的化學知識儲備，堿性物質遇到酚酞溶液才會變成紅色，這就說明在陰極的附近產生了堿性的化學物質。在高中化學課堂上，教師借助信息技術手段，有利于放大實驗現象，優化實驗效果，進而達到對實驗現象更細致、更直觀的觀察。最后還可以將這一實驗過程利用信息技術進行動態還原，借助動畫特效進行展示分析，使抽象的內容更直觀具體。

(三)利用信息技術提供豐富的實驗資源

由于高中化學課堂的教學時間，以及化學教材對實驗教學內容的展示都是有限的，對有些高中化學實驗，教材缺乏完整的實驗介紹和實驗分析，這就需要教師借助信息技術對其進行延伸和拓展。有些化學實驗需要耗費很長時間，需要延長時間、提升實驗條件的難度而得到實驗結果及規律，這種實驗在條件有限的化學課堂無法完成，此時教師就可以借助互聯網尋找同類型實驗的紀錄片，通過剪輯播放，讓學生感受到化學現象的變化，同類型的實驗中有相同點和不同點，需要對同類型的實驗進行綜合分析，而且在進行一個化學實驗時，可以參考同類型的實驗，通過互聯網可以迅速匹配需要的教學資源，完成知識體系的構建。我們在課堂上能夠完成的一般是比較基礎的、可操作性強的實驗，但是對學習高中化學學科而言，這是遠遠不夠的，而且基于不同學生的個性化發展需要，一些化學能力較強的學生需要知識的拓展，這時，就需要利用信息技術尋找有關的拓展實驗，增加學生的知識儲備。

比如，在進行“保護大氣環境”相關化學內容的學習時，教師會通過實驗讓學生了解一些和化學有關的環境保護和環境污染問題，但是這樣的實驗不可能在教室中完成，一方面是實驗要求高，另一方面實驗會破壞環境。比如，在進行“化學工業排放有害氣體對環境產生大氣污染的危害”實驗時，教師就可以通過多媒體進行展示，在網絡上找到煙囪冒出傘狀白煙以及霧霾形成等實驗視頻，引導學生了解化學用品的不合理使用造成的大氣污染，為環境帶來的負擔。這種方式打破了時間和空間的限制，實現了教學資源的共享和教學陣地的拓寬。教師借助信息化教學技術，可以更好地為學生搭建化學實驗教學庫，為學生搜索更多拓展實驗或者相關的實驗動態模型展示，擴寬學生的知識。信息技術能夠跨時空地實現教學資源的置換，在高中化學實驗教學中，借助信息化教學手段，有利于提高化學實驗的教學效果。高中化學課堂不僅是學生施展自身才華的平臺，更是學生發現化學奧秘，進行化學學習的有效媒介。所以，教師要通過信息技術，優化化學實驗課堂教學方案，調動學生進行化學學習的主觀能動性，切實提升課堂教學效果。

(四)利用信息技術進行情境化教學

對高中階段的學生來說，吸引其學習興趣，主動地參與到課堂中，對提高課堂的學習效率，提升高中化學的教學效果是至關重要的。高中化學實驗，往往會給學生帶來很大的壓力，一方面，在實驗前教師會為學生講解很多注意事項，包括安全事項以及操作事項，讓學生明確此次實驗應該通過怎樣的操作流程、觀察到怎樣的實驗現象，從而得到正確的實驗結論，學生就會有很強的任務性；另一方面，在實驗過程中，學生總是注意力高度集中，精神緊張，擔心在實驗中出現風險或者導致實驗失敗，使本該有趣的實驗課變得枯燥乏味，這時，教師就可以利用網絡信息技術，為學生創建相應的教學情境，在不同的實驗課堂上通過PPT背景圖片和背景音樂的更換，將學生帶入相應實驗場景，幫助學生舒緩壓力，在情境化教學中更好地展開化學實驗，如播放實驗現象的音效，有助于營造生動的課堂氛圍。

高中化學是一門以實驗為基礎的學科，在教學內容安排上，許多理論知識都是可以通過實驗得到的，很多實驗又可以應用到生活中，在生活的場景中進行驗證，這時，教師就可以通過情境化教學，很好地引領學生實踐。比如，在進行“稀釋濃硫酸”的相關實驗內容時，教師就可以為學生設置化學實驗室的PPT背景，進行實驗時，也可以把實驗進行過程中的音效播放給學生，讓學生能夠對高中化學實驗有更深刻的感受。也可以創設相關的高中化學實驗教學場景，讓學生在情境化的教學中完成對實驗現象的關注和對實驗結果的分析總結。同時還可以為學生展示錯誤的實驗方式，對學生起到一定的警示作用，防范實驗風險。如通過播放Flash動畫，模擬如果將水和濃硫酸的順序倒置，將水導入濃硫酸中，這時動畫就會展示液體濺出將卡通人物的手燙傷，趣味性的情節有利于加深學生對知識的印象。通過信息技術，能夠將學生帶入到不同的高中化學實驗場景中，激發學生的想象力，輔助學生的分析和記憶，在今后遇到類似的場景時，能進行化學知識的復習，對場景的記憶要遠比對理論知識的記憶更方便直觀，這種方式有助于提升高中化學實驗的質量和效果。

四、結語

綜上所述，在高中化學實驗中應用信息技術是非常必要的，只有做到化學實驗與信息技術的有效融合，才能使化學實驗的教學得到創新，讓化學實驗更生動和有效，使學生更直觀地觀察到更多的化學現象，既安全又高效。教師應該通過對不同化學實驗課堂的實踐進行分析，探索出將化學實驗與信息化技術融合的更多更好的教學方式。