利用信息技術如何提升實驗教學有效性
——以高中化學為例

甘肅省平涼市莊浪縣紫荊中學 邵國建

高中化學實驗教學涉及的設備、活動安排等因素，是制約教學的因素。由于化學課程時間有限，如果每個實驗均為學生設置實踐活動，會出現課時不足的問題。以信息技術作為化學實驗教學的輔助手段，打造真實場景，引導學生學習實驗知識，有助于學生能力的塑造，可以提高學生對知識學習的把控程度，對學生學科素養的形成意義較大。

一、加強與多媒體技術結合

在高中生學習化學實驗內容時，教師并沒有采用理論教學的方式，或直接展示實驗操作過程，而是通過信息技術營造真實的學習情境，引導學生感受實驗活動的氛圍，引起學生參與學習活動的積極性。在高中化學實驗教學中，學生能否主動參與活動，直接影響學生對知識內容的學習效果。學生在主體意識驅動下學習實驗內容，可以形成較強的學習能力。教師在化學實驗教學期間，給予學生關鍵元素，讓學生自主探究：在教師設置的情境下研究化學實驗各操作步驟的內容。

在制取蒸餾水實驗中，教師為讓學生更好地掌握化學實驗知識，熟悉蒸餾水制取的流程，給學生播放實驗操作的視頻。學生通過觀看視頻，經過歸納與總結，知道制取蒸餾水的具體步驟，對每個步驟的操作事項有深入的認知，會自覺規范實驗動作。教師利用多媒體設備向學生播放化學實驗操作視頻，利用視頻引導學生將關注點聚焦在實驗操作上。學生會規范行為，嚴格按照要求進行實驗。在高中化學實驗教學中，以多媒體技術作為豐富教學內容的一種手段，便于學生全身心地投入到學習活動中。

在制備蒸餾水的實驗中，實驗目的是讓學生掌握蒸餾實驗操作技能，學會裝配儀器的方法，可以按照流程制取蒸餾水。蒸餾法在實驗室中應用較為廣泛，是實驗室用水制取的主要方法，通過對原料水進行蒸餾的操作，最終得到蒸餾水。在實驗室中，蒸餾水器常用小型玻璃材質的容器，或者使用大型銅制蒸餾器。材質不同，帶入蒸餾水內的雜質也存在區別。使用玻璃材質的蒸餾器獲得蒸餾水，其中鈉離子較多。銅質蒸餾器進行蒸餾水制取工作，蒸餾水中銅離子居多。微量的冷凝器材料成分、少量液態水可能進入蒸餾水中，因此一次蒸餾水可以作為一般分析使用。水具備沸點低的特征，選擇蒸餾的方式，可以將水內雜質排除，最終得到蒸餾水，這些是學生通過實驗課程學習，可以獲得的信息。選擇多媒體技術作為制取蒸餾水實驗的輔助手段，讓學生在學習蒸餾水制取知識時，更好地了解蒸餾水制備過程，通過多媒體技術引入的影像，對制備流程有較深的印象，快速熟悉蒸餾水制取流程，根據制備目的在較短時間完成整套操作，最終獲得蒸餾水。

二、加強與放映技術結合

化學實驗實踐性明顯，教師引導學生學習化學實驗操作內容，會利用放映技術讓學生觀看實驗操作全過程，使學生對實驗各步驟的工作有深入了解，清楚實驗在各步驟的內容，同時告訴學生實驗操作的細節，讓學生在實踐活動中按照規程進行操作。

比如，在乙醇的消去反應實驗中，教師以放映技術向學生展示實驗過程，讓學生清楚實驗各項操作的要點，還會給學生播放操作失敗的視頻。學生通過視頻內容的對比，清楚未按規程進行操作帶來的不良影響，會在實際參與過程中注重對細節的把控。在實驗中主要用到錐形瓶、蒸餾燒瓶、溫度計、鐵架臺、酒精燈、錐形瓶、石棉網、牛角管、鐵圈、乙醇、溴的四氯化碳、氫氧化鈉、高錳酸鉀酸性溶液、濃硫酸等，其中濃硫酸具有較強的腐蝕性，如果操作不當，會直接傷害到學生。放映實驗失敗的視頻，能讓學生對實驗有更加清醒的認識，對于危險性較高的實驗，嚴格遵守程序和規范進行操作。在放映技術的使用中，讓學生可以更好地學習化學實驗，清楚化學實驗各操作步驟，有助于學生形成較強的實踐能力。以虛擬現實技術，讓學生在實驗操作中擁有較為真實的活動體驗，且可以保證學生安全。

在乙醇消去反應實驗中，學生必須對實驗操作流程有足夠的了解。在課程進行時運用放映技術讓學生觀看實驗過程，在實驗內容的展示下，對操作要點進行梳理，隨后讓學生在獲取實驗相關信息后進行操作。學生將濃硫酸和乙醇按照3∶1的體積比進行混合，在混合物冷卻后將其放入圓底燒瓶中。在燒瓶內放入幾塊碎瓷片，目的在于規避混合物受熱出現沸騰情況。對濃硫酸與乙醇的混合物進行加熱，迅速升溫，乙醇與濃硫酸混合后生成的氣體，可以穩定在高錳酸鉀與溴的四氯化碳溶液中。在實驗活動中，溴在高錳酸鉀溶液與四氯化碳溶液中出現褪色情況，根據該情況得出，溴在濃硫酸和乙醇混合液體中，當溫度處于170℃時，可以消除二者反應生成的乙烯。教師在學生參與實驗活動后，詢問學生乙烯制備時的關注事項，學生提出必須控制反應中的溫度。隨后教師還可帶領學生回憶實驗操作內容，讓學生梳理實驗操作的過程與各環節注意事項。

三、加強與虛擬現實技術結合

化學實驗需要學生知曉實驗各步驟的重點，然而課程時間有限且教學內容較多，如果每個實驗均要求學生實踐相應內容，將會花費較多時間，也不利于學生掌握相關信息，可能會導致實驗教學進程放緩。因此，在實驗活動進行中，可以利用虛擬現實技術構建虛擬的實驗場景，引導學生學習知識，加深學生對知識內容的印象，幫助學生在學習中進行記憶。學生可以在學習活動中，更好地學習實驗知識。在課程進行階段，對于高中化學實驗出現的知識，以虛擬現實技術作為場景構建的方法，保證學生快速學習知識，且不會對學生人身安全造成威脅。

以鋁熱反應為例，在化學實驗中會因鋁特質出現放熱現象，學生容易被該現象吸引，可能在實踐操作中錯失實驗的其他信息，導致學生在實踐期間，難以加深對鋁熱反應相關要素的印象。采用虛擬現實技術構建實驗場景，讓學生通過虛擬場景學習化學實驗內容，按照操作流程進行操作。實驗活動中，教師會在一旁進行指導，給予學生提示，讓實驗活動具備較強的真實感。與真實實驗活動參與相比，可以降低實驗活動組織的成本，也便于讓學生注意到實驗過程各類細節，增強對實驗操作全過程的了解程度，有利于化學實驗教學有效性的提升。

鋁熱反應本身有較大的危險性，點燃氧化鋁后因氧化鋁的生成焓極低，出現高溫熔融物噴濺的情況。如果未能做好防護，會出現化學燙傷或化學爆炸等事故，所以選擇虛擬技術進行實驗模擬，可以消除氧化鋁實驗存在的安全隱患。在學生參與實驗活動中，利用虛擬現實技術營造的場景進行模擬，學生在模擬場景中按照實驗操作步驟做好材料的準備工作。學生將兩張圓形濾紙分別折成漏斗狀，其中一個濾紙剪掉底部并用水潤濕，隨后將兩個漏斗狀濾紙套在一起，剪掉底部的濾紙放在內側，最后將其放在鐵架上。在實驗進行時，鐵架下方一定會放置盛滿沙子的蒸發皿，避免熔融物燙壞附近的裝置。在實驗中，選擇2g干燥的鋁粉與5g氧化鐵粉均勻混合放入紙漏斗中，在混合物內放入少量的氯酸鉀固體。混合物中間插入經過打磨后的鎂條，在點燃鎂條后觀察現象，整個操作均在虛擬技術操作下進行。學生通過虛擬現實技術手段打造的環境，按照實驗要求選擇材料并完成實驗活動各流程的任務，最終觀看現象。虛擬現實技術打造的環境極為逼真，學生可以獲得真實的體驗感，增強學生對實驗操作流程的印象。

四、加強與動畫技術結合

高中生在化學領域已經積累一定知識，但是高中學生接觸的化學實驗，對實驗過程的操作提出較高要求。學生如果沒有對相關知識進行深度解讀，不能掌握化學實驗操作的靈魂，會在實驗中出現不少問題。對于高中階段學生遇到的化學實驗，學生學習化學實驗內容時，教師可以使用信息技術進行引導，幫助學生理解實驗原理，加深對實驗過程操作行為的印象，對實驗操作內容進行深度解讀。在多媒體技術應用到化學實驗教學后，教師會借助動畫技術構建場景，引導學生學習知識，將化學課程抽象內容具象化呈現。學生在以往學習化學實驗內容時，雖然觀看實驗過程，但是對于部分細節并不能進行透徹的掌握。部分實驗內容如果沒有留心觀察，很難肉眼發現微觀現象。教師使用動畫技術可以對化學實驗的部分微觀現象進行放大處理，讓學生在影像內容播放中觀察實驗現象，并能結合獲取信息對實驗知識進行細節把控，增加學生對知識的理解深度。

銅鋅原電池實驗對實驗操作提出較高要求。目前很多學校在化學實驗中，存在基礎設施不完善的問題。在常規教學中，教師并不能向學生深入地展示實驗內容，也無法滿足學生實際參與實驗活動的需求。教師引導學生學習化學實驗知識時，可以借助動畫技術構建實驗過程，引導學生學習銅鋅原電池實驗操作的知識，掌握原電池運行機制。教師會向學生展示提前制作好的原電池運行機制圖和構造圖，向學生展示正負極反應的全過程，讓學生通過觀看動畫，對實驗活動運行情況有深入的了解，吸引學生關注并引導學生思考。在信息技術的使用中，幫助學生學習實驗操作知識，增強學生對化學知識的印象，實現抽象知識的具象化轉變。教師帶領學生學習知識，還需要從教學效率維度出發，做好動畫技術在化學實驗中插入的時間點把控，由此構建高效課堂，增強學生學習化學實驗內容的有效性，便于學生掌握化學實驗知識，為學生擁有較強實踐能力提供保障。

五、加強與微課的結合

在高中化學測試中，微課成為教師，引導學生學習實驗內容的手段，微課教學形式出現得益于信息技術的快速發展。教師將教材中出現的知識點，制作成時長在3—5分鐘的小視頻，可以將知識點講透，便于學生深度理解部分知識點。高中化學實驗課存在很多難以理解的內容，使學生學習知識有不小的挑戰，教師將實驗內容以微課的形式呈現，便于學生在課前進行預習，還可以在課后回顧課上知識，對實驗內容進行深度解讀。教師在學生學習高中化學知識時，一直陪伴在學生身邊并給予學生合理的指導。教師會向學生推送微課視頻，將其上傳到學習平臺，學生可以在需要時下載視頻，用以預習或者復習。微課具備短小精悍、可重復利用的優點，學生遺忘內容后便可以使用微課溫習知識，加深對知識的印象。微課包含對實驗關鍵點的說明、實驗操作過程等內容，學生可以根據自己對知識的學習需要，尋找對應的微課進行學習。

以氫氧化鈉溶液配制的實驗為例，在課程中教師向學生展示氫氧化鈉溶液制取方法。為節省時間，教師在課上直接示范，向學生介紹實驗各項細節，比如實驗所用的器材及操作時的注意事項。教師在實驗中觀察學生的表情，在學生出現疑問時，向學生解釋操作手法，讓學生了解操作目的，全程認真觀察實驗，對實驗活動的流程有足夠了解。學生在實驗進行前，可以通過教師在平臺中上傳的微課視頻進行預習，通過微課內容，學生了解氫氧化鈉溶液制備所用的容器。藥匙、托盤、天平、量筒、玻璃棒、容量瓶、膠頭滴管是實驗所用的基本器具，在容量瓶挑選中，選擇只有一個刻度線且標有量程規格和使用溫度的器具，常見容量瓶的量程規格為50毫升、100毫升、250毫升、500毫升。在實驗中所用的儀器，比如容量瓶必須注明規格，這是實驗器具使用時應該注意到的事項。微課視頻中包含相應內容，學生通過微課視頻預習氫氧化鈉實驗制備內容，對實驗操作流程有一定的了解，可以在課上觀看實驗時，有重點地觀察存疑部分，從而對實驗操作有更好的理解。學生在課程結束后，可以通過微課回顧知識內容，氫氧化鈉溶液制備流程較多，每一步驟均有需要關注的事項。學生可能在當堂課記住實驗操作事項，但是課后遺忘實驗內容。學生使用微課回顧實驗，可以增強對課程內容的印象。

教師在學生成長中，使用微課作為豐富育人工作的一種手段。微課可以豐富實驗教學內容，還可以成為學習自主學習的輔助資料，學生尋找微課并通過觀看，回顧不理解的內容，合理安排時間解決疑問，提高對知識的認知水平。教師需要在學生學習高中化學知識時，做好微課的制作工作。微課的制作需要根據學生學習知識規律，在嚴格把握微課制作時間的基礎上，對微課內容進行精簡處理，便于學生吸收其中的內容，達到引導學生學習的目的。在高中教學中將微課作為教輔素材，讓學生在任何時間均可以使用微課學習實驗內容，便于學生攻克薄弱項，也利于學生形成自主學習的能力。

六、結語

教師在化學實驗教學中，以信息技術作為構建高效課堂的手段，借助多種信息手段構建場景，讓學生在直觀影像的觀看中，掌握化學實驗操作的細節，還可以讓學生通過虛擬現實技術構建的場景，獲得與實踐活動類似的體驗感，幫助學生更好地理解實驗內容，形成良好的學科素養。