范宗山

摘 要 探討信息技術(shù)在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用，分析信息技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)、基于信息技術(shù)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)特點(diǎn)，以及信息技術(shù)的應(yīng)用方法。結(jié)合具體教學(xué)案例，說(shuō)明高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)運(yùn)用信息技術(shù)的制約因素和實(shí)施策略。

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

中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2017）23-0136-03

1 前言

信息技術(shù)在現(xiàn)代學(xué)科教學(xué)中具有重要地位。通過(guò)信息技術(shù)的應(yīng)用，可以有效豐富課堂形式，提高教學(xué)效率，幫助教師更加直觀、形象地展示課堂知識(shí)內(nèi)容。近年來(lái)，信息技術(shù)在各個(gè)學(xué)科教學(xué)中都得到廣泛應(yīng)用，基于信息技術(shù)開(kāi)展各項(xiàng)教學(xué)活動(dòng)，能夠獲得更加理想的課堂教學(xué)效果，彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)的不足。

信息技術(shù)在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用具有重要意義?；瘜W(xué)教學(xué)包含大量實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中需要為學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示。傳統(tǒng)的演示方法單一，效果也不夠理想，難以讓學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)規(guī)律，掌握實(shí)驗(yàn)方法。在信息技術(shù)支持下，教師可以利用多媒體設(shè)備在虛擬環(huán)境中進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)，充分發(fā)揮信息技術(shù)表現(xiàn)能力的優(yōu)勢(shì)，幫助學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行全面、細(xì)致的理解。因此，應(yīng)促進(jìn)信息技術(shù)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用，掌握正確的教學(xué)方法，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率。

2 信息技術(shù)在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

優(yōu)越的信息表現(xiàn)能力，助力化學(xué)微觀結(jié)構(gòu)解讀 高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中探討的微觀粒子反應(yīng)過(guò)程是學(xué)生難以理解的問(wèn)題。使用常規(guī)實(shí)驗(yàn)演示手段，無(wú)法對(duì)微觀層面的反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行演示，學(xué)生只能通過(guò)宏觀層面的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，在腦海中推導(dǎo)微觀粒子的反應(yīng)過(guò)程，因此容易出現(xiàn)理解偏差。在信息技術(shù)的助力下，教師可以利用多媒體課件，向?qū)W生演示微觀粒子的反應(yīng)過(guò)程，幫助學(xué)生建立直觀的認(rèn)識(shí)。將抽象的知識(shí)具體化，將微觀反應(yīng)過(guò)程顯現(xiàn)化，能夠有效降低學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)的理解難度[1]。

進(jìn)行虛擬演示實(shí)驗(yàn)，代替部分危險(xiǎn)實(shí)驗(yàn) 高中化學(xué)課程中包含大量的化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，一些實(shí)驗(yàn)不僅操作難度較高，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容復(fù)雜，而且會(huì)產(chǎn)生許多有毒有害物質(zhì)。出于教學(xué)安全的考慮，通常這些實(shí)驗(yàn)學(xué)生無(wú)法進(jìn)行親身體驗(yàn)。還有一些實(shí)驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的要求較高，而且需要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)的時(shí)間才能觀察到反應(yīng)現(xiàn)象，超出了課堂教學(xué)時(shí)間的允許。在傳統(tǒng)教學(xué)中，遇到此類實(shí)驗(yàn)只能由教師結(jié)合教材進(jìn)行講解，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)效果偏低。在信息技術(shù)支持下，此類實(shí)驗(yàn)都可以在虛擬環(huán)境中進(jìn)行演示，既能保證實(shí)驗(yàn)安全，又能讓學(xué)生清楚地認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)反應(yīng)過(guò)程[2]。

開(kāi)展生活化教學(xué)，加深學(xué)生理解 化學(xué)是一門在生活中應(yīng)用廣泛的學(xué)科，化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象無(wú)處不在，許多生活中的現(xiàn)象也可以通過(guò)化學(xué)分析方法進(jìn)行解釋。新課改不斷強(qiáng)調(diào)教學(xué)要聯(lián)系實(shí)際，讓學(xué)生掌握知識(shí)技能的實(shí)際應(yīng)用能力。但是受課堂時(shí)間和教學(xué)環(huán)境的限制，化學(xué)實(shí)驗(yàn)難以真正走進(jìn)社會(huì)、走進(jìn)學(xué)生生活開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)。信息技術(shù)的應(yīng)用打破了高中教學(xué)的局限性，教師可以充分利用互聯(lián)網(wǎng)中豐富的教學(xué)資源，將課堂教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生的生活緊密聯(lián)系起來(lái)，引入更多的生活化學(xué)問(wèn)題，在引導(dǎo)學(xué)生解讀生活現(xiàn)象的過(guò)程中培養(yǎng)實(shí)踐能力，加深對(duì)理論知識(shí)的理解，同時(shí)也有利于開(kāi)闊學(xué)生視野，培養(yǎng)化學(xué)學(xué)習(xí)興趣。

3 基于信息技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

實(shí)驗(yàn)錄像教學(xué) 實(shí)驗(yàn)錄像教學(xué)是基于信息技術(shù)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本方法，主要利用多媒體投影儀開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)。教師在課前進(jìn)行實(shí)驗(yàn)錄像，在課上利用多媒體設(shè)備進(jìn)行錄像演示，將課下的實(shí)驗(yàn)過(guò)程再現(xiàn)到課堂上。該教學(xué)方法主要適用于演示氣體溢出、晶體析出、顏色變化和強(qiáng)光照射等類型的實(shí)驗(yàn)，可以對(duì)課堂環(huán)境中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行清晰演示。而且教師只需要進(jìn)行一次實(shí)驗(yàn)錄制，便可以進(jìn)行多次展示，能夠有效解決部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不容易重復(fù)出現(xiàn)的現(xiàn)象。通過(guò)利用實(shí)驗(yàn)錄像進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，可以節(jié)省大量課堂時(shí)間，而且能夠獲取比當(dāng)堂演示更加清晰的演示效果。實(shí)驗(yàn)錄像教學(xué)法的應(yīng)用主要分為四個(gè)步驟：

1）課前準(zhǔn)備，教師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)錄像，或引用與實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容完全一致的實(shí)驗(yàn)錄像；

2）在課堂上進(jìn)行錄像播放，注意控制好教室內(nèi)的聲光環(huán)境；

3）在實(shí)驗(yàn)錄像播放過(guò)程中配以必要的講解，讓學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵點(diǎn)；

4）錄像播放結(jié)束后，針對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的關(guān)鍵點(diǎn)對(duì)學(xué)生進(jìn)行提問(wèn)，檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果[3]。

虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué) 虛擬實(shí)驗(yàn)是以信息技術(shù)的軟硬件設(shè)備為基礎(chǔ)，主要利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、化學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)等，對(duì)操作復(fù)雜性較高或具有危險(xiǎn)性的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行演示。通過(guò)信息技術(shù)軟硬件平臺(tái)，為教師和學(xué)生搭建一個(gè)虛擬的操作平臺(tái)，模擬正常教學(xué)環(huán)境中無(wú)法提供的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，通過(guò)虛擬操作完成實(shí)驗(yàn)過(guò)程。虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有較高的仿真性和交互性，能夠有效規(guī)避化學(xué)實(shí)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)，保證課堂教學(xué)的安全性。而且進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的教學(xué)成本低，不需要使用特殊的化學(xué)實(shí)驗(yàn)器材和化學(xué)藥品，只需要搭建好計(jì)算機(jī)軟硬環(huán)境，就可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在沒(méi)有實(shí)驗(yàn)危險(xiǎn)和化學(xué)藥品限制的情況下，學(xué)生可以隨時(shí)隨地進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)多次體驗(yàn)強(qiáng)化理解認(rèn)知，熟練操作過(guò)程。開(kāi)展虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要有三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：

1）充分發(fā)揮虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的作用，輔助課堂情境創(chuàng)設(shè)，通過(guò)音頻、視頻的共同作用，營(yíng)造逼真的實(shí)驗(yàn)環(huán)境；

2）充分發(fā)揮化學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的作用，以學(xué)生為主體開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境下進(jìn)行操作，自行體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程；

3）教師發(fā)揮輔助作用，在學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中給予必要的指導(dǎo)，可以通過(guò)提問(wèn)或布置任務(wù)的方式，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中注重對(duì)化學(xué)知識(shí)的思考[4]。

4 化學(xué)實(shí)驗(yàn)信息化教法案例

甲烷與氯氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)錄像教學(xué) 甲烷與氯氣的反應(yīng)條件是光照，但是在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要避免日光直射，否則容易發(fā)生爆炸。在實(shí)際課堂教學(xué)環(huán)境中，進(jìn)行甲烷與氯氣的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)危險(xiǎn)性較高，而且觀察到的反應(yīng)現(xiàn)象不明顯。因此，可以采用實(shí)驗(yàn)錄像取代課堂實(shí)驗(yàn)演示。教師可以在專門的實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過(guò)程錄制，并通過(guò)調(diào)整錄制視角和視距向?qū)W生展示操作細(xì)節(jié)。錄像教學(xué)視頻截圖如圖1所示。endprint

銅鋅原電池反應(yīng)實(shí)驗(yàn) 該實(shí)驗(yàn)是將銅鋅電極浸入H2SO4溶液中，化學(xué)性質(zhì)活潑的鋅被氧化后變成Zn2+離子，經(jīng)過(guò)導(dǎo)線流向銅電極；H2SO4溶液中的H+則被還原成H2，從銅極放出。該實(shí)驗(yàn)的主要影響因素是銅鋅電極的純度、表面積和粗糙程度，以及兩極間的電阻大小和電解質(zhì)濃度。在銅極放出的氫氣在正常條件下無(wú)法被觀察到，可以先將實(shí)驗(yàn)過(guò)程錄制下來(lái)，再利用投影儀對(duì)其進(jìn)行放大，使學(xué)生能夠更好地觀察到實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的小氣泡。

金屬鈉與水的反應(yīng)實(shí)驗(yàn) 在該實(shí)驗(yàn)中，鈉會(huì)浮在水的表面，在與水發(fā)生反應(yīng)時(shí)放出氫氣，在氫氣的推動(dòng)下在水面游動(dòng)；而且鈉與水的反應(yīng)十分劇烈，會(huì)出現(xiàn)嘶嘶的摩擦聲，繼續(xù)反應(yīng)會(huì)出現(xiàn)燃燒或發(fā)生爆炸。由于實(shí)驗(yàn)具有一定的危險(xiǎn)性，在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中無(wú)法讓學(xué)生較為全面地觀察到所有的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中利用投影儀進(jìn)行多角度投影，可以讓學(xué)生全方位觀察鈉與氫氣在各個(gè)反應(yīng)階段出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

氯氣實(shí)驗(yàn)室制法的虛擬實(shí)驗(yàn) 氯氣實(shí)驗(yàn)室制法是高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容，而且氯氣在生產(chǎn)生活中有重要應(yīng)用，是漂白粉、消毒劑等的制備原料，還可以用于對(duì)飲用水進(jìn)行消毒。在進(jìn)行該部分內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，教師不僅要讓學(xué)生掌握課內(nèi)知識(shí)，還要讓學(xué)生充分了解氯氣的用途，與生活實(shí)踐結(jié)合到一起，樹(shù)立生活化的化學(xué)學(xué)習(xí)理念。虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為教師和學(xué)生提供了一個(gè)虛擬操作環(huán)境，在平臺(tái)上有實(shí)驗(yàn)所需的各種器具模型和藥品模型。學(xué)生可以根據(jù)需要搭建實(shí)驗(yàn)設(shè)施，并在實(shí)驗(yàn)器具內(nèi)添加藥品，通過(guò)軟件操作進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)。

氯氣實(shí)驗(yàn)室制法是通過(guò)MnO2與濃鹽酸的反應(yīng)制備氯氣，也可以用高錳酸鉀或KClO3代替MnO2。不同的實(shí)驗(yàn)原料需要使用不同的實(shí)驗(yàn)裝置。教師可以采取分組實(shí)驗(yàn)的方式，每個(gè)小組選擇一種或多種方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，由小組指派代表匯報(bào)反應(yīng)過(guò)程中的現(xiàn)象和得出的結(jié)論，然后由教師進(jìn)行總結(jié)，并講解氯氣的用途，拓展學(xué)生的知識(shí)面。

5 在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用信息技術(shù)要克服的問(wèn)題

隨著信息技術(shù)在教育領(lǐng)域應(yīng)用的不斷深入，信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)得到廣大師生的一致認(rèn)可。從目前信息技術(shù)在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用來(lái)看，存在以下幾個(gè)問(wèn)題。

1）信息資源建設(shè)水平有待提高。雖然大部分學(xué)校已經(jīng)配置了多媒體教學(xué)設(shè)施，但是由于軟硬件更新速度慢，軟件功能落后，沒(méi)有完全發(fā)揮信息技術(shù)的作用。特別是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)等在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用較少。

2）教師技術(shù)水平有待提高。應(yīng)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)信息教法，首先要求教師具備較高的信息技術(shù)水平，能夠在上課過(guò)程中靈活運(yùn)用信息技術(shù)設(shè)備，輔助教學(xué)活動(dòng)的開(kāi)展。但目前化學(xué)教師的整體信息技術(shù)水平仍然偏低，需要加強(qiáng)信息技術(shù)培訓(xùn)，滿足現(xiàn)代化教學(xué)需要。

為克服上述兩個(gè)問(wèn)題，要做到：積極應(yīng)用信息技術(shù)，彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)方法的不足，為學(xué)生演示具有危險(xiǎn)性或?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象不明顯的實(shí)驗(yàn)；與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法相互結(jié)合，注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和動(dòng)手能力；充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，發(fā)揮優(yōu)秀教學(xué)課件和學(xué)習(xí)資源的作用，為學(xué)生提供自主學(xué)習(xí)途徑；發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，將課堂教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生生活實(shí)際問(wèn)題聯(lián)系起來(lái)，培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，信息技術(shù)在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用具有多方面優(yōu)勢(shì)，可以有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)方法的不足，使學(xué)生能夠直觀地對(duì)各種實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行觀察，并給學(xué)生提供了虛擬現(xiàn)實(shí)的模擬操作環(huán)境，有利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、動(dòng)手能力和知識(shí)應(yīng)用能力。因此，應(yīng)促進(jìn)信息技術(shù)在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用，掌握正確的應(yīng)用方法，促進(jìn)教學(xué)效率的提升。

參考文獻(xiàn)

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