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信息技術(shù)在高中化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用
信息技術(shù)在高中化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用作者/宋曉鋒
摘 要：信息技術(shù)在高中化學(xué)實驗中的應(yīng)用，彌補了傳統(tǒng)實驗教學(xué)的不足，增強了實驗教學(xué)功能，同時也為實驗教學(xué)注入了新的活力。立足于實際教學(xué)，通過新舊實驗教學(xué)手段的對比，闡明了信息技術(shù)應(yīng)用于高中化學(xué)實驗教學(xué)的深遠(yuǎn)意義。
關(guān)鍵詞：信息技術(shù)；實驗教學(xué)；應(yīng)用
化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，在傳統(tǒng)的高中化學(xué)實驗教學(xué)中，由于化學(xué)實驗的特性、實驗室及實驗條件、實驗授課時間等各種因素的制約，實驗不能完全地發(fā)揮其有效的教學(xué)效果。而信息技術(shù)在實驗教學(xué)中的應(yīng)用給化學(xué)實驗教學(xué)帶來了新的途徑和方法。在實際的教學(xué)中，筆者嘗試著將信息技術(shù)應(yīng)用于高中化學(xué)實驗教學(xué)中，利用信息技術(shù)的一些優(yōu)勢來輔助高中化學(xué)的實驗教學(xué)，取得了良好的教學(xué)效果�，F(xiàn)將一些實際應(yīng)用體會總結(jié)如下：
一、投影技術(shù)在高中化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用
在實際的實驗教學(xué)中，一些化學(xué)實驗對實驗條件、操作技能水平要求較高，這就使在實驗過程中常常會因為一個小小的失誤或周圍條件的變化而使實驗失�。灰恍⿲嶒灥乃幤繁容^稀少或昂貴，不能夠滿足實驗的反復(fù)實施；一些實驗現(xiàn)象比較不明顯或需要近距離觀察，都影響著課堂演示實驗的順利進(jìn)行。而化學(xué)演示實驗需要學(xué)生認(rèn)真地去觀察，通過觀察現(xiàn)象分析實驗的本質(zhì)，演示實驗效果受到限制。將投影技術(shù)應(yīng)用到化學(xué)實驗教學(xué)中，可以彌補傳統(tǒng)演示實驗的一些不足，大大提高演示實驗的教學(xué)效率。例如，在進(jìn)行“電解飽和食鹽水”實驗時，通過實物投影可以呈現(xiàn)傳統(tǒng)演示實驗中學(xué)生不易觀察到的現(xiàn)象，陰陽兩極產(chǎn)生的小氣泡可以清晰地得到呈現(xiàn)，陽極產(chǎn)生的淡淡的黃綠色氣體，學(xué)生通過對比就可以得出結(jié)論，陽極有氯氣生成；實驗結(jié)束后在陰極附近滴入兩滴酚酞溶液，陰極區(qū)域溶液顏色變紅色，學(xué)生很容易就得到結(jié)論，陰極附近有堿性物質(zhì)生成，從而使學(xué)生對電解飽和食鹽水實驗有了更直觀的了解，演示實驗的意義得到體現(xiàn)。
二、視頻技術(shù)在高中化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用
在高中化學(xué)實驗教學(xué)中，經(jīng)常會有一些不宜或不能在課堂上進(jìn)行的實驗，如，一些不能保障安全或違背綠色環(huán)保理念的實驗；一些操作較為繁瑣的實驗；一些缺乏條件，或需要時間較長而不能在課堂上進(jìn)行的實驗；模擬較復(fù)雜的化工生產(chǎn)實驗等。在教學(xué)中我們?nèi)绻麑⑦@些實驗視頻融入實驗教學(xué)中去，將更有利于教學(xué)目標(biāo)的實現(xiàn)。如“濃硫酸的性質(zhì)”實驗具有一定的危險性，在課堂上可能無法實施演示，且耗時較多，借助于實驗視頻，既可以保障課時進(jìn)度，保證學(xué)生的安全，減少污染，又可以收到良好的教學(xué)效果。“硫酸亞鐵銨的制備”實驗操作步驟和所涉及的實驗儀器較多，課堂上一般難以演示。若把這一過程制作成視頻，剪輯后在課上播放，既可以使學(xué)生掌握正確的實驗操作步驟和相關(guān)實驗儀器的使用，又可以讓學(xué)生感受到實驗工作者的艱辛�！拌F生銹條件探究”實驗理論上需要好多天才能觀察到實驗現(xiàn)象，通過視頻播放，當(dāng)學(xué)生在很短的時間內(nèi)看到鐵生銹的全過程時，不僅對實驗結(jié)論信服，而且深切地體會到化學(xué)反應(yīng)有時候很緩慢發(fā)生的事實，增強了學(xué)生對實驗的觀察能力和分析能力。在講到“石油的煉制”時，由于各種因素的限制，學(xué)生不可能去煉油生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行現(xiàn)場參觀，而學(xué)生又想象不出石油化工工業(yè)生產(chǎn)的情境，通過視頻讓學(xué)生觀看石油化工生產(chǎn)的設(shè)備和工藝流程，學(xué)生如同身臨其境般地參與了整個過程，當(dāng)汽油、煤油、柴油等從分餾塔出來的那一刻，學(xué)生深切感受到石油化工生產(chǎn)對人類生活的重大意義。
三、動畫模擬技術(shù)在高中化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用
在中學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)中，尤其在有機化學(xué)實驗教學(xué)中，學(xué)生不僅要對一些宏觀的實驗過程和實驗現(xiàn)象能夠準(zhǔn)確掌握，而且還要對微觀變化的原理有所掌握，并對變化產(chǎn)生感性的認(rèn)識能舉一反三。而通過傳統(tǒng)的教學(xué)手段，學(xué)生很難對抽象的反應(yīng)機理有更好的理解和認(rèn)識。利用模擬技術(shù)手段則可以很好地解決這個傳統(tǒng)實驗無法辦到的問題。利用模擬技術(shù)可以很形象地演示微觀現(xiàn)象，模擬化學(xué)變化的過程，模擬反應(yīng)機理，展示分子結(jié)構(gòu)及反應(yīng)斷鍵部位，從而加深了學(xué)生對反應(yīng)原理的理解，對教學(xué)效果的提高有著重要的作用。如，在“乙酸乙酯的制備”實驗教學(xué)過程中，運用動畫軟件可以把乙酸與乙醇反應(yīng)的斷鍵部位及新鍵的形成機理形象地展示出來。課堂上學(xué)生清楚地從屏幕中看到乙酸分子中的羥基和乙醇分子羥基上的氫原子從原分子上斷開后“手拉手”形成了水，剩余部分結(jié)合成新的物質(zhì)乙酸乙酯，學(xué)生不禁感嘆化學(xué)神奇的同時，對反應(yīng)的機理也有了更清晰的認(rèn)識，大大增強了實驗的教學(xué)效果。
化學(xué)實驗在實施過程中，對學(xué)生的操作步驟和操作規(guī)范都有特定的要求，多數(shù)時候?qū)嶒灢僮鞑划?dāng)會造成嚴(yán)重的后果，在傳統(tǒng)實驗教學(xué)中僅憑教師的經(jīng)驗講授并不能起到很好的警示效果，教師也不會去刻意再現(xiàn)錯誤的實驗操作。當(dāng)真正進(jìn)行實驗時，學(xué)生往往因為好奇或者意識形態(tài)的疏忽，最終造成難以估計的實驗事故。采用模擬技術(shù)，對不當(dāng)操作的后果進(jìn)行模擬，可以有效地避免上述情況的發(fā)生。如“銀鏡反應(yīng)實驗”中，試管中的銀氨溶液加入葡萄糖溶液后，正確操作是試管要在水浴中加熱，如果在酒精燈上直接加熱試管就會有爆炸的危險。將上述實驗的錯誤操作在實驗前讓學(xué)生在計算機前先進(jìn)行模擬，由系統(tǒng)反饋不當(dāng)操作所導(dǎo)致的結(jié)果，可以加深學(xué)生對錯誤操作引起危害的認(rèn)識，同時也可以讓學(xué)生深刻地意識到規(guī)范操作在化學(xué)實驗中的意義。
四、數(shù)字傳感技術(shù)在高中化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用
在中學(xué)化學(xué)實驗的教學(xué)中，很多化學(xué)反應(yīng)都有氣體生成，為了表征氣體產(chǎn)生的快慢和多少，以往一般采用比較氣球膨脹的快慢、活塞移動的快慢、加入肥皂水后肥皂泡產(chǎn)生的快慢等方法來間接描述氣體壓力的變化，但很難進(jìn)行定量化研究。如，在進(jìn)行“影響過氧化氫分解反應(yīng)速率因素”實驗時，以往我們只能根據(jù)氣泡產(chǎn)生的快慢來觀察判斷。但事實上在進(jìn)行“取兩支試管，分別加入5 mL4%、5 mL12%的過氧化氫溶液，再各加入幾滴0.2 mol·L-1氯化鐵溶液，觀察氣泡生成的快慢”這一實驗片段時，往往我們很難用肉眼觀察到實驗現(xiàn)象，因為兩者現(xiàn)象看起來沒什么區(qū)別。多數(shù)時候我們只能這樣總結(jié)：理論上應(yīng)該是加氯化鐵溶液的試管產(chǎn)生的氣泡要多，因為加了氯化鐵作催化劑。長此以往，一些學(xué)生就產(chǎn)生化學(xué)都是騙人的念頭，學(xué)生興趣驟減。而利用壓強傳感器進(jìn)行實驗，就可以準(zhǔn)確、直觀地獲得雙氧水分解過程中有無催化劑的氣壓變化情況以及雙氧水自然分解時的速率情況。這樣直觀地呈現(xiàn)，可充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。
同樣，利用傳感器可以解決其他傳統(tǒng)實驗中無法定量描述的困惑，除了氣體壓強傳感器應(yīng)用于化學(xué)反應(yīng)速率的教學(xué)之外，在酸雨的形成教學(xué)中可以用pH傳感器來完成�！八嵊甑男纬蛇^程”中，亞硫酸會慢慢被氧氣氧化生成硫酸，pH會慢慢變小，用傳統(tǒng)的pH試紙或pH計很難監(jiān)測出這一變化的全過程。采用pH傳感器很容易在電腦上看到pH值慢慢變小的曲線，而且可以任意拖動坐標(biāo)曲線使pH變化趨勢更加明顯。學(xué)生充分感受到化學(xué)變化的全過程，明白了酸雨對人類的危害，一定程度上增強了學(xué)生的環(huán)保意識。在“探究氫氧化鋇與稀硫酸離子反應(yīng)實驗”中，以往我們只能通過觀察小燈泡明亮程度的方法來確定溶液導(dǎo)電性大小以此來判斷溶液中自由移動離子濃度的變化。采用電導(dǎo)率傳感器就能很清晰地在電腦上看到電導(dǎo)率的變化曲線，清楚地分析出溶液中自由移動離子濃度的變化情況，使學(xué)生深切地體會到實驗中離子反應(yīng)的實質(zhì)。
化學(xué)實驗以其豐富的內(nèi)涵在化學(xué)教學(xué)中發(fā)揮著獨特的功能和作用，在教育、教學(xué)中占據(jù)非常重要的地位。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代信息技術(shù)在化學(xué)實驗教學(xué)中的有效應(yīng)用必將豐富實驗的內(nèi)涵，增強實驗的功能。
重視化學(xué)實驗，創(chuàng)新化學(xué)實驗，對于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的實驗素養(yǎng)，樹立科學(xué)的人生觀，全面提高教育教學(xué)質(zhì)量具有深遠(yuǎn)的意義。
參考文獻(xiàn)：
胡玲燕。傳感器與傳統(tǒng)實驗技術(shù)在化學(xué)教學(xué)中的比較研究［J］�，F(xiàn)代閱讀，2011（3）：95.
�。ㄗ髡邌挝� 浙江省杭州東方中學(xué)）
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