導(dǎo)語(yǔ)：信息技術(shù)破解化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的困惑一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀(guān)點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢(xún)客服老師，歡迎參考。

【摘要】化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)正面臨直觀(guān)性、可讀性、現(xiàn)實(shí)性、安全與環(huán)保等諸多問(wèn)題，信息技術(shù)的引入，可有效化解實(shí)驗(yàn)困局，完善現(xiàn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，進(jìn)而推動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念與方法技術(shù)的改革。

【關(guān)鍵詞】信息技術(shù);數(shù)字化;整合;破解;實(shí)驗(yàn)教學(xué)

化學(xué)實(shí)驗(yàn)是學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)世界的重要方式，但在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中常遇到部分實(shí)驗(yàn)無(wú)明顯現(xiàn)象、觀(guān)察到的現(xiàn)象無(wú)法解釋有關(guān)化學(xué)實(shí)質(zhì)問(wèn)題、無(wú)法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室演示、物質(zhì)的微觀(guān)結(jié)構(gòu)與反應(yīng)歷程難于從教材示意圖片得到理解等，要想從分子、原子水平認(rèn)識(shí)物質(zhì)的性質(zhì)及其變化，教材原有的有限實(shí)驗(yàn)和活動(dòng)方式，已經(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)下的教育形勢(shì)，學(xué)生好奇心強(qiáng)，空間想象能力局限，空洞宣講式教學(xué)得不到學(xué)生的參與和認(rèn)可，教學(xué)活動(dòng)成為教師的獨(dú)角戲，學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)無(wú)法達(dá)成?！秶?guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010～2020)》中指出“整合現(xiàn)有資源，構(gòu)建先進(jìn)、高效、實(shí)用的數(shù)字化教育基礎(chǔ)設(shè)施，促進(jìn)教育內(nèi)容、教學(xué)手段和方法現(xiàn)代化?！币虼?，包括數(shù)字化手段在內(nèi)的信息技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的整合，是教育改革規(guī)劃所導(dǎo)向，是破解單調(diào)說(shuō)教式實(shí)驗(yàn)教學(xué)較為現(xiàn)實(shí)的措施，可促進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)向安全、科學(xué)、直觀(guān)、智能化發(fā)展，利于解決學(xué)教障礙，寓教于樂(lè)。

一、借用現(xiàn)代信息技術(shù)彌補(bǔ)課堂實(shí)驗(yàn)的空缺

1．不便課堂演示實(shí)驗(yàn)的媒體展示。教材中涉及重要化工流程、緩慢反應(yīng)、有毒和危險(xiǎn)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，僅援用教材圖示及文字介紹，學(xué)生難以理解，只能去猜想，學(xué)習(xí)變成簡(jiǎn)單識(shí)記。若利用網(wǎng)絡(luò)資源播放相關(guān)化工生產(chǎn)場(chǎng)景圖片、視頻或軟件編制模擬實(shí)驗(yàn)，聲、光、景多維形象感知，較好地激發(fā)其參與學(xué)教活動(dòng)的積極性，同時(shí)分散了問(wèn)題的難度，層層推進(jìn)，符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，讓學(xué)生更廣泛走近現(xiàn)代科技，不乏為一種學(xué)法引導(dǎo)。如學(xué)習(xí)“NO2的性質(zhì)”時(shí)，由NO2引起的光化學(xué)煙霧能損害人的呼吸系統(tǒng)，甚至危及生命，利用相關(guān)軟件制作課件，為學(xué)生展示多幅由光化學(xué)煙霧所造成污染的畫(huà)面以及給人們生命造成的威脅，引起學(xué)生的共鳴，使學(xué)生對(duì)危害有深刻的認(rèn)識(shí)，讓其感知化學(xué)與生活息息相關(guān)，同時(shí)也激發(fā)學(xué)習(xí)化學(xué)的求知欲。再如學(xué)習(xí)濃硫酸稀釋的操作中，介紹其稀釋要放出大量的熱，具有強(qiáng)烈腐蝕性，讓學(xué)生思考操作順序，討論如果將水注入濃硫酸中可能產(chǎn)生的后果，然后用軟件模擬液體飛濺的場(chǎng)景及引起的危害，最后在老師指導(dǎo)下，讓學(xué)生做濃硫酸稀釋的正確操作實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生多層面認(rèn)識(shí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，從而更有效地強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)驗(yàn)安全意識(shí)，提升實(shí)驗(yàn)操作技能，呈現(xiàn)更為完善的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。2．模擬無(wú)法觀(guān)察的微觀(guān)過(guò)程?；瘜W(xué)變化的本質(zhì)是構(gòu)成物質(zhì)中粒子舊鍵的斷裂與重新組合后形成新鍵，生成新物質(zhì)。這些微觀(guān)變化是用肉眼看不見(jiàn)的，要弄清抽象的反應(yīng)機(jī)理，加深對(duì)過(guò)程本質(zhì)的理解，搭建結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)聯(lián)性，必須找尋一個(gè)可視化通俗易于識(shí)別的方式。借助相關(guān)軟件分別對(duì)原子、分子、離子賦予不同的示意圖符號(hào)，并編制呈現(xiàn)過(guò)程示意圖，或變化歷程的動(dòng)畫(huà)，特別針對(duì)難點(diǎn)和重點(diǎn)細(xì)節(jié)的重復(fù)播放、靜止或放大動(dòng)態(tài)情境，輔以適當(dāng)解說(shuō)，形象直觀(guān)，變抽象為具體，逼真地模擬實(shí)驗(yàn)過(guò)程宏觀(guān)變化中的微觀(guān)特點(diǎn)，變微觀(guān)為直觀(guān)，讓學(xué)生觀(guān)察、體驗(yàn)、感受化學(xué)變化中的微觀(guān)過(guò)程，易于激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)感受現(xiàn)代信息技術(shù)的魅力。如酯化反應(yīng)中酸脫羥基醇脫氫、化學(xué)鍵的形成、物質(zhì)的構(gòu)成等，突破較難理解的科學(xué)概念和原理，使微觀(guān)世界實(shí)體形象化，增強(qiáng)課堂的趣味性，學(xué)生容易對(duì)知識(shí)進(jìn)行記憶、理解和保持，利于學(xué)生從微觀(guān)層面理解物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和變化，歸納構(gòu)建知識(shí)原理、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、用途的網(wǎng)絡(luò)體系，形成粒子觀(guān)，深層次認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)。

二、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)破解化學(xué)實(shí)驗(yàn)的定量分析

需要定量化學(xué)反應(yīng)中用傳統(tǒng)方法難以測(cè)定的相關(guān)參數(shù)及動(dòng)態(tài)變化時(shí)，就需要添加數(shù)字化實(shí)驗(yàn)體系(由計(jì)算機(jī)、傳感器、數(shù)據(jù)采集器及配套軟件組成)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)信息的及時(shí)處理與編輯，具有高精度、高速度以及自動(dòng)化測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)，引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行定量化思考，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出多方面綜合性的分析和處理，理解現(xiàn)象或結(jié)論的內(nèi)在誘因，利于探究情境創(chuàng)設(shè)與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的拓展，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难袑W(xué)品質(zhì)，進(jìn)一步明確微小的量變可能導(dǎo)致物質(zhì)組成的改變。1．現(xiàn)象不明或反應(yīng)進(jìn)程指標(biāo)不清晰的實(shí)驗(yàn)。許多化學(xué)反應(yīng)沒(méi)有明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，或有現(xiàn)象稍縱即逝，可重復(fù)性差，要認(rèn)識(shí)其變化機(jī)理、特點(diǎn)和規(guī)律，就得借助數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，用傳感器將實(shí)驗(yàn)環(huán)境中的重要參數(shù)信息提取，并通過(guò)計(jì)算機(jī)配套軟件進(jìn)行處理轉(zhuǎn)化為可視圖像，直觀(guān)感知反應(yīng)進(jìn)程。在實(shí)際教學(xué)中，如教師常根據(jù)溶液顏色的變化說(shuō)明Cu2+與H2O分子或NH3分子配位作用的強(qiáng)弱，但涉及無(wú)色金屬離子和無(wú)色配位粒子(如Ca2+與牛血清蛋白質(zhì)分子)之間的作用，就無(wú)法通過(guò)顏色變化進(jìn)行觀(guān)測(cè)，這時(shí)可通過(guò)電導(dǎo)率傳感器實(shí)驗(yàn)監(jiān)測(cè)出混合溶液的電導(dǎo)率，并在電腦上準(zhǔn)確而直觀(guān)地展現(xiàn)出來(lái)，反映出反應(yīng)過(guò)程中離子濃度的變化，通過(guò)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，將抽象概念的不明過(guò)程細(xì)節(jié)可視地呈現(xiàn)，使教學(xué)疑惑得到有效化解。2．定量實(shí)驗(yàn)展示。傳統(tǒng)的定量化學(xué)實(shí)驗(yàn)受到計(jì)量手段的制約而研究范圍狹窄、精確度不高，而且許多反應(yīng)過(guò)程參數(shù)無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量，人工數(shù)據(jù)處理誤差較大，運(yùn)用概括性的實(shí)驗(yàn)無(wú)法推進(jìn)教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成，更不用說(shuō)培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。數(shù)字化信息系統(tǒng)(DIS)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)是具有過(guò)程的“可視化”，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理呈現(xiàn)“現(xiàn)代化”的特點(diǎn)，傳感器將感應(yīng)到被測(cè)環(huán)境物質(zhì)的溫度、電導(dǎo)率、pH、氣壓等相關(guān)化學(xué)信息轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，再將這種電信號(hào)傳到數(shù)據(jù)采集器中，進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換與分析，通過(guò)計(jì)算及相應(yīng)軟件將實(shí)驗(yàn)結(jié)果更科學(xué)精確地呈現(xiàn)出來(lái)，是一種多功能的實(shí)驗(yàn)手段，既能有效提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的針對(duì)性，還能培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，進(jìn)一步拓展實(shí)驗(yàn)空間，完成特定的實(shí)驗(yàn)，解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)瓶頸問(wèn)題。如探究不同質(zhì)量的MnO2對(duì)H2O2分解制備氧氣的影響，根據(jù)簡(jiǎn)單的氣泡產(chǎn)生的密集程度很難進(jìn)行判斷，可根據(jù)密閉容器中H2O2分解新增不同量的氧氣壓強(qiáng)不同，用壓強(qiáng)傳感器測(cè)出不同質(zhì)量MnO2催化相同質(zhì)量的5%H2O2溶液，得到幾組過(guò)程壓強(qiáng)變化曲線(xiàn)，容易得出催化劑稍多的產(chǎn)生氧氣速率快些，科學(xué)印證猜測(cè)的正確性，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神，培養(yǎng)其綜合分析與解決問(wèn)題的能力。

三、新科技新教育的科技儲(chǔ)備

為了更好地適應(yīng)信息技術(shù)帶來(lái)的教育教學(xué)方式的革命，突破當(dāng)前化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的瓶頸，教師要進(jìn)行必備的信息技術(shù)技能培訓(xùn)，才能在需要的時(shí)候進(jìn)行有效處理，完善現(xiàn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)。如Flash的基本操作、圖片簡(jiǎn)單處理技巧、Word文字編輯系統(tǒng)的基本功能應(yīng)用及幻燈片的編制，以及傳感器有關(guān)使用方法等，才能保障所引用材料的科學(xué)性與協(xié)調(diào)性。在學(xué)生方面，適時(shí)引導(dǎo)進(jìn)行簡(jiǎn)單儀器、過(guò)程曲線(xiàn)、粒子示意圖的繪制與相關(guān)圖示信息的獲取，使其主動(dòng)參與互動(dòng)交流，構(gòu)建活動(dòng)式課堂，融教學(xué)目標(biāo)的完成于研討活動(dòng)之中，進(jìn)行發(fā)散性與創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，對(duì)較復(fù)雜或抽象的化學(xué)物質(zhì)與變化現(xiàn)象，能用簡(jiǎn)潔的圖示或化學(xué)用語(yǔ)表達(dá)，達(dá)成學(xué)教共識(shí)。

四、應(yīng)用誤區(qū)

現(xiàn)在的教師基本都配置了電子白板，附有實(shí)物展示臺(tái)，有條件的學(xué)校注冊(cè)有教育網(wǎng)站，資源豐富，課件、視頻應(yīng)有盡有，似乎軟硬件的改變給教育教學(xué)披上一套華麗的外衣，電子教學(xué)遍布每一課堂，甚是氣派，幻燈片一晃而過(guò)，課堂容量增大，師生也減少吃粉筆灰，從教學(xué)引入、過(guò)渡、圖片展示、練習(xí)、小組活動(dòng)、小結(jié)、反思、談收獲、作業(yè)布置等琳瑯滿(mǎn)目。在實(shí)際教學(xué)中，部分教師過(guò)分依耐信息技術(shù)，固化人的思維過(guò)程，模式化教學(xué)方式，實(shí)驗(yàn)教學(xué)逐漸被計(jì)算機(jī)綁架，變成“人機(jī)交互”活動(dòng)，信息技術(shù)被濫用。1．機(jī)械套用別人的課件。有的人迷信他人作品(微觀(guān)動(dòng)畫(huà)、圖片、實(shí)例視頻)，費(fèi)盡心血找來(lái)課件，不認(rèn)真研讀分析，理解其精髓，使用意圖，沒(méi)有結(jié)合學(xué)生實(shí)際再重組轉(zhuǎn)化為自己的東西，程序性播放，過(guò)程細(xì)節(jié)掌握不好，關(guān)鍵點(diǎn)或難點(diǎn)的剖析點(diǎn)撥不到位，教師成為點(diǎn)擊鼠標(biāo)的“操作員”，負(fù)責(zé)將先預(yù)設(shè)好的內(nèi)容一一展示出來(lái)，整堂課以屏為中心，生搬硬套，丟掉了自己，學(xué)生活動(dòng)的指向性削弱，沒(méi)有深思熟慮的設(shè)計(jì)，其效果可想而知。2．傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的粗暴否定。不用任何實(shí)驗(yàn)儀器、裝置和藥品，什么實(shí)驗(yàn)都用信息技術(shù)“完成”演示實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)象鮮明，結(jié)論與理想化一致，和預(yù)設(shè)一樣，老師省事，可避免準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)的勞頓，教學(xué)各環(huán)節(jié)都按預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)行，沒(méi)了生成資源，沒(méi)了真實(shí)實(shí)驗(yàn)的體驗(yàn)，鮮活的實(shí)驗(yàn)變成冷冰冰的屏幕，探究性學(xué)習(xí)只是教師的杜撰，學(xué)生觀(guān)察與動(dòng)手能力無(wú)法培養(yǎng)，面對(duì)知識(shí)與規(guī)律，只得“看來(lái)”?；蛴械睦蠋煂?duì)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)，不管用不用得上，都引入傳感器之類(lèi)，將簡(jiǎn)潔易懂的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)復(fù)雜化，反而干擾學(xué)習(xí)，增加學(xué)業(yè)負(fù)擔(dān)，久而久之，學(xué)生感到繁瑣與乏味，原本盡可能鮮活的課堂被踐踏，失去化學(xué)教學(xué)依托實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的基本特色。

綜上所述，化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是化學(xué)教育的主要形式，信息技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的高層次融合與主動(dòng)適應(yīng)，可克服實(shí)驗(yàn)條件的限制，提高化學(xué)實(shí)驗(yàn)的可見(jiàn)度，最大限度地發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的作用，解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)不能解決的問(wèn)題，激活現(xiàn)行課堂教學(xué)，能讓學(xué)生更全面地認(rèn)識(shí)物質(zhì)的性質(zhì)和變化規(guī)律，拓展研討內(nèi)容與方式，彌補(bǔ)課堂實(shí)驗(yàn)的不足，提升實(shí)驗(yàn)的趣味性、觀(guān)賞性與準(zhǔn)確性，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，構(gòu)建現(xiàn)代新型高效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。但必須明確它是一種輔助手段，應(yīng)用要適時(shí)、實(shí)用和適度。

【參考文獻(xiàn)】

［1］沈世紅．《數(shù)字化實(shí)驗(yàn)用于化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的思考》［J］．現(xiàn)代中小學(xué)教育，2016(6)

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［3］《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010～2020)》［J］．2010(7)

作者:曹開(kāi)華 單位:四川省內(nèi)江市市中區(qū)教育科學(xué)研究室