信息技术在高中化学实验教学中的应用

信息技术在高中化学实验教学中的应用

　　信息技术在高中化学实验教学中的应用
　　
　　作者/宋晓锋
　　
　　摘 要：信息技术在高中化学实验中的应用，弥补了传统实验教学的不足，增强了实验教学功能，同时也为实验教学注入了新的活力。立足于实际教学，通过新旧实验教学手段的对比，阐明了信息技术应用于高中化学实验教学的深远意义。
　　
　　关键词：信息技术；实验教学；应用
　　
　　化学是一门以实验为基础的自然科学，在传统的高中化学实验教学中，由于化学实验的特性、实验室及实验条件、实验授课时间等各种因素的制约，实验不能完全地发挥其有效的教学效果。而信息技术在实验教学中的应用给化学实验教学带来了新的途径和方法。在实际的教学中，笔者尝试着将信息技术应用于高中化学实验教学中，利用信息技术的一些优势来辅助高中化学的实验教学，取得了良好的教学效果。现将一些实际应用体会总结如下：
　　
　　一、投影技术在高中化学实验教学中的应用
　　
　　在实际的实验教学中，一些化学实验对实验条件、操作技能水平要求较高，这就使在实验过程中常常会因为一个小小的失误或周围条件的变化而使实验失败；一些实验的药品比较稀少或昂贵，不能够满足实验的反复实施；一些实验现象比较不明显或需要近距离观察，都影响着课堂演示实验的顺利进行。而化学演示实验需要学生认真地去观察，通过观察现象分析实验的本质，演示实验效果受到限制。将投影技术应用到化学实验教学中，可以弥补传统演示实验的一些不足，大大提高演示实验的教学效率。例如，在进行“电解饱和食盐水”实验时，通过实物投影可以呈现传统演示实验中学生不易观察到的现象，阴阳两极产生的小气泡可以清晰地得到呈现，阳极产生的淡淡的黄绿色气体，学生通过对比就可以得出结论，阳极有氯气生成；实验结束后在阴极附近滴入两滴酚酞溶液，阴极区域溶液颜色变红色，学生很容易就得到结论，阴极附近有碱性物质生成，从而使学生对电解饱和食盐水实验有了更直观的了解，演示实验的意义得到体现。
　　
　　二、视频技术在高中化学实验教学中的应用
　　
　　在高中化学实验教学中，经常会有一些不宜或不能在课堂上进行的实验，如，一些不能保障安全或违背绿色环保理念的实验；一些操作较为繁琐的实验；一些缺乏条件，或需要时间较长而不能在课堂上进行的实验；模拟较复杂的化工生产实验等。在教学中我们如果将这些实验视频融入实验教学中去，将更有利于教学目标的实现。如“浓硫酸的性质”实验具有一定的危险性，在课堂上可能无法实施演示，且耗时较多，借助于实验视频，既可以保障课时进度，保证学生的安全，减少污染，又可以收到良好的教学效果。“硫酸亚铁铵的制备”实验操作步骤和所涉及的实验仪器较多，课堂上一般难以演示。若把这一过程制作成视频，剪辑后在课上播放，既可以使学生掌握正确的实验操作步骤和相关实验仪器的使用，又可以让学生感受到实验工作者的艰辛。“铁生锈条件探究”实验理论上需要好多天才能观察到实验现象，通过视频播放，当学生在很短的时间内看到铁生锈的全过程时，不仅对实验结论信服，而且深切地体会到化学反应有时候很缓慢发生的事实，增强了学生对实验的观察能力和分析能力。在讲到“石油的炼制”时，由于各种因素的限制，学生不可能去炼油生产企业进行现场参观，而学生又想象不出石油化工工业生产的情境，通过视频让学生观看石油化工生产的设备和工艺流程，学生如同身临其境般地参与了整个过程，当汽油、煤油、柴油等从分馏塔出来的那一刻，学生深切感受到石油化工生产对人类生活的重大意义。
　　
　　三、动画模拟技术在高中化学实验教学中的应用
　　
　　在中学化学实验教学中，尤其在有机化学实验教学中，学生不仅要对一些宏观的实验过程和实验现象能够准确掌握，而且还要对微观变化的原理有所掌握，并对变化产生感性的认识能举一反三。而通过传统的教学手段，学生很难对抽象的反应机理有更好的理解和认识。利用模拟技术手段则可以很好地解决这个传统实验无法办到的问题。利用模拟技术可以很形象地演示微观现象，模拟化学变化的过程，模拟反应机理，展示分子结构及反应断键部位，从而加深了学生对反应原理的理解，对教学效果的提高有着重要的作用。如，在“乙酸乙酯的制备”实验教学过程中，运用动画软件可以把乙酸与乙醇反应的断键部位及新键的形成机理形象地展示出来。课堂上学生清楚地从屏幕中看到乙酸分子中的羟基和乙醇分子羟基上的氢原子从原分子上断开后“手拉手”形成了水，剩余部分结合成新的物质乙酸乙酯，学生不禁感叹化学神奇的同时，对反应的机理也有了更清晰的认识，大大增强了实验的教学效果。
　　
　　化学实验在实施过程中，对学生的操作步骤和操作规范都有特定的要求，多数时候实验操作不当会造成严重的后果，在传统实验教学中仅凭教师的经验讲授并不能起到很好的警示效果，教师也不会去刻意再现错误的实验操作。当真正进行实验时，学生往往因为好奇或者意识形态的疏忽，最终造成难以估计的实验事故。采用模拟技术，对不当操作的后果进行模拟，可以有效地避免上述情况的发生。如“银镜反应实验”中，试管中的银氨溶液加入葡萄糖溶液后，正确操作是试管要在水浴中加热，如果在酒精灯上直接加热试管就会有爆炸的危险。将上述实验的错误操作在实验前让学生在计算机前先进行模拟，由系统反馈不当操作所导致的结果，可以加深学生对错误操作引起危害的认识，同时也可以让学生深刻地意识到规范操作在化学实验中的意义。
　　
　　四、数字传感技术在高中化学实验教学中的应用
　　
　　在中学化学实验的教学中，很多化学反应都有气体生成，为了表征气体产生的快慢和多少，以往一般采用比较气球膨胀的快慢、活塞移动的快慢、加入肥皂水后肥皂泡产生的快慢等方法来间接描述气体压力的变化，但很难进行定量化研究。如，在进行“影响过氧化氢分解反应速率因素”实验时，以往我们只能根据气泡产生的快慢来观察判断。但事实上在进行“取两支试管，分别加入5 mL4%、5 mL12%的过氧化氢溶液，再各加入几滴0.2 mol·L-1氯化铁溶液，观察气泡生成的快慢”这一实验片段时，往往我们很难用肉眼观察到实验现象，因为两者现象看起来没什么区别。多数时候我们只能这样总结：理论上应该是加氯化铁溶液的试管产生的气泡要多，因为加了氯化铁作催化剂。长此以往，一些学生就产生化学都是骗人的念头，学生兴趣骤减。而利用压强传感器进行实验，就可以准确、直观地获得双氧水分解过程中有无催化剂的气压变化情况以及双氧水自然分解时的速率情况。这样直观地呈现，可充分调动学生学习的积极性。
　　
　　同样，利用传感器可以解决其他传统实验中无法定量描述的困惑，除了气体压强传感器应用于化学反应速率的教学之外，在酸雨的形成教学中可以用pH传感器来完成。“酸雨的形成过程”中，亚硫酸会慢慢被氧气氧化生成硫酸，pH会慢慢变小，用传统的pH试纸或pH计很难监测出这一变化的全过程。采用pH传感器很容易在电脑上看到pH值慢慢变小的曲线，而且可以任意拖动坐标曲线使pH变化趋势更加明显。学生充分感受到化学变化的全过程，明白了酸雨对人类的危害，一定程度上增强了学生的环保意识。在“探究氢氧化钡与稀硫酸离子反应实验”中，以往我们只能通过观察小灯泡明亮程度的方法来确定溶液导电性大小以此来判断溶液中自由移动离子浓度的变化。采用电导率传感器就能很清晰地在电脑上看到电导率的变化曲线，清楚地分析出溶液中自由移动离子浓度的变化情况，使学生深切地体会到实验中离子反应的实质。
　　
　　化学实验以其丰富的内涵在化学教学中发挥着独特的功能和作用，在教育、教学中占据非常重要的地位。随着科学技术的发展，现代信息技术在化学实验教学中的有效应用必将丰富实验的内涵，增强实验的功能。
　　
　　重视化学实验，创新化学实验，对于培养学生科学的实验素养，树立科学的人生观，全面提高教育教学质量具有深远的意义。
　　
　　参考文献：
　　
　　胡玲燕。传感器与传统实验技术在化学教学中的比较研究［J］。现代阅读，2011（3）：95.
　　
　　（作者单位 浙江省杭州东方中学）

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