信息技術(shù)在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

本文所適用的“信息技術(shù)”主要是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)的數(shù)字化信息技術(shù)。

化學(xué)是以觀察、實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，主要研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途，化學(xué)教學(xué)要求教學(xué)方法能體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的特點(diǎn)，利用信息技術(shù)容量大（可存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、文字、圖像、圖形和聲音等）、交互性強(qiáng)、網(wǎng)絡(luò)資源豐富等特點(diǎn)，可從多視角將化學(xué)中的抽象概念具體化，微觀結(jié)構(gòu)宏觀化，危險(xiǎn)、有毒的實(shí)驗(yàn)?zāi)M化。此外，信息技術(shù)可提供豐富的教學(xué)內(nèi)容，展示包括文字、圖形、聲音、動(dòng)畫等不同形態(tài)的信息，豐富了教學(xué)內(nèi)容，增加了教學(xué)密度和容量，能創(chuàng)造出使知識(shí)來源多樣化的文化教育環(huán)境，提供人—機(jī)交互、人—人交互方式，為學(xué)生創(chuàng)新能力發(fā)展提供了無限廣闊的天地。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是中學(xué)化學(xué)教學(xué)的一個(gè)重要組成部分，在課堂教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)以其真實(shí)性、直觀性給學(xué)生第一手感性材料，任何模擬、說明、比喻、描述都必須建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，從而幫助學(xué)生理解教材。讓學(xué)生動(dòng)手探究實(shí)驗(yàn)，當(dāng)然是再好不過了，但由于實(shí)驗(yàn)條件的限制及實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，學(xué)生的探究實(shí)驗(yàn)在空間、時(shí)間、器材等方面受到限制，信息技術(shù)可以較好地在具體經(jīng)驗(yàn)與抽象概念之間建立起一個(gè)通道，從而解決一些實(shí)用性問題。利用軟件（如“仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室”）模擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)，不但可以展示逼真的現(xiàn)象，還能提供準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以供分析，軟件模擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)還可以完成一些課堂上無法完成的實(shí)驗(yàn)，并能反復(fù)實(shí)驗(yàn)，降低實(shí)驗(yàn)成本。

“仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室”利用計(jì)算機(jī)提供了一個(gè)虛擬的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室。試管、燒杯、酒精燈、鐵架臺(tái)、燒瓶、錐形瓶、集氣瓶、；漏斗、導(dǎo)管等這些實(shí)驗(yàn)室中的真實(shí)器具，在仿真實(shí)驗(yàn)室中也應(yīng)有盡有，我們完全可以自由地搭建各種實(shí)驗(yàn)設(shè)施，例如制取O2、Cl2、CO2；把CO2通入澄清的石灰水中；在CuSO4溶液中滴入NaOH；用H2還原CuO；用NaOH中和滴定HCl溶液；加熱FeCl3溶液觀察它的水解等實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)室不能做的有毒的實(shí)驗(yàn)在仿真實(shí)驗(yàn)室可以反復(fù)做，而不用擔(dān)心對環(huán)境的污染，將實(shí)驗(yàn)按需要隨時(shí)進(jìn)行控制，通過重放、慢放、定格處理，將其暫停下來認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，記錄實(shí)驗(yàn)過程和數(shù)據(jù)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程可以的觀察清清楚楚，有利于學(xué)生揭示反應(yīng)的本質(zhì)特點(diǎn)，達(dá)到掌握知識(shí)的目的。

高中化學(xué)中的氯氣是一種黃綠色有毒氣體，如果學(xué)生大量在實(shí)驗(yàn)室制取會(huì)造成環(huán)境污染，不符和綠色化學(xué)的要求，但是氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法是必須掌握的內(nèi)容，據(jù)此我們進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究，利用信息技術(shù)進(jìn)行了“氯氣實(shí)驗(yàn)室制法”的整合教學(xué)，收到了較好的效果。

案例：氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法

教學(xué)目標(biāo)：

（1）知識(shí)技能目標(biāo)：掌握實(shí)驗(yàn)室制取氯氣的基本原理和方法。

（2）能力目標(biāo)：通過實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)觀察和分析問題的能力，并具備初步的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。

（3）德育目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度和與人協(xié)作的精神。

教學(xué)方法：采用基于局域網(wǎng)的自主探究教學(xué)方法。

課題背景：

我校學(xué)生采用的是全日制高級中學(xué)教科書（必修）。高一化學(xué)第一章氧化—還原反應(yīng)，如何分析氧化劑、還原劑，氧化性、還原性強(qiáng)弱比較都有了較為深刻的認(rèn)識(shí)；已經(jīng)學(xué)完第四章第一節(jié)氯氣第一課時(shí)氯氣的性質(zhì)，在此基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法。因?yàn)樵诔踔袑W(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了氧氣、氫氣、二氧化碳?xì)怏w的實(shí)驗(yàn)室制法，所以對氣體的制備內(nèi)容并不感到陌生，讓學(xué)生在已有知識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行以自主探究為主的學(xué)習(xí)，同時(shí)充分發(fā)揮學(xué)校局域網(wǎng)的教學(xué)優(yōu)勢和教學(xué)方便，所以采用基于局域網(wǎng)的“情景——探究”教學(xué)。授課地點(diǎn)為網(wǎng)絡(luò)教室，全班66名學(xué)生，每人一臺(tái)電腦，均與教師機(jī)相連，教師機(jī)上的資源通過共享，每個(gè)學(xué)生都可使用，教師機(jī)可通過監(jiān)控系統(tǒng)掌握每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。在師生協(xié)作過程中，教師可參與交互，教師及時(shí)在“BBS公告欄”上提醒學(xué)生應(yīng)該注意的問題，但只是輔導(dǎo)或者輔助人員，學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)遇到疑難問題可通過電子舉手與教師進(jìn)行一對一的問答，對于普遍存在的問題，教師也可以通過BBS討論區(qū)域進(jìn)行一對多的解答。

教學(xué)結(jié)構(gòu)如下：（見圖）

教學(xué)過程：

（1）創(chuàng)設(shè)情境：上課開始時(shí)教師利用多媒體技術(shù)制作的課件，展示初中學(xué)過的O2、H2、CO2的實(shí)驗(yàn)室制法、原理及裝置圖，通過創(chuàng)設(shè)的情境明確本節(jié)課的學(xué)習(xí)主題。

（2）提出課題：教師通過投影儀提出本節(jié)課的中心問題——氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法。

（3）自主探索：先由學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)訪問教師放在網(wǎng)絡(luò)資源庫上的課件，依據(jù)課前教師發(fā)的“學(xué)習(xí)任務(wù)單”進(jìn)行程序式學(xué)習(xí)明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，學(xué)生帶著問題通過網(wǎng)絡(luò)的必要幫助，隨機(jī)進(jìn)入教師設(shè)置的學(xué)習(xí)環(huán)境（即氣體制備積件庫）獨(dú)立探索問題的解決方法，進(jìn)入仿真實(shí)驗(yàn)室，借助實(shí)驗(yàn)室中的儀器和藥品，親自動(dòng)手“做實(shí)驗(yàn)”，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，從而在頭腦里形成完整的實(shí)驗(yàn)過程。

在學(xué)生自主學(xué)習(xí)整個(gè)過程中，教師始終對學(xué)生的學(xué)習(xí)給予必要的引導(dǎo)和指導(dǎo)。

（4）網(wǎng)上協(xié)作：學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室氣體制備裝置分類歸納、知識(shí)拓展（其他制取氯氣的方法）時(shí)，由于沒有現(xiàn)成的答案，學(xué)生可通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行師——生、生——生之間的各種形式的協(xié)作學(xué)習(xí)，將各自學(xué)習(xí)的結(jié)果進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)交流，并進(jìn)行對比分析，總結(jié)出實(shí)驗(yàn)室氣體制備裝置的規(guī)律。

（5）知識(shí)創(chuàng)新：教師再次引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)總結(jié)出的氯氣其它制法，再次進(jìn)入仿真實(shí)驗(yàn)室，找出比課本裝置更簡單的制取氯氣的裝置，使學(xué)到的知識(shí)進(jìn)行靈活運(yùn)用。

（6）課題小結(jié)：學(xué)完知識(shí)點(diǎn)后，由學(xué)生完成本節(jié)課小結(jié)，教師作適當(dāng)補(bǔ)充，使學(xué)生完成本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)。

（7）網(wǎng)上測試：最后由教師指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入測試網(wǎng)頁——智能習(xí)題庫。每個(gè)學(xué)生根據(jù)自己的實(shí)際情況與能力水平選擇不同層次（基礎(chǔ)、提高、綜合應(yīng)用）的測試題，獨(dú)立在網(wǎng)上完成測試，測試結(jié)果由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)反饋給教師。

（8）學(xué)習(xí)評價(jià)：根據(jù)測試反饋的信息，成績優(yōu)秀的及時(shí)給予表揚(yáng)和鼓勵(lì)，課下再與有問題的學(xué)生交流，解決學(xué)習(xí)中存在的問題。

課后對學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及知識(shí)的理解進(jìn)行問卷調(diào)查，結(jié)果表明，信息技術(shù)的使用比枯燥單一講解更容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，探究又使學(xué)生產(chǎn)生積極的體驗(yàn)，這種體驗(yàn)反過來又影響學(xué)生對學(xué)習(xí)產(chǎn)生興趣，可以看出在教學(xué)中運(yùn)用整合可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性；學(xué)生對各個(gè)知識(shí)點(diǎn)是理解的，對整合的方法是認(rèn)同的。

案例表明信息技術(shù)整合于化學(xué)課堂教學(xué)，可進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生主動(dòng)參與課堂學(xué)習(xí)過程的意識(shí)，能有效調(diào)動(dòng)學(xué)生多感官參與，協(xié)調(diào)大腦左右半球的開發(fā)，啟發(fā)思維，進(jìn)一步開發(fā)學(xué)生的智力，發(fā)展學(xué)生的潛能，有利于學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)與提高。同時(shí)加快了教學(xué)節(jié)奏，增大課堂教學(xué)容量，擴(kuò)大信息接受量，促進(jìn)學(xué)生對知識(shí)的理解、掌握和運(yùn)用，提高了課堂效益。在這種教學(xué)環(huán)境下學(xué)生去主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)，形成了大容量、快節(jié)奏、速反饋、高效率的課堂教學(xué)效果。從而實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)的最優(yōu)化。

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