多媒體模擬技術在危險化學實驗教學中的作用

邱詩銘

多媒體模擬技術在危險化學實驗教學中的作用

邱詩銘

（廣西民族師范學院 化學與生物工程系，廣西崇左 532200）

多媒體技術作為向學生傳授知識和訓練技能的教學輔助工具，在化學實驗教學中有著很大的作用，尤其是多媒體模擬技術代替危險化學實驗可完成教學任務，多媒體技術的發(fā)展大大提高了學習效率。文中介紹了多媒體模擬技術在危險化學實驗教學中的主要作用，并分別從實驗安全、實驗效果、實驗技能和實驗藥品方面展開論述。

多媒體；模擬技術；化學實驗；作用

隨著社會經濟的不斷發(fā)展，計算機越來越普及，學校對于多媒體技術的應用更廣泛。多媒體技術是一種新的電腦處理信息技術，它能夠提供多種信息，包括文字、聲音和圖像［1］，從而使表現(xiàn)的信息更直觀和自然，使接受起信息來更加容易。因此，把多媒體技術應用于教學中，可使枯燥的學習變得形象、直觀，寓教于樂，可提高課堂效率，以達到更好的教學效果［2］?；瘜W實驗是一門培養(yǎng)學生綜合素質的必修課程，但課堂的實驗教學存在不少問題，尤其是危險化學實驗往往無法展開。例如，在有機化學實驗室中，有強氧化劑、氰化物、硝基苯等可燃助燃毒害品，各種易燃易爆化學物品的使用極為普遍，有乙醇、乙醚、丙酮等易燃溶劑，實驗時如有這些物品存在，均可能釀成火災、爆炸事故。如果能利用多媒體來輔助化學實驗教學將推動實驗教學內容和方法［3－4］，例如多媒體模擬技術可把實驗過程中的各種因素有機地組合在一起，利用虛擬實驗代替危險化學實驗完成教學任務，可以在一定程度上解決危險化學實驗難進行的問題，本文將介紹多媒體模擬技術在危險化學實驗中的主要作用。

1 模擬技術可以解決危險實驗的安全問題

化學實驗的安全問題一直是實驗教學所關注的熱點［5］。有些實驗因其實驗本身的性質，導致實驗具有一定的危害性和危險性，尤其是實驗過程中使用一些易燃易爆化學物品或氧化性極強的物品時，實驗過程具有一定的危險。例如，用Na干燥乙醚可能引起爆炸，原因是乙醚存放形成過氧化物，過氧化物與Na反應劇烈引起爆炸；又如有機實驗操作中稍微不慎也可能引起爆炸；在分液漏斗振搖時內部產生大量氣體而噴料、爆炸；做氧化反應時，多余的氧化劑沒猝滅而直接減壓蒸餾導致爆炸；另外，過氧化氫在高溫或雜質催化作用下，開始熱分解反應，生成的氧氣和水蒸氣使罐體內壓力增大，與此同時分解潛熱使液體溫度升高，溫度升高又進一步加速分解反應，使罐內壓力越來越大，最終導致反應失控或熱爆炸［6］。因此，為了降低實驗過程中事故的發(fā)生率，有些實驗可以采用多媒體模擬技術代替真實實驗，用計算機進行模擬，直接進行課堂演示，使學生獲得一定的感性認識，既保證了學生的安全又達到了良好的教學效果。

在有機實驗中有時候需要對易被還原的物質減壓蒸餾，這也容易引起爆炸。例如，亞磷酸二苯酯，反應完處理出來的粗品進行減壓蒸餾，在180℃，操作者用的是刺型分餾柱，塔板很多，反應瓶溫度達到250℃，由于體系中有微量的氧進入，亞磷酸突然冒煙，發(fā)生爆炸；對于這種簡單的蒸餾在實驗中由于存在較大的風險，可以采用模擬的方法，即采用3D仿真技術，物質和減壓蒸餾設備都可以用立體圖表示，減壓過程中產生的現(xiàn)象也可以做成動漫形式，以利于學生觀看；另外產生爆炸的過程也可以以視頻圖像呈現(xiàn)出來，這樣學生可以通過這種間接經驗能掌握到實驗的關鍵之處，而模擬實驗過程一點沒有安全問題，因此，模擬實驗可以規(guī)避有毒、有害實驗，可以解決危險實驗的安全問題。

2 模擬技術可以增強實驗效果

危險實驗不僅僅因為實驗物品具有可燃易爆性，而且實驗條件比較特殊，實驗難度較大，難以觀察到實驗現(xiàn)象，或者說實驗由于受到各種因素的影響，往往不易成功或現(xiàn)象不明顯，學生很難觀察到位，從而影響教學效果。而模擬實驗，可以通過對視頻圖像進行放大或者縮小，通過暫停實驗中的某些關鍵步驟，并可以對此部分從各個角度進行觀察，就可以全方位了解潛在危險的發(fā)生，這將幫助學生對實驗過程的有深刻認識，從而促使學生在進行真實實驗時有更好的把握。

例如，在進行儀器分析實驗時，讓往往有時候需要了解色譜的檢測器，比如火焰檢測器的工作原理，燃燒室可能是氫火焰，具有一定的危險性，當火焰監(jiān)測器檢測到無法使主燒嘴著火的小的副燒嘴火焰時，如繼續(xù)供給燃料，這樣會有發(fā)生爆炸的危險；而且要了解火焰的開關量信號和表示火焰強度的視頻信號，真實實驗很難有直觀的現(xiàn)象，這時可以借助多媒體模擬技術，采用動畫模擬，可以直接將火焰監(jiān)測器實驗原理過程顯示出來，真實感極強，同時避免了發(fā)生爆炸的危險，這樣既減輕教師的負擔，又提高了教學效果。

3 模擬技術有利于培養(yǎng)學生技能

21世紀的人才必須具備創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，要培養(yǎng)出高素質的化學人才，需要在實驗中加強學生的實踐動手能力、分析問題和解決問題能力。傳統(tǒng)的化學實驗教學很難滿足創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的要求，難以達到預期目的，必需充分發(fā)揮多媒體技術的優(yōu)勢，尋找新的教學方法和手段。化學虛擬實驗充分利用了計算機多媒體的技術，將化學實驗過程中的文、圖、聲像、動畫各種因素有機地組合在一起，將操作過程放大，讓學生在計算機上操作也能達到身臨其境的效果，學生更易通過觀察，這樣就可以激發(fā)學生的學習興趣，調動了積極性，有利于指導學生做實驗，從而有利于增強做真實危險實驗的信心；在進行危險實驗時心理往往會有更多的憂慮，畢竟實驗過程有可能發(fā)生意外，這將威脅生命和財產安全，憂慮過多可能在實驗中會出現(xiàn)更多的紕漏，如對于加熱、生成氣體的反應，一定要小心不要成了封閉體系，對于低沸點的溶劑，如乙醚，正戊烷等忘記用干燥劑預先干燥等；通過模擬實驗的演示會消除一些憂慮，增強一定的自信，因此，通過模擬技術可以很好地指導學生做危險實驗，提高學生動手能力，起到良好的教學效果。

4 模擬技術有利于節(jié)約藥品

有些化學物品性質活潑、穩(wěn)定性差，極易誘發(fā)火災爆炸事故，一般情況下應嚴格易燃易爆物品存放的管理，限制實驗室內各種物品的存量實驗室內做實驗剩余或常用的少量易燃易爆化學物品。同時，實驗過程中盡可能使用模擬技術，這樣可以大大減少危險物品的用量，降低了實驗風險的同時，也降低了實驗成本。

5 結束語

通過上述分析，我們發(fā)現(xiàn)多媒體模擬技術可以代替危險化學實驗從而完成教學任務，可見模擬技術在危險化學實驗中可以發(fā)揮很大的作用。但是，模擬還是歸模擬，很多方面它無法發(fā)揮其真實實驗的作用，電腦模擬無法真正意義上取代親自動手實驗，畢竟多媒體是沒有情感的，無論教師如何對課件進行精心設計，學生都難以產生強烈的情感共鳴，模擬技術無法給予學生在實驗中所經歷的思維、操作、分析、觀察能力的鍛煉，并且也難以實現(xiàn)情感教育，如在實驗中形成的一些品質如毅力、情緒等。

總之，不能舍本逐末，在危險化學實驗教學中合理地使用多媒體模擬技術進行教學，對解決危險實驗的安全問題、增強實驗效果、培養(yǎng)學生技能和節(jié)約藥品方面有很大的作用，對促進學校的實驗教學改革，激發(fā)學生學習化學的興趣，提高學生的素質教育中會起到積極作用。

［1］劉儒德.信息技術與課程整合［M］.北京：人民教育出版社，2004：7－8.

［2］鐘健.淺談化學實驗教學的策略［J］.科技資訊，2009，26（24）：249.

［3］魏愛芳.多媒體技術引領化學實驗教學改革［J］.中國現(xiàn)代教育裝備，2009（1）：147－148.

［4］莊云峰.淺談實驗與多媒體結合，激發(fā)學生學習興趣［J］.科技資訊，2010（33）：178.

［5］石磊.有機化學基本操作實驗中容易出現(xiàn)的問題與對策［J］.湖北中醫(yī)藥大學學報，2011，13（6）：72－73.

［6］吳德建，錢新明，黃平.過氧化氫熱爆炸研究進展［J］.中國安全生產科學技術，2011，7（8）：14－20.

Role of Multimedia Technology in Hazardous Chem ical Experiment Teaching

QIU Shiming
（Department of Chemistry and Bioengineering，Guangxi Normal University for Nationalities，Chongzuo 532200，China）

Multimedia technology as a tool to impart knowledge and train skills to students plays a great role in chemical experiment teaching，especially in place of hazardous chemical experiment teaching.Therefore，the development ofmultimedia technology greatly improves the efficiency of learning.This paper will introduce themajor role ofmultimedia simulation technology in hazardous chemical experiment teaching，and the experiment safety，the experiment effect，the experiment skills and experimentalmedicine are discussed respectively.

multimedia；simulation technology；chemical experiment；effect

G642.423；O6－3

A

10.3969/j.issn.1672－4550.2014.05.026

2013－12－01

廣西省高等教育教學改革工程基金資助項目（2013JGB262）；廣西民族師范學院自治區(qū)大學生校外實踐教育基地項目資助（XWSJ201304）。

邱詩銘（1983－）男，碩士，講師，從事能源催化和天然產物合成。