現(xiàn)代信息技術(shù)運(yùn)用于化學(xué)課堂教學(xué)的研究

楊培華

【摘 要】本文通過高中化學(xué)課堂教學(xué)實(shí)踐，探索現(xiàn)代信息技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)手段各自的優(yōu)缺點(diǎn)以及所適用的化學(xué)課類型，如元素化合物類課型、概念理論類課型、化學(xué)實(shí)驗(yàn)類課型、化學(xué)知識(shí)復(fù)習(xí)類課型、化學(xué)計(jì)算類課型、有機(jī)化學(xué)類課型等，探索如何將二者結(jié)合起來，互相補(bǔ)充和完善，揚(yáng)長(zhǎng)避短，從而優(yōu)化化學(xué)課堂教學(xué)過程，提高課堂效率。

【關(guān)鍵詞】現(xiàn)代信息技術(shù) ? ? ?傳統(tǒng)教學(xué)手段 ? ? ? 化學(xué)課類型

在新課程改革的大潮中，現(xiàn)代信息技術(shù)以強(qiáng)大的生命力活躍于教學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域。對(duì)于高中化學(xué)課教學(xué)來說，現(xiàn)代信息技術(shù)可以為化學(xué)課堂教學(xué)創(chuàng)設(shè)虛擬化的教學(xué)環(huán)境，使教學(xué)活動(dòng)在很大程度上脫離空間和時(shí)間的限制;現(xiàn)代信息技術(shù)能逼真地模擬出微觀世界中的各種現(xiàn)象、重大科學(xué)發(fā)展的探索過程、危險(xiǎn)事故的發(fā)生和應(yīng)急處理過程等，既能實(shí)現(xiàn)化小為大、化遠(yuǎn)為近、化虛為實(shí)、化難為易、化零為整，又能使抽象的概念具體化、枯燥的知識(shí)趣味化，形、聲、色兼?zhèn)洹＿@樣，學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)可以自然而然地發(fā)生和發(fā)展，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生好奇和模仿的天性，既讓學(xué)生感覺到化學(xué)課堂教學(xué)生動(dòng)有趣，又讓學(xué)生覺得教學(xué)內(nèi)容真實(shí)可信，極大地提高了課堂教學(xué)效益。另一方面，傳統(tǒng)教學(xué)方法有利于教師主導(dǎo)作用的發(fā)揮，對(duì)教學(xué)環(huán)境的要求比較低，簡(jiǎn)單、快捷，在施教某些教學(xué)內(nèi)容（習(xí)題課、物質(zhì)的性質(zhì)、簡(jiǎn)單的概念、簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)等）時(shí)也具有突出的效果，顯示出它的不可替代性。因此，我們不能絕對(duì)地說現(xiàn)代信息技術(shù)優(yōu)，傳統(tǒng)教學(xué)手段劣。實(shí)際上，任何一種教學(xué)手段的運(yùn)用，都是由受教育者的實(shí)際情況、教學(xué)目的和教學(xué)內(nèi)容所決定的，不同的教學(xué)手段具有不同的優(yōu)勢(shì)。因此，適時(shí)適度地將現(xiàn)代信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來，才能提高課堂教學(xué)效益。由此，我們感受到：如何根據(jù)教學(xué)實(shí)際需要和學(xué)生特點(diǎn)，恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)，優(yōu)化化學(xué)課堂教學(xué)，提高教學(xué)效率，成為一個(gè)需要研究的課題。

高中化學(xué)課的類型大致可分為元素化合物類課型、概念理論類課型、化學(xué)實(shí)驗(yàn)類課型、化學(xué)知識(shí)復(fù)習(xí)類課型、化學(xué)計(jì)算類課型、有機(jī)化學(xué)類課型、試卷習(xí)題講評(píng)類課型等。

一、現(xiàn)代信息技術(shù)在元素化合物類課型中有效應(yīng)用的研究

在元素化合物類課型中，教師講授的主要是一些具體物質(zhì)的性質(zhì)，學(xué)生在學(xué)習(xí)具體物質(zhì)性質(zhì)的時(shí)候，最直觀有效的方法就是演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)。學(xué)生通過觀察實(shí)驗(yàn)、操作實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來感受和理解元素化合物知識(shí)的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展的過程，初步學(xué)會(huì)化學(xué)的思維方法，并通過歸納總結(jié)形成知識(shí)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而明確“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途”的化學(xué)學(xué)習(xí)規(guī)律。在學(xué)習(xí)的過程中，只是在某些地方，可以借助現(xiàn)代信息技術(shù)，提高教學(xué)效果。例如，在學(xué)習(xí)《富集在海水中的元素——氯》一節(jié)內(nèi)容時(shí)，首先讓學(xué)生觀看第一次世界大戰(zhàn)中，德國(guó)軍隊(duì)使用氯氣的動(dòng)畫：德國(guó)軍隊(duì)與英法聯(lián)軍對(duì)峙，德軍突然使用了化學(xué)武器，一種黃綠色的氣體隨風(fēng)飄向聯(lián)軍，一股刺激性的氣味使聯(lián)軍士兵不?？人?、昏迷甚至死亡，士兵越向戰(zhàn)壕底部隱蔽，傷亡越嚴(yán)重。這樣就加深了學(xué)生對(duì)氯氣毒性的認(rèn)識(shí)，激起了學(xué)生的求知欲。然后，展示1瓶氯氣樣品，讓學(xué)生觀察氯氣的顏色、狀態(tài)，聞氯氣的氣味，再向集氣瓶中加入少量水振蕩，觀察顏色的變化，從而歸納總結(jié)出氯氣的物理性質(zhì)。又通過演示實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)4-3）引導(dǎo)學(xué)生觀察主要現(xiàn)象，并解釋原因：氯氣能在氫氣中燃燒，發(fā)出蒼白色火焰，在瓶口有白霧，此霧為鹽酸小液滴，說明生成的氣體極易溶于水。通過演示實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)4-4、實(shí)驗(yàn)4-5），引導(dǎo)學(xué)生從現(xiàn)象推測(cè)Cl2遇水生成了新物質(zhì)——次氯酸HClO，即Cl2 + H2O = HCl +HClO。分析討論HClO的性質(zhì)：（1）弱酸性（弱于 H2CO3 ）;（2）強(qiáng)氧化性（能漂白、殺菌、消毒）;（3）不穩(wěn)定性（2HClO=2HCl + O2）。進(jìn)而思考：（1）打開自來水龍頭，為什么偶爾會(huì)聞到一股刺激性的氣味？ （2）光照新制氯水時(shí)，為什么會(huì)產(chǎn)生氣泡？ 氯水如何保存？（3）根據(jù)Cl2與H2O的反應(yīng)設(shè)想，如果將Cl2通入NaOH 溶液中情況會(huì)怎樣？在講到SO2是形成酸雨的主要物質(zhì)之一時(shí)，也是在學(xué)生學(xué)習(xí)了相關(guān)的知識(shí)后，再觀看動(dòng)畫模擬酸雨的形成過程，目睹酸雨過后林木受損，良田被毀，建筑物遭侵蝕的景象，對(duì)比蔚藍(lán)的天空、清澈的湖水、潔凈的土壤，產(chǎn)生強(qiáng)烈的感官上的對(duì)比，達(dá)到其他說教所不能達(dá)到的效果。

作為對(duì)比，我們?cè)诮o高一（11）班上課時(shí)，也是《化學(xué)1》第四章第2節(jié)的內(nèi)容《富集在海水中的元素——氯》，在教學(xué)的過程中，實(shí)驗(yàn)板書全部用PPT代替。我們發(fā)現(xiàn)：整個(gè)教學(xué)過程單調(diào)乏味，部分學(xué)生昏昏欲睡。由于實(shí)驗(yàn)板書全部用PPT代替，沒有了實(shí)驗(yàn)的探研功能，沒有了實(shí)驗(yàn)的趣味性，學(xué)生獲得的感性認(rèn)識(shí)也很不深刻，教學(xué)效果并不好。

通過課堂實(shí)踐，我們的結(jié)論是：在元素化合物類課型中，現(xiàn)代信息技術(shù)常常只起輔助作用。

二、現(xiàn)代信息技術(shù)在概念理論類課型中有效應(yīng)用的研究

在高中化學(xué)教學(xué)中，基本概念和理論相對(duì)較多，主要包括物質(zhì)的量、離子反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)、元素周期律、化學(xué)鍵、物質(zhì)結(jié)構(gòu)、化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡、鹽類的水解、原電池和電解池等，而概念和理論一般比較抽象，難于理解。例如，《分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》這一章，要闡述微觀粒子之間的相互作用，這些內(nèi)容很抽象，看不見，摸不著，描述也很困難，需要學(xué)生具有較強(qiáng)的空間想象能力和抽象思維能力，大多數(shù)學(xué)生理解起來感到很吃力。通過課本上的圖片來解釋，實(shí)際效果并不理想。為了化解這一難點(diǎn)，我們采用Flash、3Dmax等優(yōu)秀的教學(xué)軟件，制作了“雜化軌道”“共價(jià)鍵”等模擬動(dòng)畫課件，利用色彩和層次的變化，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)和理解雜化軌道理論以及共價(jià)鍵的形成過程，突破了時(shí)間和空間的限制，取得了較好的效果。在《晶體結(jié)構(gòu)》的學(xué)習(xí)中，晶體模型只能使學(xué)生建立晶體框架，并不能完全理解晶體空間結(jié)構(gòu)，而利用Flash、3Dmax等軟件則可以把各種晶體活靈活現(xiàn)地制作出來，學(xué)生可以看到生動(dòng)逼真的Na原子的立方體結(jié)構(gòu)，Cu、Ag等金屬原子以最緊密堆積方式形成的立方體結(jié)構(gòu)、金剛石的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、石墨的層狀結(jié)構(gòu)等，再配上立體結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)、透視等，使學(xué)生在不知不覺中接受了知識(shí)的熏陶，順利地突破了模型框架的束縛，站在三維立體的角度，更完美地完成了學(xué)習(xí)任務(wù)。

通過課堂實(shí)踐，我們的結(jié)論是：在概念理論類課型中，現(xiàn)代信息技術(shù)大顯身手。

三、現(xiàn)代信息技術(shù)在實(shí)驗(yàn)類課型中有效應(yīng)用的研究

化學(xué)實(shí)驗(yàn)是一種探究性的活動(dòng)，學(xué)生是這一活動(dòng)的主體，只有學(xué)生親身參加了實(shí)驗(yàn)，多種感官同時(shí)受刺激才能達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的，也只有通過學(xué)生的親身實(shí)驗(yàn)，才能培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和實(shí)驗(yàn)操作技能。所以，化學(xué)實(shí)驗(yàn)一般是不需要利用現(xiàn)代信息技術(shù)的，否則將妨礙學(xué)生這些方面能力的發(fā)展，起到相反的作用。作為對(duì)比，我們?cè)诮o高一（11）班上課時(shí)，全部用視頻來代替操作性的演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性均較差，教學(xué)效果很不好。

但以下兩類實(shí)驗(yàn)，可以利用現(xiàn)代信息技術(shù)輔助教學(xué)。

1. 現(xiàn)象不明顯、效果不顯著或者反應(yīng)速率較慢耗時(shí)較長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)。例如，在《壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡的影響》的教學(xué)中，改變壓強(qiáng)對(duì)二氧化氮與四氧化二氮之間的轉(zhuǎn)化影響并不顯著，運(yùn)用課本實(shí)驗(yàn)，學(xué)生通常只能注意到加壓混合氣體的顏色加深，而往往不能發(fā)現(xiàn)其后的顏色略變淺。因?yàn)楦鶕?jù)人的視覺特點(diǎn)，由淺變深的現(xiàn)象易于識(shí)別，而由深到淺的現(xiàn)象則不易感知。為此，我們采用3Dmax制作了課本實(shí)驗(yàn)的原形模擬和簡(jiǎn)化模擬動(dòng)畫課件，有意識(shí)地突出氣體顏色的變化，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象層次差別，加深了學(xué)生對(duì)壓強(qiáng)變化過程中氣體顏色變化與組分濃度變化的認(rèn)識(shí)，從而為勒沙特列原理的認(rèn)識(shí)奠定了基礎(chǔ)。鎂跟冷水的反應(yīng)，由于反應(yīng)速度很慢，產(chǎn)生的氣泡又小，坐在第三排以后的學(xué)生很難觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，就可以利用投影儀，通過大屏幕電視，擴(kuò)大演示效果，提高細(xì)微現(xiàn)象的可見度。

2. 一些有毒有害或者在實(shí)驗(yàn)室中無法完成的實(shí)驗(yàn)，可以利用現(xiàn)代信息技術(shù)，模擬演示實(shí)驗(yàn)。例如，在《氮的循環(huán)》一節(jié)，“雷雨發(fā)莊稼”的原因，N2和O2在放電的情況下生成NO，然后生成NO2，NO2與水生成HNO3，由于受條件的限制無法完成實(shí)驗(yàn)，則可利用動(dòng)畫模擬實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生觀察到整個(gè)過程的物征變化，增強(qiáng)了學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，提高了教學(xué)效果。

通過課堂實(shí)踐，我們的結(jié)論是：在實(shí)驗(yàn)類課型中，大部分實(shí)驗(yàn)不宜利用現(xiàn)代信息技術(shù)，某些實(shí)驗(yàn)可以利用現(xiàn)代信息技術(shù)輔助教學(xué)。

四、現(xiàn)代信息技術(shù)在復(fù)習(xí)類課型中有效應(yīng)用的研究

復(fù)習(xí)課的特點(diǎn)是時(shí)間短、頭緒多、容量大、節(jié)奏快，它最終的目的在于要將所學(xué)的有關(guān)知識(shí)進(jìn)行歸納、整理，使其系統(tǒng)化、科學(xué)化，從而培養(yǎng)和提高學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力。因此，在復(fù)習(xí)類課型中，現(xiàn)代信息技術(shù)具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。例如，在復(fù)習(xí)《金屬及其化合物》時(shí)，利用現(xiàn)代信息技術(shù)，可以很輕松地歸納總結(jié)出鈉、鋁、鐵及其化合物的性質(zhì)，可以很輕松地在鈉、鋁、鐵及其化合物的重要性質(zhì)之間進(jìn)行切換，并且可以讓學(xué)生在很短的時(shí)間內(nèi)瀏覽大量的試題，既鞏固了相關(guān)知識(shí)，又培養(yǎng)了學(xué)生觸類旁通的能力。特別是復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容時(shí)，把一些重要的實(shí)驗(yàn)（如氯氣、氨氣、乙烯、乙酸乙酯的制備，鈉與水反應(yīng)，鐵與水蒸氣的反應(yīng)，銅與濃硫酸、濃稀硝酸的反應(yīng)，鋁熱反應(yīng)，噴泉實(shí)驗(yàn)等）制成課件，復(fù)習(xí)需要的時(shí)候，采用慢放、放大、定格、重播等手段幫助學(xué)生觀察理解相關(guān)知識(shí)，收到較好的效果。

通過課堂實(shí)踐，我們的結(jié)論是：在復(fù)習(xí)類課型中，現(xiàn)代信息技術(shù)具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。

五、現(xiàn)代信息技術(shù)在有機(jī)化合物類課型中有效應(yīng)用的研究

有機(jī)化學(xué)的特點(diǎn)是分子的立體結(jié)構(gòu)不易感知，反應(yīng)機(jī)理繁雜抽象，難以理解。在這些方面，傳統(tǒng)的教學(xué)方法顯得力不從心，但是，借助于現(xiàn)代信息技術(shù)，利用Flash、3Dmarx等優(yōu)秀的教學(xué)軟件，制作出彩色的三維分子結(jié)構(gòu)模型，如甲烷、乙烯、乙炔、苯、乙醇、乙醛、乙酸、氯乙烷分子等，使有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)直觀地呈現(xiàn)在學(xué)生面前，結(jié)合分子的球棍模型和比例模型，學(xué)生就可以獲得更加深刻的感性認(rèn)識(shí);制作出彩色的反應(yīng)歷程動(dòng)畫，像乙醇的消去反應(yīng)和催化氧化反應(yīng)機(jī)理以及反應(yīng)過程中化學(xué)鍵的斷裂過程，乙烯與溴、氯化氫、水的加成反應(yīng)歷程，溴乙烷的消去和水解反應(yīng)歷程，乙酸跟乙醇發(fā)生酯化反應(yīng)時(shí)的歷程（突出顯示示蹤原子18O反應(yīng)蹤跡）等，向?qū)W生展示其微觀演變過程，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣大大提高，教學(xué)效果較好，課堂效率明顯提高。

通過課堂實(shí)踐，我們的結(jié)論是：在有機(jī)化合物類課型中，現(xiàn)代信息技術(shù)具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)。

綜上所述，現(xiàn)代信息技術(shù)與傳統(tǒng)的教學(xué)手段各有優(yōu)劣，有的課型適宜運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)，有的課型適宜運(yùn)用傳統(tǒng)的教學(xué)手段，有的課型需要二者有機(jī)地結(jié)合起來。因此，在實(shí)際的教學(xué)過程中，要善于將現(xiàn)代信息技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)手段結(jié)合起來，互相補(bǔ)充和完善，揚(yáng)長(zhǎng)避短，從而優(yōu)化化學(xué)課堂教學(xué)過程，提高課堂效率，達(dá)到事半功倍的教學(xué)效果。

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