基于信息技術支持的高中化學實驗教學方法

范宗山

摘 要 探討信息技術在高中化學實驗教學中的應用，分析信息技術的應用優(yōu)勢、基于信息技術的化學實驗教學特點，以及信息技術的應用方法。結合具體教學案例，說明高中化學實驗教學運用信息技術的制約因素和實施策略。

關鍵詞 信息技術；高中化學；實驗教學；虛擬實驗

中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）23-0136-03

1 前言

信息技術在現(xiàn)代學科教學中具有重要地位。通過信息技術的應用，可以有效豐富課堂形式，提高教學效率，幫助教師更加直觀、形象地展示課堂知識內容。近年來，信息技術在各個學科教學中都得到廣泛應用，基于信息技術開展各項教學活動，能夠獲得更加理想的課堂教學效果，彌補傳統(tǒng)教學的不足。

信息技術在高中化學教學中的應用具有重要意義。化學教學包含大量實驗內容，教師在實驗教學過程中需要為學生進行實驗演示。傳統(tǒng)的演示方法單一，效果也不夠理想，難以讓學生深刻認識化學實驗規(guī)律，掌握實驗方法。在信息技術支持下，教師可以利用多媒體設備在虛擬環(huán)境中進行演示實驗，充分發(fā)揮信息技術表現(xiàn)能力的優(yōu)勢，幫助學生對化學實驗過程進行全面、細致的理解。因此，應促進信息技術在化學實驗教學中的應用，掌握正確的教學方法，提升實驗教學質量和教學效率。

2 信息技術在高中化學實驗教學中的應用優(yōu)勢

優(yōu)越的信息表現(xiàn)能力，助力化學微觀結構解讀 高中化學實驗中探討的微觀粒子反應過程是學生難以理解的問題。使用常規(guī)實驗演示手段，無法對微觀層面的反應過程進行演示，學生只能通過宏觀層面的實驗現(xiàn)象，在腦海中推導微觀粒子的反應過程，因此容易出現(xiàn)理解偏差。在信息技術的助力下，教師可以利用多媒體課件，向學生演示微觀粒子的反應過程，幫助學生建立直觀的認識。將抽象的知識具體化，將微觀反應過程顯現(xiàn)化，能夠有效降低學生對化學知識的理解難度[1]。

進行虛擬演示實驗，代替部分危險實驗 高中化學課程中包含大量的化學實驗內容，一些實驗不僅操作難度較高，實驗內容復雜，而且會產生許多有毒有害物質。出于教學安全的考慮，通常這些實驗學生無法進行親身體驗。還有一些實驗對實驗環(huán)境的要求較高，而且需要經過較長的時間才能觀察到反應現(xiàn)象，超出了課堂教學時間的允許。在傳統(tǒng)教學中，遇到此類實驗只能由教師結合教材進行講解，學生的學習熱情和學習效果偏低。在信息技術支持下，此類實驗都可以在虛擬環(huán)境中進行演示，既能保證實驗安全，又能讓學生清楚地認識實驗反應過程[2]。

開展生活化教學，加深學生理解 化學是一門在生活中應用廣泛的學科，化學反應現(xiàn)象無處不在，許多生活中的現(xiàn)象也可以通過化學分析方法進行解釋。新課改不斷強調教學要聯(lián)系實際，讓學生掌握知識技能的實際應用能力。但是受課堂時間和教學環(huán)境的限制，化學實驗難以真正走進社會、走進學生生活開展教學活動。信息技術的應用打破了高中教學的局限性，教師可以充分利用互聯(lián)網中豐富的教學資源，將課堂教學內容與學生的生活緊密聯(lián)系起來，引入更多的生活化學問題，在引導學生解讀生活現(xiàn)象的過程中培養(yǎng)實踐能力，加深對理論知識的理解，同時也有利于開闊學生視野，培養(yǎng)化學學習興趣。

3 基于信息技術的實驗教學方法

實驗錄像教學 實驗錄像教學是基于信息技術的化學實驗教學的基本方法，主要利用多媒體投影儀開展教學活動。教師在課前進行實驗錄像，在課上利用多媒體設備進行錄像演示，將課下的實驗過程再現(xiàn)到課堂上。該教學方法主要適用于演示氣體溢出、晶體析出、顏色變化和強光照射等類型的實驗，可以對課堂環(huán)境中實驗現(xiàn)象不明顯的實驗進行清晰演示。而且教師只需要進行一次實驗錄制，便可以進行多次展示，能夠有效解決部分實驗現(xiàn)象不容易重復出現(xiàn)的現(xiàn)象。通過利用實驗錄像進行實驗演示，可以節(jié)省大量課堂時間，而且能夠獲取比當堂演示更加清晰的演示效果。實驗錄像教學法的應用主要分為四個步驟：

1）課前準備，教師進行實驗錄像，或引用與實驗教學內容完全一致的實驗錄像；

2）在課堂上進行錄像播放，注意控制好教室內的聲光環(huán)境；

3）在實驗錄像播放過程中配以必要的講解，讓學生掌握實驗的關鍵點；

4）錄像播放結束后，針對實驗過程中的關鍵點對學生進行提問，檢驗學生的學習效果[3]。

虛擬實驗教學 虛擬實驗是以信息技術的軟硬件設備為基礎，主要利用虛擬現(xiàn)實技術、化學仿真實驗平臺等，對操作復雜性較高或具有危險性的實驗進行演示。通過信息技術軟硬件平臺，為教師和學生搭建一個虛擬的操作平臺，模擬正常教學環(huán)境中無法提供的實驗環(huán)境，通過虛擬操作完成實驗過程。虛擬實驗教學具有較高的仿真性和交互性，能夠有效規(guī)避化學實驗風險，保證課堂教學的安全性。而且進行虛擬實驗的教學成本低，不需要使用特殊的化學實驗器材和化學藥品，只需要搭建好計算機軟硬環(huán)境，就可以進行實驗。在沒有實驗危險和化學藥品限制的情況下，學生可以隨時隨地進行化學實驗，通過多次體驗強化理解認知，熟練操作過程。開展虛擬實驗教學主要有三個關鍵點：

1）充分發(fā)揮虛擬現(xiàn)實技術的作用，輔助課堂情境創(chuàng)設，通過音頻、視頻的共同作用，營造逼真的實驗環(huán)境；

2）充分發(fā)揮化學仿真實驗平臺的作用，以學生為主體開展實驗教學，讓學生在虛擬環(huán)境下進行操作，自行體驗實驗過程；

3）教師發(fā)揮輔助作用，在學生的實驗操作過程中給予必要的指導，可以通過提問或布置任務的方式，引導學生在實驗過程中注重對化學知識的思考[4]。

4 化學實驗信息化教法案例

甲烷與氯氣反應的實驗錄像教學 甲烷與氯氣的反應條件是光照，但是在實驗過程中要避免日光直射，否則容易發(fā)生爆炸。在實際課堂教學環(huán)境中，進行甲烷與氯氣的反應實驗危險性較高，而且觀察到的反應現(xiàn)象不明顯。因此，可以采用實驗錄像取代課堂實驗演示。教師可以在專門的實驗室中進行實驗過程錄制，并通過調整錄制視角和視距向學生展示操作細節(jié)。錄像教學視頻截圖如圖1所示。endprint

銅鋅原電池反應實驗 該實驗是將銅鋅電極浸入H2SO4溶液中，化學性質活潑的鋅被氧化后變成Zn2+離子，經過導線流向銅電極；H2SO4溶液中的H+則被還原成H2，從銅極放出。該實驗的主要影響因素是銅鋅電極的純度、表面積和粗糙程度，以及兩極間的電阻大小和電解質濃度。在銅極放出的氫氣在正常條件下無法被觀察到，可以先將實驗過程錄制下來，再利用投影儀對其進行放大，使學生能夠更好地觀察到實驗產生的小氣泡。

金屬鈉與水的反應實驗 在該實驗中，鈉會浮在水的表面，在與水發(fā)生反應時放出氫氣，在氫氣的推動下在水面游動；而且鈉與水的反應十分劇烈，會出現(xiàn)嘶嘶的摩擦聲，繼續(xù)反應會出現(xiàn)燃燒或發(fā)生爆炸。由于實驗具有一定的危險性，在傳統(tǒng)實驗教學中無法讓學生較為全面地觀察到所有的實驗現(xiàn)象。在實驗過程中利用投影儀進行多角度投影，可以讓學生全方位觀察鈉與氫氣在各個反應階段出現(xiàn)的實驗現(xiàn)象。

氯氣實驗室制法的虛擬實驗 氯氣實驗室制法是高中化學實驗教學的重點內容，而且氯氣在生產生活中有重要應用，是漂白粉、消毒劑等的制備原料，還可以用于對飲用水進行消毒。在進行該部分內容的實驗教學時，教師不僅要讓學生掌握課內知識，還要讓學生充分了解氯氣的用途，與生活實踐結合到一起，樹立生活化的化學學習理念。虛擬實驗平臺為教師和學生提供了一個虛擬操作環(huán)境，在平臺上有實驗所需的各種器具模型和藥品模型。學生可以根據(jù)需要搭建實驗設施，并在實驗器具內添加藥品，通過軟件操作進行化學實驗。

氯氣實驗室制法是通過MnO2與濃鹽酸的反應制備氯氣，也可以用高錳酸鉀或KClO3代替MnO2。不同的實驗原料需要使用不同的實驗裝置。教師可以采取分組實驗的方式，每個小組選擇一種或多種方法進行實驗。在實驗結束后，由小組指派代表匯報反應過程中的現(xiàn)象和得出的結論，然后由教師進行總結，并講解氯氣的用途，拓展學生的知識面。

5 在化學實驗教學中應用信息技術要克服的問題

隨著信息技術在教育領域應用的不斷深入，信息技術的優(yōu)勢已經得到廣大師生的一致認可。從目前信息技術在高中化學實驗教學中的應用來看，存在以下幾個問題。

1）信息資源建設水平有待提高。雖然大部分學校已經配置了多媒體教學設施，但是由于軟硬件更新速度慢，軟件功能落后，沒有完全發(fā)揮信息技術的作用。特別是虛擬現(xiàn)實技術、仿真實驗平臺等在化學實驗教學中的應用較少。

2）教師技術水平有待提高。應用化學實驗信息教法，首先要求教師具備較高的信息技術水平，能夠在上課過程中靈活運用信息技術設備，輔助教學活動的開展。但目前化學教師的整體信息技術水平仍然偏低，需要加強信息技術培訓，滿足現(xiàn)代化教學需要。

為克服上述兩個問題，要做到：積極應用信息技術，彌補傳統(tǒng)教學方法的不足，為學生演示具有危險性或實驗現(xiàn)象不明顯的實驗；與傳統(tǒng)實驗教學方法相互結合，注重培養(yǎng)學生的實驗設計能力和動手能力；充分利用網絡資源，發(fā)揮優(yōu)秀教學課件和學習資源的作用，為學生提供自主學習途徑；發(fā)揮信息技術的優(yōu)勢，將課堂教學內容與學生生活實際問題聯(lián)系起來，培養(yǎng)學生的知識應用能力。

6 結語

綜上所述，信息技術在高中化學實驗教學中的應用具有多方面優(yōu)勢，可以有效彌補傳統(tǒng)教學方法的不足，使學生能夠直觀地對各種實驗過程進行觀察，并給學生提供了虛擬現(xiàn)實的模擬操作環(huán)境，有利于培養(yǎng)學生的學習興趣、動手能力和知識應用能力。因此，應促進信息技術在高中化學實驗教學中的應用，掌握正確的應用方法，促進教學效率的提升。

參考文獻

[1]趙太林.高中化學實驗教學中計算機信息技術的應用分析[J].中國教育技術裝備，2015（13）：163-164.

[2]李娟.提高高中化學課堂有效性：信息技術與化學實驗教學整合[J].中國教育技術裝備，2012（28）：43-44.

[3]閆婧杰.高中化學實驗教學的課外延伸現(xiàn)狀及策略研究[D].重慶：西南大學，2011.

[4]許穎如.現(xiàn)代信息技術在高中化學實驗教學中的運用研究[D].上海：上海師范大學，2005.endprint