用信息技術(shù)探尋微觀奧秘

陳燕萍 符瑞羽 | 海南陵水思源實(shí)驗(yàn)學(xué)校

化學(xué)是一門知識(shí)紛繁的學(xué)科，特別是涉及微觀結(jié)構(gòu)及變化實(shí)質(zhì)研究時(shí)，較難理解。老師們常常通過圖片，或者掛圖、模型等讓學(xué)生體會(huì)化學(xué)的微觀實(shí)質(zhì)，以幫助學(xué)生探尋微觀變化，而很少做化學(xué)實(shí)驗(yàn)，或者只是老師演示實(shí)驗(yàn)，這對(duì)于想象力與思維能力弱的學(xué)生，很難清晰、直觀地感受物質(zhì)微觀世界的奧妙。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，將信息技術(shù)應(yīng)用到化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，提高實(shí)驗(yàn)效率，幫助學(xué)生理解反應(yīng)機(jī)理，探尋微觀奧秘，突破重難點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的分析、空間想象能力等科學(xué)素養(yǎng)。

應(yīng)用投影、視頻等技術(shù)，加強(qiáng)學(xué)生的理解和認(rèn)知

常規(guī)的演示實(shí)驗(yàn)，大多是老師在講臺(tái)操作，學(xué)生在座位上觀看，實(shí)驗(yàn)效果很差，此時(shí)老師可以利用一些投影技術(shù)展示實(shí)驗(yàn)過程。比如在學(xué)習(xí)金屬的化學(xué)性質(zhì)時(shí)，筆者將一枚金戒指和一枚網(wǎng)購(gòu)的假金戒指（銅鋅合金）分別放進(jìn)兩杯等量、等濃度的稀鹽酸中，以辨別真假，并同步投影在屏幕上，學(xué)生清晰地觀察到金屬表面是否產(chǎn)生氣泡，從而判斷出真金和假金，這樣就避免了距離較遠(yuǎn)的學(xué)生觀察不到有些細(xì)微或不劇烈的現(xiàn)象。信息技術(shù)讓所有學(xué)生都能參與實(shí)驗(yàn)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、觀察能力和分析思維能力，加深了學(xué)生對(duì)化學(xué)本質(zhì)的理解與認(rèn)知。

同時(shí)，老師可以利用視頻或圖片技術(shù)，讓同學(xué)們最大限度參與化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，提高觀察、分析能力。例如，鐵釘生銹條件探究需要較長(zhǎng)時(shí)間，老師讓學(xué)生提前探究，再將各個(gè)過程的現(xiàn)象以圖片形式呈現(xiàn)，還可以選取一些實(shí)驗(yàn)小片段，拍成小視頻在課堂上播放，不僅節(jié)約時(shí)間，還能讓學(xué)生真實(shí)感受鐵釘?shù)淖兓?，參與實(shí)驗(yàn)討論，激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，提高實(shí)驗(yàn)效率。

運(yùn)用動(dòng)畫模擬技術(shù)，促使學(xué)生理解反應(yīng)機(jī)理

初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以憑借感官獲取，通過眼看、鼻聞、手摸等方法直觀感受到，但是微觀的反應(yīng)機(jī)理，就要憑借抽象思維、空間想象力達(dá)成。初中生心智尚未成熟，抽象思維、空間想象力都不健全。若能借助信息技術(shù)，將抽象的機(jī)理形象化，學(xué)生就容易接受，也容易建立宏觀現(xiàn)象與微觀實(shí)質(zhì)間的關(guān)系，為后續(xù)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

例如溶液實(shí)驗(yàn)：向水中加入蔗糖，可觀察到蔗糖溶解消失，為方便學(xué)生理解，筆者采用動(dòng)畫模擬技術(shù)展示出燒杯中有很多水分子在運(yùn)動(dòng)，加入蔗糖后，蔗糖分子剛開始聚集在燒杯底部，慢慢地水分子對(duì)蔗糖分子產(chǎn)生作用，使得蔗糖分子慢慢向水分子中擴(kuò)散。在電解水實(shí)驗(yàn)微觀實(shí)質(zhì)分析時(shí)，筆者應(yīng)用動(dòng)態(tài)模擬技術(shù)，把整個(gè)反應(yīng)過程分為三部分：通電前，水分子做無規(guī)則的運(yùn)動(dòng)；通電中，水分子慢慢分裂開，變成了氫、氧原子；變化后，氫原子結(jié)合成氫分子，氧原子結(jié)合成氧分子。通過過程動(dòng)態(tài)圖，學(xué)生清晰直觀地看到原子重新組合的反應(yīng)過程，理解了反應(yīng)的實(shí)質(zhì)。

利用仿真實(shí)驗(yàn)室和數(shù)字化實(shí)驗(yàn)技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)

初中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)生掌握基本的實(shí)驗(yàn)操作，具備一定的科學(xué)探究能力。例如，學(xué)習(xí)二氧化碳制取時(shí)，需要學(xué)生選擇并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置，教材中提供的儀器種類很多，可設(shè)計(jì)出來的裝置也很多，但每一種裝置都進(jìn)行組裝并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，會(huì)消耗大量時(shí)間，導(dǎo)致一節(jié)課的主次不分，甚至影響教學(xué)進(jìn)度。為此，筆者打開仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室軟件，快速組裝多套裝置，進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)生通過電子屏幕清晰看到石灰石與稀鹽酸混合產(chǎn)生了大量氣泡。

同時(shí)，傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的獲取是通過五官感知，信息獲取不精確，導(dǎo)致現(xiàn)象到實(shí)質(zhì)的分析出現(xiàn)困難。而數(shù)字化實(shí)驗(yàn)因其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理“智能化”、實(shí)驗(yàn)過程“可視化”、教學(xué)過程“現(xiàn)代化”等特點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)。

現(xiàn)代信息技術(shù)不斷發(fā)展，在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中適時(shí)融合信息技術(shù)輔助教學(xué)，可避免傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足，為學(xué)生呈現(xiàn)生動(dòng)活潑、先進(jìn)高效的實(shí)驗(yàn)課堂，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生參與化學(xué)實(shí)驗(yàn)，帶領(lǐng)學(xué)生揭開化學(xué)的神秘面紗，走進(jìn)奇妙的微觀世界，建構(gòu)完整、系統(tǒng)的化學(xué)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，逐步形成良好的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。