信息技術在高中化學實驗教學中的應用

信息技術在高中化學實驗教學中的應用

　　信息技術在高中化學實驗教學中的應用
　　
　　作者/宋曉鋒
　　
　　摘 要：信息技術在高中化學實驗中的應用，彌補了傳統實驗教學的不足，增強了實驗教學功能，同時也為實驗教學注入了新的活力。立足于實際教學，通過新舊實驗教學手段的對比，闡明了信息技術應用于高中化學實驗教學的深遠意義。
　　
　　關鍵詞：信息技術；實驗教學；應用
　　
　　化學是一門以實驗為基礎的自然科學，在傳統的高中化學實驗教學中，由于化學實驗的特性、實驗室及實驗條件、實驗授課時間等各種因素的制約，實驗不能完全地發揮其有效的教學效果。而信息技術在實驗教學中的應用給化學實驗教學帶來了新的途徑和方法。在實際的教學中，筆者嘗試著將信息技術應用于高中化學實驗教學中，利用信息技術的一些優勢來輔助高中化學的實驗教學，取得了良好的教學效果。現將一些實際應用體會總結如下：
　　
　　一、投影技術在高中化學實驗教學中的應用
　　
　　在實際的實驗教學中，一些化學實驗對實驗條件、操作技能水平要求較高，這就使在實驗過程中常常會因為一個小小的失誤或周圍條件的變化而使實驗失敗；一些實驗的藥品比較稀少或昂貴，不能夠滿足實驗的反復實施；一些實驗現象比較不明顯或需要近距離觀察，都影響著課堂演示實驗的順利進行。而化學演示實驗需要學生認真地去觀察，通過觀察現象分析實驗的本質，演示實驗效果受到限制。將投影技術應用到化學實驗教學中，可以彌補傳統演示實驗的一些不足，大大提高演示實驗的教學效率。例如，在進行“電解飽和食鹽水”實驗時，通過實物投影可以呈現傳統演示實驗中學生不易觀察到的現象，陰陽兩極產生的小氣泡可以清晰地得到呈現，陽極產生的淡淡的黃綠色氣體，學生通過對比就可以得出結論，陽極有氯氣生成；實驗結束后在陰極附近滴入兩滴酚酞溶液，陰極區域溶液顏色變紅色，學生很容易就得到結論，陰極附近有堿性物質生成，從而使學生對電解飽和食鹽水實驗有了更直觀的了解，演示實驗的意義得到體現。
　　
　　二、視頻技術在高中化學實驗教學中的應用
　　
　　在高中化學實驗教學中，經常會有一些不宜或不能在課堂上進行的實驗，如，一些不能保障安全或違背綠色環保理念的實驗；一些操作較為繁瑣的實驗；一些缺乏條件，或需要時間較長而不能在課堂上進行的實驗；模擬較復雜的化工生產實驗等。在教學中我們如果將這些實驗視頻融入實驗教學中去，將更有利于教學目標的實現。如“濃硫酸的性質”實驗具有一定的危險性，在課堂上可能無法實施演示，且耗時較多，借助于實驗視頻，既可以保障課時進度，保證學生的安全，減少污染，又可以收到良好的教學效果。“硫酸亞鐵銨的制備”實驗操作步驟和所涉及的實驗儀器較多，課堂上一般難以演示。若把這一過程制作成視頻，剪輯后在課上播放，既可以使學生掌握正確的實驗操作步驟和相關實驗儀器的使用，又可以讓學生感受到實驗工作者的艱辛。“鐵生銹條件探究”實驗理論上需要好多天才能觀察到實驗現象，通過視頻播放，當學生在很短的時間內看到鐵生銹的全過程時，不僅對實驗結論信服，而且深切地體會到化學反應有時候很緩慢發生的事實，增強了學生對實驗的觀察能力和分析能力。在講到“石油的煉制”時，由于各種因素的限制，學生不可能去煉油生產企業進行現場參觀，而學生又想象不出石油化工工業生產的情境，通過視頻讓學生觀看石油化工生產的設備和工藝流程，學生如同身臨其境般地參與了整個過程，當汽油、煤油、柴油等從分餾塔出來的那一刻，學生深切感受到石油化工生產對人類生活的重大意義。
　　
　　三、動畫模擬技術在高中化學實驗教學中的應用
　　
　　在中學化學實驗教學中，尤其在有機化學實驗教學中，學生不僅要對一些宏觀的實驗過程和實驗現象能夠準確掌握，而且還要對微觀變化的原理有所掌握，并對變化產生感性的認識能舉一反三。而通過傳統的教學手段，學生很難對抽象的反應機理有更好的理解和認識。利用模擬技術手段則可以很好地解決這個傳統實驗無法辦到的問題。利用模擬技術可以很形象地演示微觀現象，模擬化學變化的過程，模擬反應機理，展示分子結構及反應斷鍵部位，從而加深了學生對反應原理的理解，對教學效果的提高有著重要的作用。如，在“乙酸乙酯的制備”實驗教學過程中，運用動畫軟件可以把乙酸與乙醇反應的斷鍵部位及新鍵的形成機理形象地展示出來。課堂上學生清楚地從屏幕中看到乙酸分子中的羥基和乙醇分子羥基上的氫原子從原分子上斷開后“手拉手”形成了水，剩余部分結合成新的物質乙酸乙酯，學生不禁感嘆化學神奇的同時，對反應的機理也有了更清晰的認識，大大增強了實驗的教學效果。
　　
　　化學實驗在實施過程中，對學生的操作步驟和操作規范都有特定的要求，多數時候實驗操作不當會造成嚴重的后果，在傳統實驗教學中僅憑教師的經驗講授并不能起到很好的警示效果，教師也不會去刻意再現錯誤的實驗操作。當真正進行實驗時，學生往往因為好奇或者意識形態的疏忽，最終造成難以估計的實驗事故。采用模擬技術，對不當操作的后果進行模擬，可以有效地避免上述情況的發生。如“銀鏡反應實驗”中，試管中的銀氨溶液加入葡萄糖溶液后，正確操作是試管要在水浴中加熱，如果在酒精燈上直接加熱試管就會有爆炸的危險。將上述實驗的錯誤操作在實驗前讓學生在計算機前先進行模擬，由系統反饋不當操作所導致的結果，可以加深學生對錯誤操作引起危害的認識，同時也可以讓學生深刻地意識到規范操作在化學實驗中的意義。
　　
　　四、數字傳感技術在高中化學實驗教學中的應用
　　
　　在中學化學實驗的教學中，很多化學反應都有氣體生成，為了表征氣體產生的快慢和多少，以往一般采用比較氣球膨脹的快慢、活塞移動的快慢、加入肥皂水后肥皂泡產生的快慢等方法來間接描述氣體壓力的變化，但很難進行定量化研究。如，在進行“影響過氧化氫分解反應速率因素”實驗時，以往我們只能根據氣泡產生的快慢來觀察判斷。但事實上在進行“取兩支試管，分別加入5 mL4%、5 mL12%的過氧化氫溶液，再各加入幾滴0.2 mol·L-1氯化鐵溶液，觀察氣泡生成的快慢”這一實驗片段時，往往我們很難用肉眼觀察到實驗現象，因為兩者現象看起來沒什么區別。多數時候我們只能這樣總結：理論上應該是加氯化鐵溶液的試管產生的氣泡要多，因為加了氯化鐵作催化劑。長此以往，一些學生就產生化學都是騙人的念頭，學生興趣驟減。而利用壓強傳感器進行實驗，就可以準確、直觀地獲得雙氧水分解過程中有無催化劑的氣壓變化情況以及雙氧水自然分解時的速率情況。這樣直觀地呈現，可充分調動學生學習的積極性。
　　
　　同樣，利用傳感器可以解決其他傳統實驗中無法定量描述的困惑，除了氣體壓強傳感器應用于化學反應速率的教學之外，在酸雨的形成教學中可以用pH傳感器來完成。“酸雨的形成過程”中，亞硫酸會慢慢被氧氣氧化生成硫酸，pH會慢慢變小，用傳統的pH試紙或pH計很難監測出這一變化的全過程。采用pH傳感器很容易在電腦上看到pH值慢慢變小的曲線，而且可以任意拖動坐標曲線使pH變化趨勢更加明顯。學生充分感受到化學變化的全過程，明白了酸雨對人類的危害，一定程度上增強了學生的環保意識。在“探究氫氧化鋇與稀硫酸離子反應實驗”中，以往我們只能通過觀察小燈泡明亮程度的方法來確定溶液導電性大小以此來判斷溶液中自由移動離子濃度的變化。采用電導率傳感器就能很清晰地在電腦上看到電導率的變化曲線，清楚地分析出溶液中自由移動離子濃度的變化情況，使學生深切地體會到實驗中離子反應的實質。
　　
　　化學實驗以其豐富的內涵在化學教學中發揮著獨特的功能和作用，在教育、教學中占據非常重要的地位。隨著科學技術的發展，現代信息技術在化學實驗教學中的有效應用必將豐富實驗的內涵，增強實驗的功能。
　　
　　重視化學實驗，創新化學實驗，對于培養學生科學的實驗素養，樹立科學的人生觀，全面提高教育教學質量具有深遠的意義。
　　
　　參考文獻：
　　
　　胡玲燕。傳感器與傳統實驗技術在化學教學中的比較研究［J］。現代閱讀，2011（3）：95.
　　
　　（作者單位 浙江省杭州東方中學）

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