基于信息技术支持的高中化学实验教学方法

1 前言 
  信息技术在现代学科教学中具有重要地位。通过信息技术的应用,可以有效丰富课堂形式,提高教学效率,帮助教师更加直观、形象地展示课堂知识内容。近年来,信息技术在各个学科教学中都得到广泛应用,基于信息技术开展各项教学活动,能够获得更加理想的课堂教学效果,弥补传统教学的不足。 
  信息技术在高中化学教学中的应用具有重要意义。化学教学包含大量实验内容,教师在实验教学过程中需要为学生进行实验演示。传统的演示方法单一,效果也不够理想,难以让学生深刻认识化学实验规律,掌握实验方法。在信息技术支持下,教师可以利用多媒体设备在虚拟环境中进行演示实验,充分发挥信息技术表现能力的优势,帮助学生对化学实验过程进行全面、细致的理解。因此,应促进信息技术在化学实验教学中的应用,掌握正确的教学方法,提升实验教学质量和教学效率。 
  2 信息技术在高中化学实验教学中的应用优势 
  优越的信息表现能力,助力化学微观结构解读 高中化学实验中探讨的微观粒子反应过程是学生难以理解的问题。使用常规实验演示手段,无法对微观层面的反应过程进行演示,学生只能通过宏观层面的实验现象,在脑海中推导微观粒子的反应过程,因此容易出现理解偏差。在信息技术的助力下,教师可以利用多媒体课件,向学生演示微观粒子的反应过程,帮助学生建立直观的认识。将抽象的知识具体化,将微观反应过程显现化,能够有效降低学生对化学知识的理解难度[1]。 
  进行虚拟演示实验,代替部分危险实验 高中化学课程中包含大量的化学实验内容,一些实验不仅操作难度较高,实验内容复杂,而且会产生许多有毒有害物质。出于教学安全的考虑,通常这些实验学生无法进行亲身体验。还有一些实验对实验环境的要求较高,而且需要经过较长的时间才能观察到反应现象,超出了课堂教学时间的允许。在传统教学中,遇到此类实验只能由教师结合教材进行讲解,学生的学习热情和学习效果偏低。在信息技术支持下,此类实验都可以在虚拟环境中进行演示,既能保证实验安全,又能让学生清楚地认识实验反应过程[2]。 
  开展生活化教学,加深学生理解 化学是一门在生活中应用广泛的学科,化学反应现象无处不在,许多生活中的现象也可以通过化学分析方法进行解释。新课改不断强调教学要联系实际,让学生掌握知识技能的实际应用能力。但是受课堂时间和教学环境的限制,化学实验难以真正走进社会、走进学生生活开展教学活动。信息技术的应用打破了高中教学的局限性,教师可以充分利用互联网中丰富的教学资源,将课堂教学内容与学生的生活紧密联系起来,引入更多的生活化学问题,在引导学生解读生活现象的过程中培养实践能力,加深对理论知识的理解,同时也有利于开阔学生视野,培养化学学习兴趣。 
  3 基于信息技术的实验教学方法 
  实验录像教学 实验录像教学是基于信息技术的化学实验教学的基本方法,主要利用多媒体投影仪开展教学活动。教师在课前进行实验录像,在课上利用多媒体设备进行录像演示,将课下的实验过程再现到课堂上。该教学方法主要适用于演示气体溢出、晶体析出、颜色变化和强光照射等类型的实验,可以对课堂环境中实验现象不明显的实验进行清晰演示。而且教师只需要进行一次实验录制,便可以进行多次展示,能够有效解决部分实验现象不容易重复出现的现象。通过利用实验录像进行实验演示,可以节省大量课堂时间,而且能够获取比当堂演示更加清晰的演示效果。实验录像教学法的应用主要分为四个步骤: 
  1)课前准备,教师进行实验录像,或引用与实验教学内容完全一致的实验录像; 
  2)在课堂上进行录像播放,注意控制好教室内的声光环境; 
  3)在实验录像播放过程中配以必要的讲解,让学生掌握实验的关键点; 
  4)录像播放结束后,针对实验过程中的关键点对学生进行提问,检验学生的学习效果[3]。 
  虚拟实验教学 虚拟实验是以信息技术的软硬件设备为基础,主要利用虚拟现实技术、化学仿真实验平台等,对操作复杂性较高或具有危险性的实验进行演示。通过信息技术软硬件平台,为教师和学生搭建一个虚拟的操作平台,模拟正常教学环境中无法提供的实验环境,通过虚拟操作完成实验过程。虚拟实验教学具有较高的仿真性和交互性,能够有效规避化学实验风险,保证课堂教学的安全性。而且进行虚拟实验的教学成本低,不需要使用特殊的化学实验器材和化学药品,只需要搭建好计算机软硬环境,就可以进行实验。在没有实验危险和化学药品限制的情况下,学生可以随时随地进行化学实验,通过多次体验强化理解认知,熟练操作过程。开展虚拟实验教学主要有三个关键点: 
  1)充分发挥虚拟现实技术的作用,辅助课堂情境创设,通过音频、视频的共同作用,营造逼真的实验环境; 
  2)充分发挥化學仿真实验平台的作用,以学生为主体开展实验教学,让学生在虚拟环境下进行操作,自行体验实验过程; 
  3)教师发挥辅助作用,在学生的实验操作过程中给予必要的指导,可以通过提问或布置任务的方式,引导学生在实验过程中注重对化学知识的思考[4]。 
  4 化学实验信息化教法案例 
  甲烷与氯气反应的实验录像教学 甲烷与氯气的反应条件是光照,但是在实验过程中要避免日光直射,否则容易发生爆炸。在实际课堂教学环境中,进行甲烷与氯气的反应实验危险性较高,而且观察到的反应现象不明显。因此,可以采用实验录像取代课堂实验演示。教师可以在专门的实验室中进行实验过程录制,并通过调整录制视角和视距向学生展示操作细节。录像教学视频截图如图1所示。
铜锌原电池反应实验 该实验是将铜锌电极浸入H2SO4溶液中,化学性质活泼的锌被氧化后变成Zn2+离子,经过导线流向铜电极;H2SO4溶液中的H+则被还原成H2,从铜极放出。该实验的主要影响因素是铜锌电极的纯度、表面积和粗糙程度,以及兩极间的电阻大小和电解质浓度。在铜极放出的氢气在正常条件下无法被观察到,可以先将实验过程录制下来,再利用投影仪对其进行放大,使学生能够更好地观察到实验产生的小气泡。 
  金属钠与水的反应实验 在该实验中,钠会浮在水的表面,在与水发生反应时放出氢气,在氢气的推动下在水面游动;而且钠与水的反应十分剧烈,会出现嘶嘶的摩擦声,继续反应会出现燃烧或发生爆炸。由于实验具有一定的危险性,在传统实验教学中无法让学生较为全面地观察到所有的实验现象。在实验过程中利用投影仪进行多角度投影,可以让学生全方位观察钠与氢气在各个反应阶段出现的实验现象。 
  氯气实验室制法的虚拟实验 氯气实验室制法是高中化学实验教学的重点内容,而且氯气在生产生活中有重要应用,是漂白粉、消毒剂等的制备原料,还可以用于对饮用水进行消毒。在进行该部分内容的实验教学时,教师不仅要让学生掌握课内知识,还要让学生充分了解氯气的用途,与生活实践结合到一起,树立生活化的化学学习理念。虚拟实验平台为教师和学生提供了一个虚拟操作环境,在平台上有实验所需的各种器具模型和药品模型。学生可以根据需要搭建实验设施,并在实验器具内添加药品,通过软件操作进行化学实验。 
  氯气实验室制法是通过MnO2与浓盐酸的反应制备氯气,也可以用高锰酸钾或KClO3代替MnO2。不同的实验原料需要使用不同的实验装置。教师可以采取分组实验的方式,每个小组选择一种或多种方法进行实验。在实验结束后,由小组指派代表汇报反应过程中的现象和得出的结论,然后由教师进行总结,并讲解氯气的用途,拓展学生的知识面。 
  5 在化学实验教学中应用信息技术要克服的问题 
  随着信息技术在教育领域应用的不断深入,信息技术的优势已经得到广大师生的一致认可。从目前信息技术在高中化学实验教学中的应用来看,存在以下几个问题。 
  1)信息资源建设水平有待提高。虽然大部分学校已经配置了多媒体教学设施,但是由于软硬件更新速度慢,软件功能落后,没有完全发挥信息技术的作用。特别是虚拟现实技术、仿真实验平台等在化学实验教学中的应用较少。 
  2)教师技术水平有待提高。应用化学实验信息教法,首先要求教师具备较高的信息技术水平,能够在上课过程中灵活运用信息技术设备,辅助教学活动的开展。但目前化学教师的整体信息技术水平仍然偏低,需要加强信息技术培训,满足现代化教学需要。 
  为克服上述两个问题,要做到:积极应用信息技术,弥补传统教学方法的不足,为学生演示具有危险性或实验现象不明显的实验;与传统实验教学方法相互结合,注重培养学生的实验设计能力和动手能力;充分利用网络资源,发挥优秀教学课件和学习资源的作用,为学生提供自主学习途径;发挥信息技术的优势,将课堂教学内容与学生生活实际问题联系起来,培养学生的知识应用能力。 
  6 结语 
  综上所述,信息技术在高中化学实验教学中的应用具有多方面优势,可以有效弥补传统教学方法的不足,使学生能够直观地对各种实验过程进行观察,并给学生提供了虚拟现实的模拟操作环境,有利于培养学生的学习兴趣、动手能力和知识应用能力。因此,应促进信息技术在高中化学实验教学中的应用,掌握正确的应用方法,促进教学效率的提升。 
  参考文献 
  [1]赵太林.高中化学实验教学中计算机信息技术的应用分析[J].中国教育技术装备,2015(13):163-164. 
  [2]李娟.提高高中化学课堂有效性:信息技术与化学实验教学整合[J].中国教育技术装备,2012(28):43-44. 
  [3]闫婧杰.高中化学实验教学的课外延伸现状及策略研究[D].重庆:西南大学,2011. 
  [4]许颖如.现代信息技术在高中化学实验教学中的运用研究[D].上海:上海师范大学,2005.
浏览次数:  更新时间:2018-02-03 09:00:11
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