信息技术在高中化学实验教学中的应用

　　张向东

　　摘要：化学是一门以教学实验为基础的学科，实验教学是高中化学学科教学的重要组成部分，因此实验教学十分重要。随着科学技术的迅猛发展，人们越来越离不开信息技术，信息技术与各学科教学的结合已越来越密切。在信息技术的支持下能够部分解决传统化学实验教学中的困难，进一步提高教学质量，更大程度的利用教学资源，促进教学进步，提高课堂教学效率和水平。

　　关键词：信息技术高中化学实验教学应用

　　化学是一门以实验作为基础的自然科学，化学学科的这一特征决定了实验在化学教学中的重要地位，化学实验是高中化学教学中最常用和最重要的教学手段，化学实验的操作、实验现象的呈现对于激发学生的学习兴趣，调动学生学习的积极性起着十分重要的作用，对帮助学生更深刻地理解和掌握化学知识，有着举足轻重的作用。化学实验如何做怎样才能增强学生的学习兴趣，提高化学课堂的有效性，使学生更多地掌握知识，是众多一线化学教师关注的一个焦点问题。

　　由于化学实验本身的限制，实验的科学性、直观性、探索性和操作性的特点在教学中不能全面真正体现;而各学校实验硬件的不足也使现有的实验不能完全地发挥其教学作用;学生对粉笔加黑板的教学模式逐渐感到厌烦;传统的教学手段已经越来越不能够满足时代进步的需要。

　　今天，信息技术已逐渐成为教育技术的核心，信息技术与学科教学的整合是今后的发展方向，这也是每一位教师都要面对的现实问题。随着数字技术的迅猛发展，计算机、数码摄像机、电子白板等硬件和互联网技术的普及、应用软件的开发、素材库的广泛应用，为中学化学的现代化教学提供了先进的教学手段。这些现代化的教学手段在突破教学重点、难点、展示微观世界、为学生营造丰富而生动的课堂学习氛围、激发学生的学习兴趣和培养学生的创造性思维、发散思维方面有着巨大的作用。

　　一、信息技术在教学中的应用基础

　　(一)学生方面

　　现在的高中学生从小就接触电脑，初中已经学习了计算机技术，高中又学习了信息技术课程，多数家庭里有电脑，他们对信息技术比较感兴趣，接受新信息和新生事物的能力很强，一些常用的程序和操作比较熟悉，这些都为信息技术与学科教学的整合奠定了良好的基础。

　　(二)教师方面

　　教师队伍逐渐年轻化，多数学校里70后和80后的教师成为学校的教学骨干。他们比较年轻，对新事物比较感兴趣，也接受过比较系统的信息技术教育，有较强的接受新信息的能力，对电脑的应用比较熟练。

　　(三)硬件方面

　　各学校特别是市区学校近年来对教学多媒体的硬件投入都比较大，多数学校在教室里都安装了投影仪，还有很多学校已经在教室里安装了电子白板，学校还装备了学生机房和多媒体教室，每个老师都有电脑，至少每个办公室都有电脑。这些为信息技术和学科教学的整合奠定了良好的物质基础。

　　(四)网络建设方面

　　市区多数学校建有百兆甚至千兆的校园网，就算是农村的高中也建有校园网，外网的出口带宽多数也达到几十兆以上，网线已经布到了每个教室和老师的办公桌上，无线网络覆盖了整个校园。老师可以在学校的任何一个地方备课，备好课后只需把上课内容传到学校的服务器上，到哪个教室都可以使用。学校还有专业的服务器和专门的网络技术人员进行日常管理，保证了网络的畅通。

　　二、化学实验教学的现状和困境

　　随着新课程改革的不断推进，新的教学理念也在深入人心，化学实验也从验证性实验向探究性实验转变，从教师的演示实验逐渐改变为学生动手的随堂实验，这无疑是非常好的。但是各学校的实际情况是，“理想很丰满，现实很骨感”。

　　(一)硬件设施不足。

　　学校对实验教学的投入比较少，不论是实验室场地，还是人员和仪器、药品，都比较匮乏，实验教学成了“说起来重要，做起来不重要”的事情。就拿我们学校来说，现在的化学实验室是“四无”：无上水、无下水、无通风、无药品，因此开展传统的实验教学可以说是巧妇难为无米之炊。就算是比较好的学校，也只是能保证把演示实验开足，学生分组实验也得不到保证，更不要说把化学实验全部改成课堂实验或探究性实验了。

　　(二)考试制度的制约

　　在现在的高考制度下，学生考实验基本是靠背实验，因为要想做随堂的学生实验和探究实验，花费大量的资金和人力、物力不说，效率低下也是老师和学生必须面对的问题，大家必须考虑投入和产出是否成比例，是不是值得这样去做。

　　(三)化学实验条件的限制

　　1.传统的演示实验，大多数是试管实验，老师在讲台上用小小的试管演示，后排的学生看不清，以往的做法是老师走下讲台，绕教室一周，这样一个小实验就要两三分钟的时间，效率很低。如果一节课有多个实验，则要占用很大一部分时间。

　　2.有的实验现象是稍纵即逝，比如观察金属钠的颜色，这个现象持续时间也就几秒钟，几乎是一眨眼就过去了，要想学生看到就要重复很多次。

　　3.有些实验特别是有机化学中的实验如银镜反应、甲烷与氯气的取代反应、次氯酸的分解反应、多糖的水解反应等，要么反应慢，需要很长的时间，最少也要几分钟;要么因为条件限制成功率比较低。要保证成功率和效率是一件很难的事情。

　　4.有的实验如氨的催化氧化、乙醇的催化氧化等，用传统的方法很难看到明显的现象，就算是有现象也不明显，很难达到应有的效果。

　　5.有些实验的危险性比较强，特别是浓硫酸的稀释、乙烯的制备、蒸馏时的错误操作，没有哪个老师敢去做的，实际情况是也不允许这样做。但又要给学生说明这样做的危害，也只能口头叙述，学生不可能有真实的、切身的体验，对危害的理解就会大打折扣。

　　6.晶体结构、有机物的反应原理、有机物空间结构、原电池原理这些内容，学生看不见、摸不到，使用传统的模型小且不方便，也不直观，学生很难理解。

　　7.装置复杂的实验，如氯气的性质实验、氨的催化氧化等实验，实验装置是一大堆，一个人想拿走都很困难，组装起来更加困难，还会分散学生的注意力，使学生不知道到底应该观察哪里，结果实验装置中不重要的部分反倒成了学生观察的重点，喧宾夺主，效果很不好。

　　8.有毒有害的实验。如氯气、二氧化氮、一氧化氮、二氧化硫等有害气体的制备以及它们的性质实验，浓硫酸、浓硝酸的性质实验。这实验都有有毒有害的气体排放，如果在教室里去做，将会对教室环境造成很大的污染，严重危害学生和老师的身体健康。同时也给实验员造成很大的工作负担。如氯气的性质，一个班需要8瓶气体，一个年级有十几个班，这个工作量是非常大的，也不符合节约的精神。

　　9.还有更多的实验，教材上的反应条件、物质用量、浓度等都比较模糊，除非是做过很多次的教师，否则很难保证一次成功。如果再加上试剂的变质问题，要准备一个实验就要耗费大量的时间。

　　三、信息技术在高中化学实验教学中的具体应用

　　(一)信息技术的优势

　　有位老师做过形象的比喻，现在的建筑工人都开始大规模地使用现代化的机械进行作业了，如果老师上课还是只是粉笔黑板的话，就相当于仍在用铁锹、手推车去盖摩天大楼，工作效率就太低下了，既不适应社会的要求，更不适应高考的要求。因此使用信息技术这种现代化的工具辅助教学就成了必需之选。

　　信息技术的最基本的优势是直观性、交互性和多感官刺激。其具体优势可以总结如下：

　　1.化虚为实。如有机物的分子结构、晶体结构等

　　2.化静为动。氧化还原反应中电子得失、原电池和电解池中的电子转移等。

　　3.化小为大。把小的不易观察的试管实验放大。

　　4.化大为小。把工厂生产流程转成屏幕上的图片。

　　5.化快为慢。用慢镜头播放爆炸的现象。

　　6.化慢为快。用快镜头或剪辑播放进行得很慢的反应。

　　7.化毁为存。播放有特殊保护装置保护下的爆炸。

　　8.化险为夷。播放有保护装置下有危险的实验操作。

　　(二)信息技术在高中化学实验教学中的应用

　　1.播放实验视频

　　就如前文所述，传统的演示实验存在诸多的问题，而使用录制好的视频则可以统统解决。比如有毒有害的实验、装置复杂的实验、危险性比较强、反应慢的实验、试管实验等，可以一次成功，无污染、零排放，还可以把实验现象来个特写镜头，保证所有的学生能够看清楚。而对于一些爆炸实验，还可以播放慢镜头，让学生观察到用常规方法观察不到的实验现象。如果学生没有看清，则可以重复播放，不仅成本很低，效果也很好。在播放的过程中，还可以随时停下来，指导学生观察某一部位的反应现象或进行讲解，既突出了重点，也避免了学生观察不到应该观察的现象。对于比较慢的反应，可以大大加快反应的时间，提高课堂效率。

　　2.模拟反应过程

　　原电池、电解池、氧化还原反应、有机反应等反应的原理和过程都是微观的，学生不能直接观察到的，学生理解起来比较困难，如果把这部分内容制成动画视频，结合实际的实验视频，则可以让学生充分观察和理解反应的过程，从微观的角度理解反应的原理，再与宏观的现象结合起来，可以很好地突破教学难点。

　　3.展示微观结构

　　晶体结构、有机物分子结构历来是学生学习的难点，传统的方法是使用模型和图片，学生不容易看清，也不容易理解。我们可以利用PPT或者3D软件制出其模型，上课时用投影展示，也可以直接用chemskech等软件向学生展示，非常直观，可以很好地帮助学生理解。

　　4.投影演示实验

　　常规的演示实验一般是试管实验，我们可以用培养皿、试管等小型的实验仪器，配合实物投影仪，把实验装置投影到大屏幕上，保证所有的学生都能看得一清二楚。

　　5.仿真化学实验室由于学校的实验设备的缺乏，让每个学生都去动手实验是不可能的，但可以利用现代的技术手段，通过在电脑上安装一些模拟实验软件，让学生在家里或学校的计算机房就可以模拟所有的化学试验，现象明显，没有污染，可重复地做，效率还很高，如虚拟化学实验室、仿真化学实验室等。比较有名的有金华科等。 四、存在的问题

　　(一)视频资源水平参差不齐

　　1.实验操作不规范。如有的视频中实验操作在“把液体滴入试管中”时，滴管不竖直或伸入试管，操作时有多余的动作等，这样的问题在国家基础教育资源网中也时有发生。

　　2.普通话不标准。这是一个非常普遍的问题，因为现有的网上的视频大多是老师自己录制的，往往都带有方言，其他地区的老师应用起来很不方便，甚至会在课堂上出现“笑场”，极大地影响了课堂的学习气氛，严重的还导致学生听不清所说的内容，还要老师再复述一遍，也影响了上课的效率。

　　3.实验现象不明显。因为是老师录制的视频，有些是录像不清晰，还有的是重点不突出，很多实验装置同时出现在镜头里，学生不知道要观察哪部分的实验现象，也有的是现象不够准确，容易对学生起误导作用，而对于实验现象，有的不能充分发挥技术优势，不能用足够大的镜头或足够慢的格式录制，也导致学生看不见或看不清。

　　(二)教学资源不够丰富

　　网络上的资源倒是挺多，但符合要求的并不太多，让人满意的就更少，有时好不容易找到了，只能在线播放，视频无法下载。老师要想在上课的时候使用，只能在教室里现场上网搜索，浪费时间不说，在线播放的还要有广告，广告的内容有些与课堂教学格格不入，上课的效果大打折扣。

　　(三)一些软件要收费

　　比如模拟实验室。购买这些软件学校又不给报销，让老师自己出钱也不合适，学生更不会自己出钱买这样的软件，导致使用规模并不大。

　　(四)学生缺少实际动手操作，印象不够深刻

　　以上的各种方法都强调了上课的效率和演示的效果，但忽视了一个重要的问题，那就是学生的实际体验和实际操作。比如对各种气体气味的真实体验，对各种仪器的实际操作等。如果只依赖信息技术，学生可能走上纸上谈兵的路子，对他们以后走上工作岗位是不利的。

　　五、前景展望

　　如果国家的教育部门能与一线教师联手，根据化学学科的特点和学习规律，录制全部的实验视频，制作全部的课件和微观模型，开发相应的软件，制作相应的资源库，在学校配备多媒体设备，对老师进行相应的培训，使老师能合理灵活的运用多媒体信息技术，与传统的化学实验教学相结合，探索符合学生发展规律和学习规律的教学方法，开展现代化的实验教学，迎接新一轮实验教学改革的挑战。那我们的高中化学实验教学必将迈上一个新的台阶。