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摘要:實驗是化學學科的基礎,實驗教學也是高中階段化學學科教學的基礎和重點。然而在實驗教學中,傳統的直觀展示手段存在著種種限制,不但無法展示出過于微觀或宏觀的現象和概念,對于可展示實驗本身的安全性、時間跨度、難易程度等條件也都有較高的要求。將計算機信息技術應用進高中化學的實驗教學,可以打破傳統教學手段的限制,使學生籍此加深對于化學學科的理解和記憶。
化學是以實驗為基礎的一門研究物質的性質、組成、結構和變化規律的學科。是以實驗教學作為化學學科教學的基礎和重要組成部分,在目前的高中階段化學教學中廣為使用。而近些年來興起并飛速發展的計算機信息技術,有著資料存儲量大、交互性強、網絡資源非常豐富等優點,將其應用進高中化學的實驗教學當中,可以進一步完善實驗教學方法,充實豐富教學的內容,從而提升教師的教學水平,并協助學生對化學學科更好地理解和記憶。
1將計算機信息技術應用于高中化學實驗教學的意義
1.1有助于對微觀事物的理解
高中化學的實驗教學中會涉及到一些微觀的實物,例如離子的概念和結合過程,是學生難以依靠概念和自身思考就能進行直觀想象的。而在實驗教學中引入信息技術,就可以通過多媒體教學設備向學生進行圖片和運動模型等相關資料的直觀展示,讓學生可以更好地理解和記憶相關的知識點。
1.2有利于對化學實驗的操作
化學實驗是化學實驗教學的基礎和重點,也是激發學生對化學學習興趣的上佳手段。然而許多化學實驗并不適合在課堂上進行實際操作,例如會生成毒物或污染物的實驗、成功率較低的實驗、反應現象不夠明顯的實驗、所需時間過短或過長的實驗等等。此外尚有部分實驗操作不當的后果較為嚴重,教師通常會選擇只由自己進行演示而不帶領學生親手進行試驗,此種情況下學生對于實驗本身和操作不當后果的認識也會相對不足,從而無法徹底發揮出實驗教學的優勢。而在實驗教學中引入信息技術,就可以使用數字化技術對相關實驗進行模擬,以打破傳統實驗教學的相關現實限制,讓學生對實驗包括操作不當的后果進行直觀體驗的同時避免其危險性,以加深其對于實驗及實驗安全要求的理解和記憶,激發學生對于化學學科的學習興趣,同時更好地培養學生的動手能力。
1.3有利于對相關學科的了解
現如今信息技術已在飛速發展,網絡上的相關資源也越來越豐富。教師可以通過了解其他教師的教學心得,為自己的教學方法與內容的更新帶來啟發,同時利用網絡資源充實自己的教學內容,使學生了解化學學科的發展軌跡等書本以外的相關知識,以此激發其對于化學學科的興趣,加深對化學學科的整體了解。同時,信息技術也已經成為社會生活生產中不可或缺的技術。將信息技術應用于高中化學的實驗教學,也可以推動學生對于計算機信息技術的了解和收集、處理和運用網絡信息的能力,使其能夠利用信息技術的便利性更好地進行自主學習。
2將計算機信息技術應用于高中化學實驗教學的方法
實驗是化學學科的基礎,也是高中化學的實驗教學的基礎教學內容。是以將計算機信息技術應用在高中化學的實驗教學的方法,絕大多數都與化學實驗直接相關。高中化學的實驗教學可以根據其特點主要分為兩類,其一為演示實驗,其二則為探究實驗,顧名思義前者由教師向學生進行演示,而后者則由學生自己在教師的指導下進行實驗的操作和探究。于此相對應的信息技術應用手段主要也有兩種,其一為實驗投影,其二為虛擬實驗。
2.1實驗投影
實驗投影就是使用投影儀將準備好的實驗相關媒體資料投影到大熒幕上進行展示,也可以用同樣的手段向學生展示其他化學學科相關的影音資料。老式的投影儀只能播放配套的幻燈片,而隨著信息技術的不斷發展,現在的投影儀已經可以直接播放與其相連的電子計算機中存儲的相關影音資料,且播放畫面的清晰度和復雜度也都有所提升。投影技術一般適用于進行強光照射型、顏色變化型、氣體溢出型、沉淀生成型、晶體析出型等類型的實驗的演示。使用投影儀進行演示實驗并不需要實際動用化學藥品和器材,節省了化學藥品也不會產生真正的毒物和污染。例如氯氣的實驗室制法是高中化學中需要掌握的內容,然而氯氣本身是黃綠色的有毒氣體,并不很適合在教室中進行實際的實驗操作。而使用投影儀進行實驗過程的播放,就可以在達成讓學生直觀觀看實驗過程的目的同時避免實驗結果對環境造成污染。使用投影儀進行演示實驗還可以對整個實驗過程進行簡單方便地控制。教師可以通過對特定片段的重放、慢放、定格等處理手段,讓學生加深對于實驗過程中的重點和難點的記憶。此外,教師還可以通過對實驗過程的快放和慢放,解決部分實驗反應過程過快或過慢的問題;通過事前對實驗相關影音資料的篩選,解決實驗成功率較低和反應不夠明顯的問題,等等。同時,投影儀的投影過程中自然帶有一個對畫面進行放大的過程,而現今的科學技術也已經能保證放大投影的畫面的清晰度。這就使得學生對于演示實驗的觀察更為直觀方便。例如鈉與水的反應是高中化學學科中的一個經典實驗,但考慮到安全性實驗中使用的鈉和水的質量都比較少,若教師在講臺上進行實驗的直接演示,坐在教室靠后部分的學生很可能無法看得足夠清楚。而投影儀投射的大畫面就可以解決這個問題,同時也徹底避免了實驗過程中的安全風險。
2.2虛擬實驗
虛擬實驗是指使用計算機的相關硬件和軟件打造一個非現實的化學實驗操作平臺,從而使操作者可以在此平臺上進行實驗步驟與結果都和現實中相同或非常相似的非現實實驗。主要由于其非現實性,虛擬實驗同樣具有投影技術的簡單方便、清楚直觀、安全無污染等優點。除此之外,虛擬實驗作為主要用于探究實驗中的信息技術輔助手段,還擁有更多的其他優點。虛擬實驗的非現實安全性不但存在于實驗過程中,也存在于實驗不當操作的結果中。在虛擬實驗環境中,教師可以放心大膽地指導學生進行操作不當會引發較為嚴重后果的實驗,使其通過實際操作熟悉實驗的具體流程和正確操作,同時在其操作不當時軟件還會使用影音手段進行相關后果的展示,從而令學生對操作安全和操作中容易發生的失誤產生深刻印象。例如,使用試管進行固體藥品的加熱時,操作不當容易造成試管的炸裂,而在虛擬實驗環境中可以徹底避免試管炸裂傷人的風險,并在操作者操作不當后通過動畫等手法進行試管炸裂的展示,讓學生在避免安全風險的同時對于試管炸裂的后果留下深刻的印象,從而在接下來的實驗中產生避免類似操作不當的相關意識。虛擬實驗對于實驗的時間和地點也沒有苛刻要求,只要有相應的硬件和軟件,學生即使獨自在家也可以安全進行虛擬實驗。同時,由于虛擬實驗富于視覺和聽覺上的刺激,其影音表現可以有效吸引學生的注意力,以身臨其境的逼真體驗激發學生的學習熱情,有利于學生通過更多的實驗和練習來提高化學學習的質量。而對于教師及管理人員而言,在虛擬實驗環境下的教學過程更好控制,實驗過程中的安全風險變小,教學的效率也會相對提高。而學生在實驗中的操作過程和實驗結果會被保存下來,也方便教師進行查看分析后進行具體的查缺補漏,從而提升整個班級在化學學科上的學習能力。此外,由于虛擬實驗不使用現實的化學藥品和器材,還可以有效節約實驗的相關經費,有效減低了學校的經濟壓力。
3結束語
將計算機信息技術應用進高中化學的實驗教學之中,不僅要求教師在教學活動中積極使用相關的信息資源,還要求教師在教學過程中探索符合學科的特性和學生的學習規律的新的教學方法,以充分利用已有的現代化教學工具和教學手段,提升自身的教學水平和學生對于相關化學實驗知識的理解和記憶。
參考文獻
[1]張正華.關于多媒體在高中化學實驗教學中的應用分析[J].科學與信息化,2017,32(32):129,132.
[2]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(13):163-164.
作者:蔣艷萍 單位:三明市第九中學