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刍议信息技术与化学实验教学的整合_高效课堂

时间:2012-11-21  作者:林能顶,陶德貌

论文导读::以计算机为主的信息技术在教学过程中的普遍应用。化学实验教学历来都强调要实验的安全性。必须针对整合点进行细致分析。实现高效课堂。
论文关键词:信息技术,化学实验教学,整合,高效课堂
 

以实验为基础是化学学科的重要特征之一。化学实验对全面提高学生的科学素养有极为重要的作用。化学实验有助于激发学生学习化学的兴趣,创设生动活泼的教学情景,帮助学生理解和掌握化学知识和技能,启迪学生的科学思维,训练学生的科学方法,培养学生的科学态度和价值观。[1]教育部制定的《普通高中课程方案(实验)》指出,以计算机为主的信息技术在教学过程中的普遍应用,能逐步实现教学内容的呈现方式、学生的学习方式、教师的教学方式和师生互动方式的变革,充分发挥信息技术的优势,为学生的学习和发展提供丰富多彩的教育环境和有力的学习工具。在化学实验的教学过程中引入信息技术来提高化学实验的教学质量和效率,必须针对整合点进行细致分析,诊断出信息技术与化学实验的整合点。

⒈改变知识的呈现形态

⒈⒈细微现象放大化

反应规模小而课室大,多数学生观察比较模糊。我们国家实行班级授课制,每班都有几十人,很多实验现象靠墙边的与后面的学生难以观察到清楚现象。利用投影进行辅助教学,就有很好的效果。投影技术主要是将一些简单、安全、无腐蚀性的实验放在实物投影仪上进行放大,克服演示实验只能演而不能示、可见度小的缺陷高效课堂,使学生能清楚地观察到实验现象,特别是一些细小的、不易观察到的实验现象。投影技术使实验现象的可观察性得到提高,增强学生学习的积极性和参与程度,为培养学生的观察能力提供条件。例如《氯气的生产原理》中电解饱和食盐水的装置,实验装置本身就比较小,实验现象很难观察清楚。这时利用投影辅助教学就能清楚地观察到实验现象。诸如此类,很多在小试管、小烧杯等中进行的实验,实验现象可见度小的,都可利用投影技术。

⒈⒉抽象概念形象化

化学是研究分子、原子及核外电子等微粒运动的科学,许多概念抽象复杂,如电子云、晶体结构、有机物分子空间结构、同分异构、顺反异构、手性碳、杂化轨道、大π键、电解胶体的渗析与电泳等,都可以用多媒体动画来模拟。通过这一方式可以把一些难于观察的、抽象的、微观的化学过程模拟出来,还可以把常规教学手段难以用实验演示的动态过程展示给学生,使抽象的概念变为具体形象,帮助学生去领会实验事实和掌握化学概念。

⒈⒊实验原理显现化

化学教材中的理论部分具有一定的难度,学生感到较难理解,学生不易理解和掌握实验原理,单单靠实验手段效果往往不理想。对此,通过利用计算机模拟实验,可以把实验原理形象直观地展现在学生面前, 帮助学生理解和学习实验原理。如在溶解热测定实验中利用动画辅助讲解溶解的变化过程,使实验直观形象,学生很容易理解,丰富了学生的观察和记忆。又如,在“原电池原理”和“电解池原理”教学中,溶液中离子的流动方向,电子的流动方向学生难以理解。利用动画模拟使学生形象地看到水溶液中各种离子运动方向及两极电子得失的特点。甚至可以展示两极的实验现象,这样学生从宏观和微观两个方面认识了反应机理,为化学概念和化学规律的掌握提供了充分的感性认识基础,便于学生理解,从而突破教学中的重点、难点论文网站。特别是有机基础中的反应机理如消去反应、加成反应、酯化反应、聚合反应、取代反应、催化氧化等。这种整合还可以针对有些实验只能看到结果,而实验原理很难清楚反映的实验教学中。

⒈⒋工业流程真实化

化学新课程对工业生产非常重视,课程标准中要求了解、体验、参观的工业生产很多。氯碱工业、工业制硫酸、工业制氨气、工业制硝酸、高炉炼铁与炼钢等。教师要结合课程内容,充分利用当地各种有利条件高效课堂,组织学生参观、访问、调查、讨论等实践活动,如本省的巨化、镇海炼化等大型化工企业中的合成氨车间、硫酸车间、氟化学车间、炼油装置,杭州的四堡、七格污水处理厂,本地的自来水厂,印染、制药、塑料等化工企业,环保、质检等部门,使学生有机会接触实际问题,综合运用所学的知识来认识生产生活中与化学有关的技术问题。条件不具备的,也可让学生观看相关的影像资料或图片,或从网络中去查找(也可由教师从网络中下载)。[2]教师实地拍摄本地化工企业工业生产,既真实,又亲切。学生的认同感强,很快会进入学习状态,学习效果不言而喻。

⒈⒌实验课堂绿色化

化学实验教学历来都强调要实验的安全性。对化学实验的不安全因素主要考虑爆炸、燃烧、强腐蚀、中毒以及化学实验产生有害环境的废气、废液和废渣等。对于有毒、有害、危险的实验,制作成录像并播放给学生看,既保证学生的安全,保护环境,又达到良好的教学效果。如甲烷与氯气的取代反应、钠与水反应、制取SO2、Cl2等毒性实验。另外,化学中有毒、有污染、危险较大的实验易造成学生对化学实验操作产生畏惧心理,因而不利于化学教学和学生化学素养的培养。若教师采用信息技术辅助实验教学,避免上述实验的缺陷,达到了实验目的。

⒉改变学生的学习方式

⒉⒈有利于自主学习

现行高中的化学实验课,特别是学生实验课,很多的实验是验证性?笛椋教Ω学生学习任务,认为就是学生自主学习,自主实验,但缺σ导实际上是一种放任。苏教版教材中的《观察与思考》和《活动与探究》栏目,基本上是教ρ菔臼笛榛蜓生分组实验。但栏目仅给了学生学习任务,并没有引导学生如何去思考,如何去探究等。如苏教版化学必?2教材《化学反应速率》中《观察与思考》“进行下列实验,观察并比较两个反应放出氢气的快慢。”《活动与探究》“【实验2】取两支大试管,各加入5mL4%的过氧化氢溶液,用药匙向其中一支试管内加入少量二氧化锰粉末高效课堂,观察发生的变化。”教材给了学生学习任务,教师若利用投影设计几个问题引导学生分析影响化学反应速率的原因,就能帮助学生开启化学思维,自主学习中享受发现的快乐。实际上自主学习的课堂,更需要教师充满睿智的引导。

⒉⒉有利于合作学习

在日常的学生实验课中,最常见的小组合作学习形式是按前后座位自然分成四人一小组或同桌两人一小组。由于分工不明确,学生实验课表面热闹实际上课堂秩序较混乱。这时若利用投影,合理分工明确职责更有利于互助性实验进行。做实验、记录、发言、总结、汇报等等都由不同的学生承担,使每人在小组学习中都有表现自己的机会。学生实验课有利于学生合作学习,但合作学习不仅仅在实验的操作上,更重要的是引导学生通过实验共同探究问题,思考问题,总结结论等。而这些问题的引导,问题的设计等需要投影等信息技术的辅助。

⒉⒊有利于探究学习

化学实验本身就具有巨大的趣味性,如今再利用信息技术图文并茂、声像并举的特点为学生创设各种实验情境,能使许多复杂的化学反应环境由静态变动态,由无声变有声,由抽象变具体。不仅能大大增强表现力,更能激起学生的各种感官的参与,调动学生强烈的学习欲望。例如,在酸雨的教学中,利用多媒体把酸雨造成树木、农作物枯萎,文物古迹如石雕、塑像的侵蚀等实物场景展现在学生的眼前,让学生有身临其境的真实的感觉。这种适时适度的整合使学生耳目一新,开阔了学生眼界,激发了学习兴趣,很容易激发学生探究酸雨的成因及防治措施。

⒊实现高效课堂

⒊⒈增大课堂容量

利用信息技术往往可以增大课堂容量,提高课堂教学效率。特别是高三实验复习课。在化学实验的复习中, 由于知识点多, 内容乱, 高三学生的学习时间有限, 重做实验从时间上是不允许的, 而且部分实验的现象不明显、效果不显著,还有一些实验的可重复性差、耗时长。利用信息技术可以做到高密度的知识传授, 对大信息量的优化处理, 它极大地提高了课堂效率。如在对原电池、电解池、酸化反应、水解反应、乙烯的实验室制取等实验的复习中, 利用信息技术把微观反应机理模拟成宏观动画加以演示,不但加深了学生对相关实验的印象, 也促进了学生对相关知识的理解, 使记忆深刻。如果采用动画、录像等形式对已做过的实验进行“回忆”, 对没有做过的实验进行“演示”, 则会取得既系统全面又节省时间的效果。这样, 的课堂时空被计算机拓宽和延长了, 这种高密度教学是常规教学难以实现的, 收到了很好的效果。

⒊⒉减少实验时间

利用信息技术辅助实验数据处理,有利于提高实验学习的效率。在实验过程中,部分实验没有一定的数据量,就不能很好地反映物理量之间的关系。学生把大量的时间用于测量,不能很好地理解、思考实验中遇到的问题。近几年来,特别是传感技术的发展,由计算机控制采集、存储、计算、处理高效课堂,这种方法可以完成一些常规仪器难以完成的实验,不但提高实验测量的精度和效果,还有利于学生在实践操作活动中有更多的时间用来对实验涉及的知识进行思考, 避免大量的重复计算工作,有利于提高学习的效率论文网站。如区别强、弱电解质实验,弱电解质的电离平衡实验,酸碱中和滴定实验等等。在数据处理平台系统中,实验反应装置只需要连接上计算机,打开系统就可以自动得到实验数据和数据处理结果。数据处理自动化, 简化了学生进行计算的过程。

⒊⒊有利于培养创新能力

信息技术与化学实验的整合在培养学生创新能力提供了最佳条件,它可以帮助学生寻找问题的突破口。近几年的高考对化学实验的考查源于教材而突破教材,体现了化学实验的创新性,考查了学生化学实验的创新能力,信息技术的运用则会有助于培养学生的创新能力。例如,实验室进行气体制备实验,考虑到某些气体会对空气造成污染,如氯气、氯化氢、二氧化硫、二氧化氮和氨气等,都要进行尾气处理。可用计算机再现常见的尾气处理装置,并提出问题:①为什么这样做?②不这样做会怎么样?③我认为还可以怎样做?其中,①和②是源于教材的知识,③是需要创新的思考。对三个问题的探讨既完成了复习任务,又培养了学生的创新意识和创新能力。

⒊⒋有利于养成良好实验习惯

化学实验的操作步骤和操作规范都有一定的要求,一旦学生操作失误,不仅会引起实验失败,也可能引起实验事故,更会引起学生的恐惧心理,影响学生学习化学的兴趣。采用多媒体网络技术,可模拟一些错误的实验操作, 让学生亲?砀惺艿酱砦蟛僮鞯奈O?, 从而避免错误操作的发生。例如:对点燃未检验纯度的氢气发生爆炸进行模拟,使学生加深对操作错误引起危害的认识,然后再进行正确的实验,通过多媒体技术的模拟,不仅提高了实验的成功率,更深刻理解正确操作的重要性。又如稀释浓硫酸时将水加入浓硫酸溶液中,老师通常都会反复强调后果的严重性,但学生机械地记忆印象往往不深高效课堂,而使用计算机课件模拟水倒入浓硫酸时的沸腾和四溅现象,很容易加深学生对这一操作的认识,对学生的实际操作起到了良好的指导作用,从而培养学生正确实验操作能力,养成良好实验习惯。

⒊⒌有利于形成正确价值观

新课程标准要求在化学课程的学习过程中达到人文精神和科学精神的整合,体现教育育人的本质。信息技术辅助化学教学,创设实验情景,培养学生人文精神。如用多媒体网络技术模拟化学家的科学实验过程,讲述化学家研究化学的艰辛等化学史,努力创设情景,不仅使学生偷快地投入到学习中去,激发他们参与学习的积极性和内部学习动机,更对培养学生的人文精神有着非常需要的作用。例如模拟舍勒发现氯气,门捷列夫发现元素周期表。这些仿真实验有效的激发学生的学习热情和求知的探索欲。另外,一些环境污染的事件可从网上下载,通过视频播放展示给学生。让学生通过具体的实验事实和相关分析,培养学生爱护环境,关心社会,在润物细无声中形成对化学的热爱。

化学实验是化学理论产生的源泉。化学教学中要重视以化学实验为基础,信息技术辅助化学实验教学也要以现实的化学实验为基础。在整合过程中,我们不但要彰显化学学科的魅力,更要在培养学生科学素养付出更大的努力。


参考文献:
[1]教育部.普通高中化学课程标准(实验)[M].北京:人民教育出版社,2003
[2]浙江省普通高中新课程实验工作专业指导委员会化学学科组.化学学科模块教学指导意见化学与技术(选修).http://wenku.baidu.com/view/013e1889680203d8ce2f24dc.html(下载)2011年11月8日
[3]黎国兰,李松.信息技术在开放性实验教学中的整合应用.高校实验室工作研究[J],2009,(09):40
 

 

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