多媒体模拟技术在危险化学实验教学中的作用

邱诗铭

多媒体模拟技术在危险化学实验教学中的作用

邱诗铭

（广西民族师范学院 化学与生物工程系，广西崇左 532200）

多媒体技术作为向学生传授知识和训练技能的教学辅助工具，在化学实验教学中有着很大的作用，尤其是多媒体模拟技术代替危险化学实验可完成教学任务，多媒体技术的发展大大提高了学习效率。文中介绍了多媒体模拟技术在危险化学实验教学中的主要作用，并分别从实验安全、实验效果、实验技能和实验药品方面展开论述。

多媒体；模拟技术；化学实验；作用

随着社会经济的不断发展，计算机越来越普及，学校对于多媒体技术的应用更广泛。多媒体技术是一种新的电脑处理信息技术，它能够提供多种信息，包括文字、声音和图像［1］，从而使表现的信息更直观和自然，使接受起信息来更加容易。因此，把多媒体技术应用于教学中，可使枯燥的学习变得形象、直观，寓教于乐，可提高课堂效率，以达到更好的教学效果［2］。化学实验是一门培养学生综合素质的必修课程，但课堂的实验教学存在不少问题，尤其是危险化学实验往往无法展开。例如，在有机化学实验室中，有强氧化剂、氰化物、硝基苯等可燃助燃毒害品，各种易燃易爆化学物品的使用极为普遍，有乙醇、乙醚、丙酮等易燃溶剂，实验时如有这些物品存在，均可能酿成火灾、爆炸事故。如果能利用多媒体来辅助化学实验教学将推动实验教学内容和方法［3－4］，例如多媒体模拟技术可把实验过程中的各种因素有机地组合在一起，利用虚拟实验代替危险化学实验完成教学任务，可以在一定程度上解决危险化学实验难进行的问题，本文将介绍多媒体模拟技术在危险化学实验中的主要作用。

1 模拟技术可以解决危险实验的安全问题

化学实验的安全问题一直是实验教学所关注的热点［5］。有些实验因其实验本身的性质，导致实验具有一定的危害性和危险性，尤其是实验过程中使用一些易燃易爆化学物品或氧化性极强的物品时，实验过程具有一定的危险。例如，用Na干燥乙醚可能引起爆炸，原因是乙醚存放形成过氧化物，过氧化物与Na反应剧烈引起爆炸；又如有机实验操作中稍微不慎也可能引起爆炸；在分液漏斗振摇时内部产生大量气体而喷料、爆炸；做氧化反应时，多余的氧化剂没猝灭而直接减压蒸馏导致爆炸；另外，过氧化氢在高温或杂质催化作用下，开始热分解反应，生成的氧气和水蒸气使罐体内压力增大，与此同时分解潜热使液体温度升高，温度升高又进一步加速分解反应，使罐内压力越来越大，最终导致反应失控或热爆炸［6］。因此，为了降低实验过程中事故的发生率，有些实验可以采用多媒体模拟技术代替真实实验，用计算机进行模拟，直接进行课堂演示，使学生获得一定的感性认识，既保证了学生的安全又达到了良好的教学效果。

在有机实验中有时候需要对易被还原的物质减压蒸馏，这也容易引起爆炸。例如，亚磷酸二苯酯，反应完处理出来的粗品进行减压蒸馏，在180℃，操作者用的是刺型分馏柱，塔板很多，反应瓶温度达到250℃，由于体系中有微量的氧进入，亚磷酸突然冒烟，发生爆炸；对于这种简单的蒸馏在实验中由于存在较大的风险，可以采用模拟的方法，即采用3D仿真技术，物质和减压蒸馏设备都可以用立体图表示，减压过程中产生的现象也可以做成动漫形式，以利于学生观看；另外产生爆炸的过程也可以以视频图像呈现出来，这样学生可以通过这种间接经验能掌握到实验的关键之处，而模拟实验过程一点没有安全问题，因此，模拟实验可以规避有毒、有害实验，可以解决危险实验的安全问题。

2 模拟技术可以增强实验效果

危险实验不仅仅因为实验物品具有可燃易爆性，而且实验条件比较特殊，实验难度较大，难以观察到实验现象，或者说实验由于受到各种因素的影响，往往不易成功或现象不明显，学生很难观察到位，从而影响教学效果。而模拟实验，可以通过对视频图像进行放大或者缩小，通过暂停实验中的某些关键步骤，并可以对此部分从各个角度进行观察，就可以全方位了解潜在危险的发生，这将帮助学生对实验过程的有深刻认识，从而促使学生在进行真实实验时有更好的把握。

例如，在进行仪器分析实验时，让往往有时候需要了解色谱的检测器，比如火焰检测器的工作原理，燃烧室可能是氢火焰，具有一定的危险性，当火焰监测器检测到无法使主烧嘴着火的小的副烧嘴火焰时，如继续供给燃料，这样会有发生爆炸的危险；而且要了解火焰的开关量信号和表示火焰强度的视频信号，真实实验很难有直观的现象，这时可以借助多媒体模拟技术，采用动画模拟，可以直接将火焰监测器实验原理过程显示出来，真实感极强，同时避免了发生爆炸的危险，这样既减轻教师的负担，又提高了教学效果。

3 模拟技术有利于培养学生技能

21世纪的人才必须具备创新精神和创新能力，要培养出高素质的化学人才，需要在实验中加强学生的实践动手能力、分析问题和解决问题能力。传统的化学实验教学很难满足创新型人才培养的要求，难以达到预期目的，必需充分发挥多媒体技术的优势，寻找新的教学方法和手段。化学虚拟实验充分利用了计算机多媒体的技术，将化学实验过程中的文、图、声像、动画各种因素有机地组合在一起，将操作过程放大，让学生在计算机上操作也能达到身临其境的效果，学生更易通过观察，这样就可以激发学生的学习兴趣，调动了积极性，有利于指导学生做实验，从而有利于增强做真实危险实验的信心；在进行危险实验时心理往往会有更多的忧虑，毕竟实验过程有可能发生意外，这将威胁生命和财产安全，忧虑过多可能在实验中会出现更多的纰漏，如对于加热、生成气体的反应，一定要小心不要成了封闭体系，对于低沸点的溶剂，如乙醚，正戊烷等忘记用干燥剂预先干燥等；通过模拟实验的演示会消除一些忧虑，增强一定的自信，因此，通过模拟技术可以很好地指导学生做危险实验，提高学生动手能力，起到良好的教学效果。

4 模拟技术有利于节约药品

有些化学物品性质活泼、稳定性差，极易诱发火灾爆炸事故，一般情况下应严格易燃易爆物品存放的管理，限制实验室内各种物品的存量实验室内做实验剩余或常用的少量易燃易爆化学物品。同时，实验过程中尽可能使用模拟技术，这样可以大大减少危险物品的用量，降低了实验风险的同时，也降低了实验成本。

5 结束语

通过上述分析，我们发现多媒体模拟技术可以代替危险化学实验从而完成教学任务，可见模拟技术在危险化学实验中可以发挥很大的作用。但是，模拟还是归模拟，很多方面它无法发挥其真实实验的作用，电脑模拟无法真正意义上取代亲自动手实验，毕竟多媒体是没有情感的，无论教师如何对课件进行精心设计，学生都难以产生强烈的情感共鸣，模拟技术无法给予学生在实验中所经历的思维、操作、分析、观察能力的锻炼，并且也难以实现情感教育，如在实验中形成的一些品质如毅力、情绪等。

总之，不能舍本逐末，在危险化学实验教学中合理地使用多媒体模拟技术进行教学，对解决危险实验的安全问题、增强实验效果、培养学生技能和节约药品方面有很大的作用，对促进学校的实验教学改革，激发学生学习化学的兴趣，提高学生的素质教育中会起到积极作用。

［1］刘儒德.信息技术与课程整合［M］.北京：人民教育出版社，2004：7－8.

［2］钟健.浅谈化学实验教学的策略［J］.科技资讯，2009，26（24）：249.

［3］魏爱芳.多媒体技术引领化学实验教学改革［J］.中国现代教育装备，2009（1）：147－148.

［4］庄云峰.浅谈实验与多媒体结合，激发学生学习兴趣［J］.科技资讯，2010（33）：178.

［5］石磊.有机化学基本操作实验中容易出现的问题与对策［J］.湖北中医药大学学报，2011，13（6）：72－73.

［6］吴德建，钱新明，黄平.过氧化氢热爆炸研究进展［J］.中国安全生产科学技术，2011，7（8）：14－20.

Role of Multimedia Technology in Hazardous Chem ical Experiment Teaching

QIU Shiming
（Department of Chemistry and Bioengineering，Guangxi Normal University for Nationalities，Chongzuo 532200，China）

Multimedia technology as a tool to impart knowledge and train skills to students plays a great role in chemical experiment teaching，especially in place of hazardous chemical experiment teaching.Therefore，the development ofmultimedia technology greatly improves the efficiency of learning.This paper will introduce themajor role ofmultimedia simulation technology in hazardous chemical experiment teaching，and the experiment safety，the experiment effect，the experiment skills and experimentalmedicine are discussed respectively.

multimedia；simulation technology；chemical experiment；effect

G642.423；O6－3

A

10.3969/j.issn.1672－4550.2014.05.026

2013－12－01

广西省高等教育教学改革工程基金资助项目（2013JGB262）；广西民族师范学院自治区大学生校外实践教育基地项目资助（XWSJ201304）。

邱诗铭（1983－）男，硕士，讲师，从事能源催化和天然产物合成。