现代信息技术运用于化学课堂教学的研究

杨培华

【摘 要】本文通过高中化学课堂教学实践，探索现代信息技术与传统教学手段各自的优缺点以及所适用的化学课类型，如元素化合物类课型、概念理论类课型、化学实验类课型、化学知识复习类课型、化学计算类课型、有机化学类课型等，探索如何将二者结合起来，互相补充和完善，扬长避短，从而优化化学课堂教学过程，提高课堂效率。

【关键词】现代信息技术      传统教学手段       化学课类型

在新课程改革的大潮中，现代信息技术以强大的生命力活跃于教学的各个领域。对于高中化学课教学来说，现代信息技术可以为化学课堂教学创设虚拟化的教学环境，使教学活动在很大程度上脱离空间和时间的限制;现代信息技术能逼真地模拟出微观世界中的各种现象、重大科学发展的探索过程、危险事故的发生和应急处理过程等，既能实现化小为大、化远为近、化虚为实、化难为易、化零为整，又能使抽象的概念具体化、枯燥的知识趣味化，形、声、色兼备。这样，学生对化学知识的学习可以自然而然地发生和发展，进而激发学生好奇和模仿的天性，既让学生感觉到化学课堂教学生动有趣，又让学生觉得教学内容真实可信，极大地提高了课堂教学效益。另一方面，传统教学方法有利于教师主导作用的发挥，对教学环境的要求比较低，简单、快捷，在施教某些教学内容（习题课、物质的性质、简单的概念、简单的实验等）时也具有突出的效果，显示出它的不可替代性。因此，我们不能绝对地说现代信息技术优，传统教学手段劣。实际上，任何一种教学手段的运用，都是由受教育者的实际情况、教学目的和教学内容所决定的，不同的教学手段具有不同的优势。因此，适时适度地将现代信息技术与学科教学有机结合起来，才能提高课堂教学效益。由此，我们感受到：如何根据教学实际需要和学生特点，恰当地运用现代信息技术，优化化学课堂教学，提高教学效率，成为一个需要研究的课题。

高中化学课的类型大致可分为元素化合物类课型、概念理论类课型、化学实验类课型、化学知识复习类课型、化学计算类课型、有机化学类课型、试卷习题讲评类课型等。

一、现代信息技术在元素化合物类课型中有效应用的研究

在元素化合物类课型中，教师讲授的主要是一些具体物质的性质，学生在学习具体物质性质的时候，最直观有效的方法就是演示实验和学生实验。学生通过观察实验、操作实验、分析实验和设计实验来感受和理解元素化合物知识的发现和发展的过程，初步学会化学的思维方法，并通过归纳总结形成知识结构，进而明确“结构决定性质，性质决定用途”的化学学习规律。在学习的过程中，只是在某些地方，可以借助现代信息技术，提高教学效果。例如，在学习《富集在海水中的元素——氯》一节内容时，首先让学生观看第一次世界大战中，德国军队使用氯气的动画：德国军队与英法联军对峙，德军突然使用了化学武器，一种黄绿色的气体随风飘向联军，一股刺激性的气味使联军士兵不停咳嗽、昏迷甚至死亡，士兵越向战壕底部隐蔽，伤亡越严重。这样就加深了学生对氯气毒性的认识，激起了学生的求知欲。然后，展示1瓶氯气样品，让学生观察氯气的颜色、状态，闻氯气的气味，再向集气瓶中加入少量水振荡，观察颜色的变化，从而归纳总结出氯气的物理性质。又通过演示实验（实验4-3）引导学生观察主要现象，并解释原因：氯气能在氢气中燃烧，发出苍白色火焰，在瓶口有白雾，此雾为盐酸小液滴，说明生成的气体极易溶于水。通过演示实验（实验4-4、实验4-5），引导学生从现象推测Cl2遇水生成了新物质——次氯酸HClO，即Cl2 + H2O = HCl +HClO。分析讨论HClO的性质：（1）弱酸性（弱于 H2CO3 ）;（2）强氧化性（能漂白、杀菌、消毒）;（3）不稳定性（2HClO=2HCl + O2）。进而思考：（1）打开自来水龙头，为什么偶尔会闻到一股刺激性的气味？ （2）光照新制氯水时，为什么会产生气泡？ 氯水如何保存？（3）根据Cl2与H2O的反应设想，如果将Cl2通入NaOH 溶液中情况会怎样？在讲到SO2是形成酸雨的主要物质之一时，也是在学生学习了相关的知识后，再观看动画模拟酸雨的形成过程，目睹酸雨过后林木受损，良田被毁，建筑物遭侵蚀的景象，对比蔚蓝的天空、清澈的湖水、洁净的土壤，产生强烈的感官上的对比，达到其他说教所不能达到的效果。

作为对比，我们在给高一（11）班上课时，也是《化学1》第四章第2节的内容《富集在海水中的元素——氯》，在教学的过程中，实验板书全部用PPT代替。我们发现：整个教学过程单调乏味，部分学生昏昏欲睡。由于实验板书全部用PPT代替，没有了实验的探研功能，没有了实验的趣味性，学生获得的感性认识也很不深刻，教学效果并不好。

通过课堂实践，我们的结论是：在元素化合物类课型中，现代信息技术常常只起辅助作用。

二、现代信息技术在概念理论类课型中有效应用的研究

在高中化学教学中，基本概念和理论相对较多，主要包括物质的量、离子反应、氧化还原反应、元素周期律、化学键、物质结构、化学反应速率、化学平衡、盐类的水解、原电池和电解池等，而概念和理论一般比较抽象，难于理解。例如，《分子结构与性质》这一章，要阐述微观粒子之间的相互作用，这些内容很抽象，看不见，摸不着，描述也很困难，需要学生具有较强的空间想象能力和抽象思维能力，大多数学生理解起来感到很吃力。通过课本上的图片来解释，实际效果并不理想。为了化解这一难点，我们采用Flash、3Dmax等优秀的教学软件，制作了“杂化轨道”“共价键”等模拟动画课件，利用色彩和层次的变化，帮助学生学习和理解杂化轨道理论以及共价键的形成过程，突破了时间和空间的限制，取得了较好的效果。在《晶体结构》的学习中，晶体模型只能使学生建立晶体框架，并不能完全理解晶体空间结构，而利用Flash、3Dmax等软件则可以把各种晶体活灵活现地制作出来，学生可以看到生动逼真的Na原子的立方体结构，Cu、Ag等金属原子以最紧密堆积方式形成的立方体结构、金刚石的空间网状结构、石墨的层状结构等，再配上立体结构的旋转、透视等，使学生在不知不觉中接受了知识的熏陶，顺利地突破了模型框架的束缚，站在三维立体的角度，更完美地完成了学习任务。

通过课堂实践，我们的结论是：在概念理论类课型中，现代信息技术大显身手。

三、现代信息技术在实验类课型中有效应用的研究

化学实验是一种探究性的活动，学生是这一活动的主体，只有学生亲身参加了实验，多种感官同时受刺激才能达到实验教学的目的，也只有通过学生的亲身实验，才能培养学生的观察能力和实验操作技能。所以，化学实验一般是不需要利用现代信息技术的，否则将妨碍学生这些方面能力的发展，起到相反的作用。作为对比，我们在给高一（11）班上课时，全部用视频来代替操作性的演示实验，学生学习的主动性和积极性均较差，教学效果很不好。

但以下两类实验，可以利用现代信息技术辅助教学。

1. 现象不明显、效果不显著或者反应速率较慢耗时较长的实验。例如，在《压强对化学平衡的影响》的教学中，改变压强对二氧化氮与四氧化二氮之间的转化影响并不显著，运用课本实验，学生通常只能注意到加压混合气体的颜色加深，而往往不能发现其后的颜色略变浅。因为根据人的视觉特点，由浅变深的现象易于识别，而由深到浅的现象则不易感知。为此，我们采用3Dmax制作了课本实验的原形模拟和简化模拟动画课件，有意识地突出气体颜色的变化，增强实验中的现象层次差别，加深了学生对压强变化过程中气体颜色变化与组分浓度变化的认识，从而为勒沙特列原理的认识奠定了基础。镁跟冷水的反应，由于反应速度很慢，产生的气泡又小，坐在第三排以后的学生很难观察到实验现象，就可以利用投影仪，通过大屏幕电视，扩大演示效果，提高细微现象的可见度。

2. 一些有毒有害或者在实验室中无法完成的实验，可以利用现代信息技术，模拟演示实验。例如，在《氮的循环》一节，“雷雨发庄稼”的原因，N2和O2在放电的情况下生成NO，然后生成NO2，NO2与水生成HNO3，由于受条件的限制无法完成实验，则可利用动画模拟实验，让学生观察到整个过程的物征变化，增强了学生的感性认识，提高了教学效果。

通过课堂实践，我们的结论是：在实验类课型中，大部分实验不宜利用现代信息技术，某些实验可以利用现代信息技术辅助教学。

四、现代信息技术在复习类课型中有效应用的研究

复习课的特点是时间短、头绪多、容量大、节奏快，它最终的目的在于要将所学的有关知识进行归纳、整理，使其系统化、科学化，从而培养和提高学生运用知识解决问题的能力。因此，在复习类课型中，现代信息技术具有得天独厚的优势。例如，在复习《金属及其化合物》时，利用现代信息技术，可以很轻松地归纳总结出钠、铝、铁及其化合物的性质，可以很轻松地在钠、铝、铁及其化合物的重要性质之间进行切换，并且可以让学生在很短的时间内浏览大量的试题，既巩固了相关知识，又培养了学生触类旁通的能力。特别是复习实验课的内容时，把一些重要的实验（如氯气、氨气、乙烯、乙酸乙酯的制备，钠与水反应，铁与水蒸气的反应，铜与浓硫酸、浓稀硝酸的反应，铝热反应，喷泉实验等）制成课件，复习需要的时候，采用慢放、放大、定格、重播等手段帮助学生观察理解相关知识，收到较好的效果。

通过课堂实践，我们的结论是：在复习类课型中，现代信息技术具有得天独厚的优势。

五、现代信息技术在有机化合物类课型中有效应用的研究

有机化学的特点是分子的立体结构不易感知，反应机理繁杂抽象，难以理解。在这些方面，传统的教学方法显得力不从心，但是，借助于现代信息技术，利用Flash、3Dmarx等优秀的教学软件，制作出彩色的三维分子结构模型，如甲烷、乙烯、乙炔、苯、乙醇、乙醛、乙酸、氯乙烷分子等，使有机物的分子结构直观地呈现在学生面前，结合分子的球棍模型和比例模型，学生就可以获得更加深刻的感性认识;制作出彩色的反应历程动画，像乙醇的消去反应和催化氧化反应机理以及反应过程中化学键的断裂过程，乙烯与溴、氯化氢、水的加成反应历程，溴乙烷的消去和水解反应历程，乙酸跟乙醇发生酯化反应时的历程（突出显示示踪原子18O反应踪迹）等，向学生展示其微观演变过程，学生的学习兴趣大大提高，教学效果较好，课堂效率明显提高。

通过课堂实践，我们的结论是：在有机化合物类课型中，现代信息技术具有非常明显的优势。

综上所述，现代信息技术与传统的教学手段各有优劣，有的课型适宜运用现代信息技术，有的课型适宜运用传统的教学手段，有的课型需要二者有机地结合起来。因此，在实际的教学过程中，要善于将现代信息技术与传统教学手段结合起来，互相补充和完善，扬长避短，从而优化化学课堂教学过程，提高课堂效率，达到事半功倍的教学效果。

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