信息技术对中学化学实验的支持途径探究

于海童 陆国志

摘 要：由于传统化学实验教学受空间、时间等条件限制，部分实验不宜（易）在实验室进行，影响教学质量。为改变这一现状，提出信息技术与中学化学实验教学的融合策略，利用信息技术规避不宜做实验的操作风险;放大不易做实验的观察现象;拓宽不易做实验的学习广度。从理念、技术和内容维度入手，推动实验教学理念与方法技术的改革，促进化学实验教学向安全、科学、智能化方向发展。

关键词：信息技术;不宜（易）做实验;融合

一、 引言

化学是一门以实验为基础的科学，化学实验是学生了解和认识化学世界的重要方式，可以激发学生的学习兴趣，调动学习的积极性。但目前部分实验受时间和空间的束缚，宏观、微观现象不易观察，或对环境有污染等诸多问题的限制，形成不宜（易）在实验室操作的实验，为合理解决这一问题，教师应加强信息技术与化学实验教学的融合，促进化学实验教学向安全、科学、智能化方向发展。

二、 中学化学不宜（易）做实验及其教学的弊端

随着科学技术的不断进步和教育改革的不断深入，教育技术也在不断地发展，信息技术与化学学科教学的融合也更加紧密，数字化实验教学正在改变实验教学的模式，传统化学实验教学也开始显露出一些不足，课堂教学手段主要是依靠黑板和粉笔，化学实验仪器和药品，教学模式基本是“教师演示—学生观看—学生操作”。在这种教学模式下，化学实验教学存在诸多问题，例如有些实验不仅污染环境，还会对师生的身心健康造成影响;一些实验现象不便于观察，导致学生参与度不高，想象力得不到充分发挥;实验受条件限制，教师只能以讲授原理为主;实验多为验证性实验，缺少探究性实验等，都不宜（易）在实验室进行操作与演示。在传统的教学方法中，教师通常采用展示相关图片结合讲述的方法介绍实验过程和结论，枯燥的讲述无法给学生留下深刻的印象，还会使学生失去学习兴趣，班级纪律变得涣散，不易达到教学目标。

三、 信息技术对中学化学实验及其教学的支持体现

信息社会的到来，对教育产生了巨大的影响，也改变了学生获取化学知识的方法。过去学生主要通过教师、课本、实验等教学活动获得知识，而现在信息技术与化学实验的融合为学生提供了更方便快捷的学习方法。在教师进行不宜（易）做实验的教学过程中，使用信息技术手段可以为学生提供图文并茂、声影同步、动静结合的模拟实验。不仅可以优化化学实验教学过程的理论和实践，还可以取得1+1>2的教学效果。教师需要充分认识到信息技术与中学化学实验教学融合的重要性和必要性，并从理念、技术和内容维度入手，充分发挥信息技术在中学化学实验教学中的优势作用，能突出教学重点、突破教学难点、提高教学效率，推动中学化学实验教学的可持续发展，促进课堂教学模式和学生学习方式转变的作用。数字化实验系统是在传统实验的基础上，改变实验观察的手段，不再仅仅由五官来观察实验现象，利用数字化信息系统实时传输实验中的各种变量的关系，获得实验数据并由计算机中的相应软件来观察实验现象，记录和处理实验数据。借助于先进的科技成果，对传统实验进行更细致的观察和记录，完成更多中学化学实验教学中不宜（易）做实验，快速准确地检测实验对象，让实验内容和实验方法更加丰富。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。

（一）利用信息技术规避不宜做实验的操作风险

化学实验有别于其他学科的实验教學，需要教师加强对实验安全问题的认知。部分化学实验反应剧烈，若操作不规范，极易发生安全事故，而且许多化学药品具有腐蚀性或刺激性气味，不仅污染环境，还对师生身心健康造成影响。因此，为规避操作失误带来的危害，在传统化学课堂上，常由教师进行演示实验或只对实验进行讲解，极少让学生进行操作。而且受时间、空间的限制，有时化学演示实验不是所有的学生都可以观察到，导致学生们对实验的知识只能是一知半解。如进行“氯气的化学性质”的学习时，氢气与氯气充分混合后在光照条件下会爆炸，氯气是有刺激性气味的有毒气体，且爆炸发生时会对操作者造成伤害。教师通常在通风橱内进行演示，学生在周围观看，但由于空间的限制，无法使每个学生都观察到操作细节和实验现象，不能到达预期的教学效果。如果利用软件编辑模拟实验进行展示，不仅可以规避不宜做实验的操作风险，还可以提升学生对实验操作细节和反应现象和结果的观察效果，也从绿色化学的方面体现了信息技术和化学实验教学融合后化学实验教学的优势。

（二）利用信息技术放大不易做实验的观察现象

在化学实验教学中，由于一些实验过程反应速率较快，甚至在瞬间发生，或是反应速率较慢，延续数日或更久。学生在实验室很难清晰地观察并掌握实验过程，或是很多微观结构和现象用肉眼不能直接观察到。在传统的化学实验教学中，教师常采用照片展示实验过程和现象。但动态的事物往往比静态的事物更能引起学生的注意，更能激发学生学习的兴趣。教师通过实验模拟软件进行模拟实验操作，使静态的知识动态化，使转瞬即逝的现象缓慢呈现，或利用技术手段将微观结构放大千万倍，展示在屏幕上;并能根据学生学习状态和接受程度对化学实验过程进行暂停、延时等操作;对于学生无法理解的环节，还可以通过慢放或重复播放让学生清晰地观察实验过程、反应状态及变化等情况，较之简单的口头讲解要形象得多，进而激发学生的学习兴趣，提高学习效率，对于这种不易做化学实验的教学，使用信息技术与化学实验教学的融合是任何常规教学手段都无法比拟的。

（三）利用信息技术拓宽不易做实验的学习广度

当教材中涉及化工流程或大型化学实验等内容时，因条件的限制，不易在实验室进行操作。如果仅通过教材配图展示和教师讲解，学生由于不具备相关知识的储备，不易理解实验原理和流程，只能靠联想，那么教学变成简单的知识识记。若使用动画模拟生产设备，模拟反应原理和生产流程，增强实验的可视性和可观察性。如进行“硫酸的工业流程”教学时，传统教学方法是教师展示教学挂图配合讲解，但即使进入硫酸厂进行实地考察，也无法在进行硫酸工业生产的三个反应釜中观察反应过程和现象，学习具体原理。如果教师在网络上下载相关实验视频在课上播放，不仅可以帮助学生打开实验探究思路，总结实验探究的科学方法，还可以拓展化学实验学习的广度。

四、 信息技术对中学化学实验及其教学的支持探究

当前，大部分中学都配备了多媒体设备，为信息技术和化学实验教学的融合提供了更大的可能。其中信息技术具有图像丰富、易表达等特点，非常适合于化学实验教学中一些不宜（易）做实验的展示。

在进行人教版必修一第四章第二节《富集在海水中的元素——氯》的教学时，氯和金属的反应（氯与钠、铁、铜反应），由于实验量大，且要防止氯气逸散，属于课堂不宜做实验。为解决这一问题，可使用 NOBOOK 化学实验软件进行演示实验。教师可先引导学生根据所学知识自主设计氯与钠的实验步骤，进行归纳总结后，使用软件逐步操作。氯与铁、铜反应的实验，可向学生展示教师事先剪辑好的实验视频。以不宜做实验“氯和金属反应”的教学环节为例，通过信息技术和化学实验教学的融合，可以节约教学时间，规避氯气外溢的风险。向学生渗透绿色化学思想，增强学生环保意识和学习化学的兴趣。

在进行人教版必修四第四章第四节《金属的电化学腐蚀与防护》的教学中，介绍电化学保护法时通常以钢铁腐蚀为例，但由于钢铁腐蚀速率较慢，且受学校实验条件的限制，属于化学课堂不易做实验。在教学时，可以使用NOBOOK软件来模拟牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法两种情况。还可以通过调整参加反应的离子浓度，使导电性发生变化，从而控制反应速率，使学生更加直观地观察到反应现象，理解反应原理。可以培养学生创新能力和应用化学知识解决实际问题的能力。

五、 结论

但如若教师过分依赖信息技术，使用网络视频和模拟软件来取代演示实验和学生实验，表面上节约了大量时间，学生失去动手操作实验的机会。长此以往，学生对化学学习的好奇心受到抑制，探究意识和实验观察、操作能力逐渐弱化。且模拟实验不可摆脱的弊端是虚拟性和固定性，其本质还是接受式学习，只是由“人灌”演变成“机灌”，不利于学生的个性化发展。所以说，融合信息技术的模拟实验只是不宜（易）做实验的替代品，不能完全替代真实的实验操作。安全易操作、实验现象明显的实验，依旧需要在实验室进行。

通过利用信息技术与中学化学实验教学融合的研究和探索，体现数字化实验对发展学生主体性、创造性、培养学生创新精神和实践能力具有重要意义，达到提高课堂效率，促进教师专业化发展的目的。有助于更好地贯彻培养学生核心素养的理念，尤其是证据推理素养中证据的获得和科学探究活动的开展。现代信息技术已经引起化学实验教学的巨大变革，数字化实验以其优势在中学化学教学中得以广泛应用，在中学化学实验教学实践中，教师要充分探讨信息技术和中学化学实验教学的融合策略，推动实验教学理念与方法技术的改革。并从中学化学不宜（易）做实验的三个维度提出当下信息技术在中学化学实验教学中存在的问题，充分结合数字化实验和实验内容的特点，合理改进实验装置，优化实验过程，突出学生的主体地位，调动学生学习的积极性和主动性，力求对信息技术和中学化学实验教学的融合的内容做具体性研究，从而找到信息数字化融合的有效途径。

逐步实现教学内容的呈现方式、学生的學习方式、教师的教学方式和师生互动方式的变革。充分发挥信息技术与中学化学实验教学融合技术的优势，为一线教师教学、为学生的学习和发展提供丰富多彩的教学资源。

参考文献：

[1]姚慧，王书菊，何玲玲.浅谈多媒体技术在分析化学教学中的利与弊[J].广州化工，2011，39（21）：196-197+204.

[2]张琴.信息技术与传统的化学实验课堂的融合策略[C].教育部基础教育课程改革研究中心.2019年“基于核心素养的课堂教学改革”研讨会论文集.教育部基础教育课程改革研究中心：教育部基础教育课程改革研究中心，2019：65-66.

[3]陆大勇.在化学教学中优化整合传统实验与数字化实验[J].实验教学与仪器，2018，35（12）：3-5.

[4]范宗山.基于信息技术支持的高中化学实验教学方法[J].中国教育技术装备，2017（23）.

[5]高文科，庞静.微课在高中化学教学中的案例设计与应用分析[J].中学化学教学参考，2018（4）：8.

作者简介：

于海童，陆国志，吉林省四平市，吉林师范大学。