化学实验及信息技术支持的学习环境创建*

2022-03-15赵倩倩陈继平

云南化工 2022年11期

赵倩倩，陈继平

(云南师范大学化学化工学院，云南昆明 650500)

随着科学技术的不断发展，人们已经步入信息化时代，信息技术以其特有的优势对各行各业产生着巨大的影响，教育行业也不例外[1]。化学是一门实践性性较强的学科，很多知识内容需要学生亲手操作之后才能产生有效的认知与理解。但是，化学实验具有一定的局限性，并不是所有的实验都能够让学生进入实验室中操作，这对于化学课堂教学质量而言存在着一定的不利影响[2]。经过实际调查研究发现，利用现代信息技术将化学实验过程内容以图片、声音、动画、视频等多种形式展示给学生，可以让学生从三维的视角产生更加形象、直观的理解，进而达到良好的课堂教学效果。这是科技进步与时代发展的要求，同时也是对传统教学方式的一种改进及创新。

1 传统化学实验教学中存在的问题

化学本身是一门实践性较强的学科，实验课堂上可以让学生通过亲手操作对所学知识进行验证，这种学习方式有助于加深学生对课堂内容的理解与记忆。单纯的理论教学会让学生感到过于抽象、枯燥，久之便会导致学生对于化学学习的兴趣降低，而实验教学也存在一些显著的问题：首先，由于课程进度问题，为了节省更多的课堂时间，很多教师习惯于将实验器材搬到讲台上为学生进行集体演示，这种教学方式固然可以提高实验效率，但是学生们由于观察的角度不同以及离讲台的距离存在偏差，导致对实验过程的观察存在一些不足。特别是坐在教室后面的学生，很难看清实验过程中的微妙变化。其次，化学实验具有一定的危险性，很多学生在亲手操作时因为操作步骤不够标准或其他原因导致出现一定的人身危害，这种现象的发生也是常有的[3]。针对上述两种情况，将信息技术手段融入化学实验教学中就可以得到良好的改进与完善。

2 信息技术支持下的初中化学实验环境创建策略

2.1 演示实验环境搭建

教师可以借助信息化技术优势，从网上直接搜索相关实验视频教材，也可以利用课前备课时间对实验过程进行录像保存，最后将其制作成多媒体课件，然后在课堂上展示给学生，这样可以为学生创建良好的实验演示环境，激发学生在课堂上的学习兴趣。例如，对于一些简单且没必要让学生走进实验室操作的实验，还有一些实验用品具有有毒有害、易燃易爆、样本昂贵等特点的实验，都可以采取多媒体演示的实验方法。学生们通过大屏幕可以更加直观、形象地观察实验的全过程，对于不明白或有疑惑的地方还可以反复观看。

2.2 实验指导环境搭建

传统的化学实验教学通常是教师先在课堂中进行理论教学，让学生牢记实验操作步骤之后，再带领学生进入实验室进行现场操作，这种教学方式是为了避免学生在实验中的失误，也是为了节省实验资源。现如今，在化学实验教学环节引入信息技术可以实现边讲解边实验的授课方式。例如，在教授“如何制取二氧化碳”的实验中，教师可以直接带领学生进入实验室，通过实验室中的多媒体设备为学生进行实验用品展示，引导学生对实验所需仪器及用品进行检查;然后，教师可以给学生讲解实验的具体操作步骤，指引学生进行亲手实验操作……这种教学方式可以为实验课堂提供充足的时间，还可以让实验课堂成为一种常态化授课方式，为学生构建起一个“在学习中实验，在实验中学习”的化学课堂形式。

2.3 微观模拟环境搭建

化学实验教学中很多内容比较抽象，例如化学反应的实质、分子及原子的运动状况以及质量守恒定律的微观解释等等，这些内容一般无法通过传统的实验方式进行观察。但是，利用多媒体模拟教学形式可以让学生更加直观、形象地看到其中的奥秘。例如，初中化学中讲到金刚石与石墨都是由单一的碳元素组合而成，但是两者表现出来的物理特性千差万别，为了给学生讲解碳原子排列方式的不同，教师可以利用多媒体进行三维动画展示，在动画中对金刚石以及石墨的内部原子排列状况进行放大、缩小、旋转、延伸等操作，让学生从多角度来观察两者之间的区别[4]，进而达到对课堂内容的牢固掌握。

2.4 实验总结环境搭建

任何工作都缺少不了知识的归纳与总结，这也是化学教学过程中非常重要的一个环节。在化学实验知识总结的环节，教师可以引入“思维导图”的概念，把九年级化学实验中各知识点的关系用相互隶属与相关的层级图表现出来，把主题关键词与图像、颜色等建立记忆链接。充分利用记忆、阅读、思维等方面的规律开启学生大脑的潜能，这样有助于学生将所学知识进行升华，在学生的脑海中逐渐形成一种知识网络，最终不断加深学生对知识的掌握以及应用能力。

3 信息技术支持下的高中化学实验环境创建策略

3.1 构建直观展示平台

在以往的化学实验教学中，为了提高教学效率，教师往往会在课前为学生布置大量的作业，然后利用课堂帮助学生将各个知识点连成一个具体的网络。但如果能在这个基础上加入信息技术手段，则能开展学生的眼界，提高教学效率。教师可以提前把课件发给学生，让学生课前通过课件预习，节省更多课堂讲解时间，给足学生时间去操作和指导。比如，教学“氧化还原反应”这部分内容时，为了让学生更好地理解氧化还原反应相关的内容，对其概念建立起一种认识，认清楚氧化还原反应的本质和特征，教师可以通过信息技术手段将氢气还原氧化铜的实验展示出来，让学生认识到氧化反应和还原反应两者是不能独立发生的，如果其中的一个物质失去了氧原子，无法进行还原反应[5]。通过展示让学生真正认识到氧化反应和还原反应是同步的，让学生真正认识氧化还原反应。

3.2 构建真实模拟实验

化学教学中会涉及微观和宏观两个世界的内容。在化学中微观和宏观世界的统一是任何学科都不能取代的。高中化学教师要积极利用信息技术把化学宏观和微观世界的内容更好地呈现给学生，让学生更好地掌握这些化学概念，突破教学中的重难点，有效提高化学教学质量。例如，“氨、硝酸、硫酸”这部分内容的教学重难点是让学生掌握制氨的化学反应原理及氨和铵盐的化学性质。在上课一开始的时候，教师可以利用多媒体为学生展示企业制冷车间发生液氨泄露的新闻，通过新闻事实吸引学生的注意力，然后过渡到课堂中关于氨化学性质的内容上，让学生观看氨和氯化氢反应的实验，使学生通过观看实验掌握更多化学知识，有效培养学生的观察能力和实验能力[6]。

3.3 创建模拟有害实验

高中化学教学中也会存在一些有毒有害的实验，为了让学生了解这些有毒有害实验的危害性，教师肯定不能给学生直接演示实验，但单纯的口头讲述又往往不能给学生留下深刻的影响。为了获得同样的教学效果，教师可以借助多媒体展示化学实验，把直观的实验效果展示给学生，让学生了解这些实验的本质。比如，教学“来自石油和煤的两种基本化工原料”这部分内容时，为了让学生认识到乙烯的化学形式，教师可以为学生展示某人长期接触乙烯，导致头昏、全身不适现象的视频，吸引学生的注意，引入课堂的主题，然后为学生展示一些家里存放的青香蕉或青橘子遇到熟的香蕉和苹果后的现象，与生活建立起联系，使学生直观地认识到乙烯这一化学物质的无色无味性和不能溶于水的特性。

3.4 创建引导学生自主探究的实验

在传统的高中化学实验教学中，为了避免学生发生一些意外，对学生做出了过多的限制。有时候学生的实验可能不能呈现出比较理想的效果;有时可能会出现和实验结果相反的情况，这些都不利于培养学生参与化学实验的自信心，不利于学生实验能力的提升。信息技术的引入在很大程度上解决了这样的问题，它能够更好地带动学生积极探究，能使学生更好地完成实验学习。比如，教学“几种重要的金属化合物”的内容时，教师可以通过多媒体为学生展示一些烟花，让学生了解烟花其实是一种碱金属，使学生懂得焰色反应常用于鉴别物质。通过这种方式，能引导学生更好地探究化学奥秘，激发学生的学习兴趣。

4 信息化技术手段对于搭建化学实验环境的意义

4.1 有助于解读化学微观结构

高中化学实验中会涉及微观粒子反应过程的学习探究，这部分内容对学生而言存在一定的难度，如果在课堂中通过正常的演示实验进行教学，并不能将微观层面的反应呈现出来，这样学生看到的还是表面现象，只能凭借自己的想象去推理相关反应过程，学生在理解上可能会出现问题。但如果能将信息技术运用到化学实验教学中，教师就可以利用多媒体设备把微观层面的内容通过视频的方式演示出来，让学生能够直观地看到微观粒子的反应，更加准确地理解微观粒子的相关知识，使抽象的知识变得具体化，这样可大大降低理解难度，提高实验教学效率，有助于推动化学实验教学的进一步发展[6]。

4.2 能够开展虚拟演示实验

高中化学课程中设置了很多化学实验，而且很多实验操作起来比较复杂，难度较大，而且在实验过程中还可能产生有毒有害的素质。考虑到安全因素，一些实验并不能让学生亲身体验，甚至很多教师也会放弃实验。此外，部分实验对实验环境、实验器材的要求较高，甚至需要通过长时间的实验才可能观察到现象，甚至超出课堂时间。但如果不能为学生呈现出具体的实验又不能很好地帮助学生理解教学内容，会降低学生的学习积极性。而将信息技术手段应用到实验教学中，就能保证实验的安全性，也可以为学生具体展示实验过程和实验现象，能让学生更好地了解和掌握实验内容，可全面提高学生的学习质量。

4.3 有助于开展生活化教学

化学本身就蕴含了很多生活化的内容，化学反应在日常生活中无处不在。新课改要求各个学科教学都要和生活相结合，希望学生能在掌握基本知识的前提下获得一定的应用能力。但因受课堂时间和教学环境的影响，学生不能够很好地走进社会或生活中去学习化学知识。但信息技术的出现打破了这种局面，教师可以利用互联网技术，丰富教学内容，把课堂和学生的生活结合在一些，让学生能从生活中理解更多的化学知识，让学生在化学和生活的结合下更好地提升实践能力和理解能力。通过生活化教学的开展也能帮助学生开拓眼界，不断培养学生对化学学科的兴趣。为此，信息技术的融入对学生更好地走进生活化的化学实验课堂有重要意义。