论文部分内容阅读
摘 要 在化學教学中有效开展化学实验，可以激发学生的学习兴趣，更好地培养学生的观察能力和动手能力，让学生在有趣的实验中收获知识。随着多媒体信息技术的快速发展，涌现出各种多媒体课件制作软件，通过综合运用各类软件功能，满足化学实验的要求。现代信息技术的应用可以为化学实验教学提供丰富的资源，为教学提供广泛的可能性。学生可以通过虚拟操作，强化对物质和化学实验过程的感知，从而为改进实验教学提供新思路、新空间。
关键词 高中化学；实验；信息技术；教学资源；网络学习；仿真化学实验室；仿真实验
中图分类号：G633.8 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2018）15-0126-03
1 前言
随着高新科技的快速发展，社会生活与工作进入信息化、科技化时代。为了适应新时期的变化，教学的模式与方式也需要引入数字信息技术。20世纪90年代，随着信息高速公路的出现，提出信息化教育的概念，通过运用现代信息技术来适应教育改革和发展的新形态，创新教学内容和方法，从根本上增强教学效果。
高中化学是一门以实验为基础的学科，当前由于受到实验教学条件的限制，实验成功率不高。因此，在新时期，要将信息技术与高中化学实验二者有机结合起来，让学生很好地把握实验规律和实验结果，全面掌握化学实验知识，从根本上提升教学效率和质量。
2 当前高中化学实验存在的问题
在进行化学实验时，首先需要进行实验设计，要求学生参照实验原理、步骤进行。但学生在实际实验中会因为各种原因使实验设计存在诸多问题，引发故障。仪器选择不正确，仪器组装顺序错误，都有可能降低实验的成功率。此外，高中化学实验教学中以验证实验为主，缺少探究性实验，难以培养学生的动手实践能力以及科学的实验操作方法，会降低学生学习化学的积极性和兴趣。化学实验仅仅是形式上的操作，只是对学生灌输知识，而没有遵循形成理论、确定结果、发散思维的方法来进行化学实验教学。教学内容也只局限在规定的实验，即学生按照事先规定好的实验来进行实验结果的验证。教师在化学实验教学中，对化学实验的功能定位不明确，没有做到切实通过化学实验来促进学生发展，严重影响到化学实验的教学效果[1]。
3 在高中化学实验教学中运用现代化信息技术的可能性
现代信息技术应用于高中化学实验教学中，可以为教师提供更加丰富的教学资源。近年来，随着互联网技术的快速发展，出现大量先进的教学资源，为化学实验教学的资源广泛共享提供了诸多可能性。网络上关于中学化学实验的视频、课件、文字资料、动画等层出不穷，尤其是经常出现在教学类的网站上。除此之外，学校也配备大量的化学实验光盘和录像，为教师和学生提供了更为广阔的空间，在教学中可以根据自己的特点来选择教与学的方式和手段。
当前，大部分高中配备了多媒体设备，尤其是校园网的建成，在很大程度上为现代化信息技术应用于化学实验教学中提供了更为广泛的可能。随着信息化教学设备的水平不断提高、种类日渐丰富，使用现代化的信息化教学设备进行教学成为不可阻挡的趋势。
在高中化学实验教学中应用信息技术，一定要注意满足学生的学习需求，并且要符合化学实验的特征，科学合理地利用信息技术，保证学生的学习效率和质量，有意识地培养学生的信息素养。信息技术不只是作为教学的辅助工具，更能起到改变教学手段的作用。在化学实验中应用多媒体计算机技术，可以有效提升学生主动学习的积极性，人机互动的方式能够为学生提供更容易接受的学习方式；使开放学习成为可能，网络学习的开放性可以让学生有效利用网络资源进行相关信息的查询，为学生自主设计实验提供了广泛的可能性；有助于学生进行协作学习，为学生提供交流经验的平台，通过互动学习不断提高信息传播的有效性高。
此外，信息技术的应用强化了理论指导作用。在传统的化学实验教学中，理论知识极容易受到教科书的影响，使理论教学缺乏完整性和系统性。而运用信息技术，可以充分揭示实验的理论内涵，更加科学地解释实验现象。
4 运用信息技术改革高中化学实验教学的优势
信息技术应用于高中化学实验教学中，可以起到优势互补、协调配合的作用，有效推进高中化学实验教学改革。信息技术不只是高中化学实验辅助教学的工具，更是从根本上改变了传统教学手段和方式。传统的化学实验教学采用的教学资源多为实验手册和教材，而信息技术可以丰富实验资源，实现各种资源的共享，学生通过虚拟操作，强化对物质和化学实验过程的整体感知，为教学提供了广泛的可能性[2]。信息技术应用于高中化学实验教学主要有以下几点优势。
1）运用信息技术模拟实验，可以很好地弥补实验教学条件不足的局限性。通过运用计算机虚拟技术进行逼真的实验操作，可以为学生进行化学实验创造一个虚拟的实验环境，同时可以实时提示和演示化学实验的关键步骤和重要实验现象。
2）高中化学课本中有一些操作性较低的实验，对于有毒且有害的实验，无法让学生进行实际操作，在一定程度上影响了教学效果。而现代信息技术的应用，可以提高学生独立思考的能力，通过模拟现实教学来增加学生的感性认知，通过无害化的化学实验来进行实验操作。
3）信息技术的应用创新了传统教学手段，将复杂的实验操作简单化，使实验更加贴近于理论框架，从本质上揭示化学实验的理论内涵，更加科学地对实验现象进行解释。同时，在高中化学实验中应用信息技术，可以让学生更加自主地进行学习，便于运用网络查询相关信息，自主进行化学实验设计，大大提升教学效率和质量[3]。
5 信息技术在高中化学实验教学中的具体运用
运用信息技术模拟化学实验错误操作 利用信息技术可以让化学知识的表达更具多媒体化。计算机多媒体集动态和静态信息操作于一身，可以化复杂为简单，化抽象为具体。教师在化学实验教学过程中的错误操作可能会带来爆炸等巨大危害，学生在具体操作时由于好奇或者疏忽，可能造成难以预料的实验事故。而计算机多媒创造了一个虚拟实验的空间，利用信息技术模拟操作，可以加深学生对化学实验中的注意事项的印象。 如在教学“氨与铵盐”这一化学实验时，教师可以让学生结合“氨与铵盐”的知识点来设计化学实验，其中包括制备氨气、收集氨气以及制取氨水；同时让学生在计算机实验室中对氨水的制取进行模拟实验。学生在操作中很可能会忽视氨气在水中会具有较大的溶解度，而直接将导管插入水中，这样就导致烧杯中的水进入大试管，出现大试管炸裂的后果，此时会因错误操作而引发爆炸。
类似的还可以利用Flash来模拟稀释浓硫酸的化学实验，让学生认识到实验操作人员误将水导入浓硫酸，致使液体溅到操作者手上的危险后果。
运用投影技术增强化学实验现象的演示效果 在进行高中化学实验教学时，部分实验由于受到周围环境变化、实验药物、实验仪器以及实验能力等各种条件的影响，会导致实验操作难度过大，实验现象不明显，使实验操作失败，严重影响实验教学效果。化学实验就是需要通过对形象的化学现象进行分析而了解到实验的本质。利用投影仪开展辅助教学，也是一个具有推广价值的信息技术手段，可以有效弥补传统演示实验的缺点和不足，大大提高演示教学的实验效率。教师可以利用投影仪进行微型实验，与传统实验相比，投影仪操作简单便捷，污染小，能够节约药品，具有较好的实验教学效果。
如在进行“电解饱和食盐水”实验时，投影仪可以放大实验现象，便于学生观察。通过实物投影向学生清晰地呈现阴阳两极产生的小气泡，阳极产生淡淡的黄绿色气体，因此，学生可以通过对比得出结论：阳极会生成氯气。在实验结束后滴入两滴酚酞溶液在阴极附近，会看到阴极溶液变为红色，学生得到阴极附近生成碱性物质的结论，从而直观地了解电解饱和食盐水实验。
運用数字传感技术进行化学实验的定量化展示 在高中化学实验教学中，很多化学反应都会生成气泡，通常会使用比较活塞移动的快慢、气球膨胀的快慢以及加入肥皂水后气泡产生的快慢等方法，间接表征气体产生的快慢，不易进行定量化研究。
如在进行“影响过氧化氢分解反应速率的因素”的化学实验时，学生只能根据气泡产生的快慢来分析反应速率的影响因素。但在进行“分别加入5 mL浓度12%和5 mL浓度4%的过氧化氢溶液，再分别滴入0.2 mol·L-1氯化铁溶液，对气泡生成的快慢进行分析”的化学实验时，由于对比实验现象无差异性，学生难以用肉眼对实验现象进行观察，因此，实验现象的结论为：理论上，氯化铁可以作为催化剂加速反应速率，使试管产生较多的气泡。
通过这种化学实验得到的结论难以让学生信服，甚至降低学生的学习兴趣。运用数字传感技术则可以进行定量化研究，利用压强传感器进行实验操作，可以对过氧化氢分解过程中的分解速率以及有无催化剂的气压变化情况进行准确直观分析，充分调动学生学习化学的积极性。
运用仿真化学实验室演示实验 随着信息技术的快速发展，各类教学软件越来越广泛地应用于高中化学实验教学中，如Corel ChemLab、金华科仿真化学实验室等。通过运用化学实验模拟软件，对真实的实验环境进行模拟，对整个实验过程进行逼真再现。尽管仿真实验难以直接培养学生的动手实践能力，但可以全程模拟实验原理、实验操作以及实验仪器，让学生通过模拟演示对实验原理以及实验步骤加深认识，有效激发学习化学的积极性。
此外，利用信息技术还可以模拟化学反应原理。化学反应是对微观粒子间的重新组合，由于微观粒子具有抽象性，难以对化学反应原理进行解释。通过利用信息技术可以将抽象的化学现象变得具体，使静止内容动感化。如在教学“原电池”的化学实验时，教师可以编制Flash课件，根据操作按钮对电流方向、电子流动方向、Zn失去电子转化为Zn2 等过程进行演示，便于学生理解。同时，分子运动、化学平衡的建立、化学键的生成、生成乙酸乙酯等都可以运用动画模拟进行操作。
6 结语
综上所述，高中化学实验以其丰富的内涵在化学教学中扮演着重要角色。随着科学技术的发展，信息技术被越来越广泛地应用于高中化学实验教学中。教师要重视创新化学实验，努力培养学生的观察力和动手操作能力，大大提高学生的学习效率，促进教学质量的提升。这既是新课改的要求，也是推动教育改革的必然要求。
参考文献
[1]王美娜.信息技术支持下的高中化学实验教学方法探究[D].沈阳：沈阳师范大学，2012.
[2]许颖如.现代信息技术在高中化学实验教学中的运用研究[D].上海：上海师范大学，2005.
[3]李军.为化学实验教学插上信息技术的翅膀：基于信息技术的化学实验教学的实践与思考[J].化学教与学，2014（3）：90-92.
关键词 高中化学；实验；信息技术；教学资源；网络学习；仿真化学实验室；仿真实验
中图分类号：G633.8 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2018）15-0126-03
1 前言
随着高新科技的快速发展，社会生活与工作进入信息化、科技化时代。为了适应新时期的变化，教学的模式与方式也需要引入数字信息技术。20世纪90年代，随着信息高速公路的出现，提出信息化教育的概念，通过运用现代信息技术来适应教育改革和发展的新形态，创新教学内容和方法，从根本上增强教学效果。
高中化学是一门以实验为基础的学科，当前由于受到实验教学条件的限制，实验成功率不高。因此，在新时期，要将信息技术与高中化学实验二者有机结合起来，让学生很好地把握实验规律和实验结果，全面掌握化学实验知识，从根本上提升教学效率和质量。
2 当前高中化学实验存在的问题
在进行化学实验时，首先需要进行实验设计，要求学生参照实验原理、步骤进行。但学生在实际实验中会因为各种原因使实验设计存在诸多问题，引发故障。仪器选择不正确，仪器组装顺序错误，都有可能降低实验的成功率。此外，高中化学实验教学中以验证实验为主，缺少探究性实验，难以培养学生的动手实践能力以及科学的实验操作方法，会降低学生学习化学的积极性和兴趣。化学实验仅仅是形式上的操作，只是对学生灌输知识，而没有遵循形成理论、确定结果、发散思维的方法来进行化学实验教学。教学内容也只局限在规定的实验，即学生按照事先规定好的实验来进行实验结果的验证。教师在化学实验教学中，对化学实验的功能定位不明确，没有做到切实通过化学实验来促进学生发展，严重影响到化学实验的教学效果[1]。
3 在高中化学实验教学中运用现代化信息技术的可能性
现代信息技术应用于高中化学实验教学中，可以为教师提供更加丰富的教学资源。近年来，随着互联网技术的快速发展，出现大量先进的教学资源，为化学实验教学的资源广泛共享提供了诸多可能性。网络上关于中学化学实验的视频、课件、文字资料、动画等层出不穷，尤其是经常出现在教学类的网站上。除此之外，学校也配备大量的化学实验光盘和录像，为教师和学生提供了更为广阔的空间，在教学中可以根据自己的特点来选择教与学的方式和手段。
当前，大部分高中配备了多媒体设备，尤其是校园网的建成，在很大程度上为现代化信息技术应用于化学实验教学中提供了更为广泛的可能。随着信息化教学设备的水平不断提高、种类日渐丰富，使用现代化的信息化教学设备进行教学成为不可阻挡的趋势。
在高中化学实验教学中应用信息技术，一定要注意满足学生的学习需求，并且要符合化学实验的特征，科学合理地利用信息技术，保证学生的学习效率和质量，有意识地培养学生的信息素养。信息技术不只是作为教学的辅助工具，更能起到改变教学手段的作用。在化学实验中应用多媒体计算机技术，可以有效提升学生主动学习的积极性，人机互动的方式能够为学生提供更容易接受的学习方式；使开放学习成为可能，网络学习的开放性可以让学生有效利用网络资源进行相关信息的查询，为学生自主设计实验提供了广泛的可能性；有助于学生进行协作学习，为学生提供交流经验的平台，通过互动学习不断提高信息传播的有效性高。
此外，信息技术的应用强化了理论指导作用。在传统的化学实验教学中，理论知识极容易受到教科书的影响，使理论教学缺乏完整性和系统性。而运用信息技术，可以充分揭示实验的理论内涵，更加科学地解释实验现象。
4 运用信息技术改革高中化学实验教学的优势
信息技术应用于高中化学实验教学中，可以起到优势互补、协调配合的作用，有效推进高中化学实验教学改革。信息技术不只是高中化学实验辅助教学的工具，更是从根本上改变了传统教学手段和方式。传统的化学实验教学采用的教学资源多为实验手册和教材，而信息技术可以丰富实验资源，实现各种资源的共享，学生通过虚拟操作，强化对物质和化学实验过程的整体感知，为教学提供了广泛的可能性[2]。信息技术应用于高中化学实验教学主要有以下几点优势。
1）运用信息技术模拟实验，可以很好地弥补实验教学条件不足的局限性。通过运用计算机虚拟技术进行逼真的实验操作，可以为学生进行化学实验创造一个虚拟的实验环境，同时可以实时提示和演示化学实验的关键步骤和重要实验现象。
2）高中化学课本中有一些操作性较低的实验，对于有毒且有害的实验，无法让学生进行实际操作，在一定程度上影响了教学效果。而现代信息技术的应用，可以提高学生独立思考的能力，通过模拟现实教学来增加学生的感性认知，通过无害化的化学实验来进行实验操作。
3）信息技术的应用创新了传统教学手段，将复杂的实验操作简单化，使实验更加贴近于理论框架，从本质上揭示化学实验的理论内涵，更加科学地对实验现象进行解释。同时，在高中化学实验中应用信息技术，可以让学生更加自主地进行学习，便于运用网络查询相关信息，自主进行化学实验设计，大大提升教学效率和质量[3]。
5 信息技术在高中化学实验教学中的具体运用
运用信息技术模拟化学实验错误操作 利用信息技术可以让化学知识的表达更具多媒体化。计算机多媒体集动态和静态信息操作于一身，可以化复杂为简单，化抽象为具体。教师在化学实验教学过程中的错误操作可能会带来爆炸等巨大危害，学生在具体操作时由于好奇或者疏忽，可能造成难以预料的实验事故。而计算机多媒创造了一个虚拟实验的空间，利用信息技术模拟操作，可以加深学生对化学实验中的注意事项的印象。 如在教学“氨与铵盐”这一化学实验时，教师可以让学生结合“氨与铵盐”的知识点来设计化学实验，其中包括制备氨气、收集氨气以及制取氨水；同时让学生在计算机实验室中对氨水的制取进行模拟实验。学生在操作中很可能会忽视氨气在水中会具有较大的溶解度，而直接将导管插入水中，这样就导致烧杯中的水进入大试管，出现大试管炸裂的后果，此时会因错误操作而引发爆炸。
类似的还可以利用Flash来模拟稀释浓硫酸的化学实验，让学生认识到实验操作人员误将水导入浓硫酸，致使液体溅到操作者手上的危险后果。
运用投影技术增强化学实验现象的演示效果 在进行高中化学实验教学时，部分实验由于受到周围环境变化、实验药物、实验仪器以及实验能力等各种条件的影响，会导致实验操作难度过大，实验现象不明显，使实验操作失败，严重影响实验教学效果。化学实验就是需要通过对形象的化学现象进行分析而了解到实验的本质。利用投影仪开展辅助教学，也是一个具有推广价值的信息技术手段，可以有效弥补传统演示实验的缺点和不足，大大提高演示教学的实验效率。教师可以利用投影仪进行微型实验，与传统实验相比，投影仪操作简单便捷，污染小，能够节约药品，具有较好的实验教学效果。
如在进行“电解饱和食盐水”实验时，投影仪可以放大实验现象，便于学生观察。通过实物投影向学生清晰地呈现阴阳两极产生的小气泡，阳极产生淡淡的黄绿色气体，因此，学生可以通过对比得出结论：阳极会生成氯气。在实验结束后滴入两滴酚酞溶液在阴极附近，会看到阴极溶液变为红色，学生得到阴极附近生成碱性物质的结论，从而直观地了解电解饱和食盐水实验。
運用数字传感技术进行化学实验的定量化展示 在高中化学实验教学中，很多化学反应都会生成气泡，通常会使用比较活塞移动的快慢、气球膨胀的快慢以及加入肥皂水后气泡产生的快慢等方法，间接表征气体产生的快慢，不易进行定量化研究。
如在进行“影响过氧化氢分解反应速率的因素”的化学实验时，学生只能根据气泡产生的快慢来分析反应速率的影响因素。但在进行“分别加入5 mL浓度12%和5 mL浓度4%的过氧化氢溶液，再分别滴入0.2 mol·L-1氯化铁溶液，对气泡生成的快慢进行分析”的化学实验时，由于对比实验现象无差异性，学生难以用肉眼对实验现象进行观察，因此，实验现象的结论为：理论上，氯化铁可以作为催化剂加速反应速率，使试管产生较多的气泡。
通过这种化学实验得到的结论难以让学生信服，甚至降低学生的学习兴趣。运用数字传感技术则可以进行定量化研究，利用压强传感器进行实验操作，可以对过氧化氢分解过程中的分解速率以及有无催化剂的气压变化情况进行准确直观分析，充分调动学生学习化学的积极性。
运用仿真化学实验室演示实验 随着信息技术的快速发展，各类教学软件越来越广泛地应用于高中化学实验教学中，如Corel ChemLab、金华科仿真化学实验室等。通过运用化学实验模拟软件，对真实的实验环境进行模拟，对整个实验过程进行逼真再现。尽管仿真实验难以直接培养学生的动手实践能力，但可以全程模拟实验原理、实验操作以及实验仪器，让学生通过模拟演示对实验原理以及实验步骤加深认识，有效激发学习化学的积极性。
此外，利用信息技术还可以模拟化学反应原理。化学反应是对微观粒子间的重新组合，由于微观粒子具有抽象性，难以对化学反应原理进行解释。通过利用信息技术可以将抽象的化学现象变得具体，使静止内容动感化。如在教学“原电池”的化学实验时，教师可以编制Flash课件，根据操作按钮对电流方向、电子流动方向、Zn失去电子转化为Zn2 等过程进行演示，便于学生理解。同时，分子运动、化学平衡的建立、化学键的生成、生成乙酸乙酯等都可以运用动画模拟进行操作。
6 结语
综上所述，高中化学实验以其丰富的内涵在化学教学中扮演着重要角色。随着科学技术的发展，信息技术被越来越广泛地应用于高中化学实验教学中。教师要重视创新化学实验，努力培养学生的观察力和动手操作能力，大大提高学生的学习效率，促进教学质量的提升。这既是新课改的要求，也是推动教育改革的必然要求。
参考文献
[1]王美娜.信息技术支持下的高中化学实验教学方法探究[D].沈阳：沈阳师范大学，2012.
[2]许颖如.现代信息技术在高中化学实验教学中的运用研究[D].上海：上海师范大学，2005.
[3]李军.为化学实验教学插上信息技术的翅膀：基于信息技术的化学实验教学的实践与思考[J].化学教与学，2014（3）：90-92.