信息技术与化学实验教学的整合策略

　　化学实验是化学教学中的重要实践活动，是培养学生创新思维的重要方法和手段。尤其是新课程高中化学在实验内容、实验要求、实验探究方法等方面发生了一系列的变革，不仅在各课程模块中强化了学生实验探究的意识，还专门设立模块六《实验化学》，进一步突显出化学实验在化学学科中的地位。信息技术与学科课程的整合已经成为教育技术领域研究的一个热点问题，也是现代教育技术应用于教育实践的一个主要形式。那么，如何将信息技术与化学实验教学相结合，提高化学实验教学的有效性？本文以人教版模块六《实验化学》的教学为例，探讨信息技术与化学实验教学的整合策略。
　　
　　信息技术与化学实验教学的结合点
　　
　　1.拓展实验视野
　　《实验化学》模块的课程目标中明确提出“了解现代仪器在物质组成、结构和性质研究中的应用”，同时，在教材中设置了“科学史话”、“科学视野”等栏目，介绍了古往今来的一些科学家的故事以及国内外有关绿色化学工艺方面的最新成果、光谱分析发展简介等。若利用信息技术将这些内容更生动地展示给学生的话，不仅可以有效地激发学生的学习热情，而且可以让学生更深刻地认识到化学与科技发展、与人类生活的密切联系，增强主人翁意识、参与意识和决策能力。
　　
　　2.回顾实验知识
　　模块六《实验化学》是在必修课程和其他各模块的实验基础上为满足学生的不同需要而设置的，是高中阶段实验内容和实验要求的拓展和延伸。尤其是必修1的主题2“化学实验基础”与模块六的主题1“化学实验基础”有很多关联之处。对于学生已有的实验知识，教师可让学生运用计算机中教师预设的课件进行自主学习，满足不同层次的学生的需求；也可在课前将相关知识改编成一些小题目输入电脑，题型可以是选择题、判断题，甚至可以是模拟操作题。课堂上让学生独立完成，教师则通过网络及时、全面、准确地了解学生的学习情况，适时调整教学过程，增强教学的针对性，提高教学的效率。
　　
　　3.开展专题研究
　　随着新课程的实施，研究性学习也已进入课堂，在新的《普通高中化学课程标准》中“实验化学”模块提出了9个化学专题实验研究，每个专题都包含有“拓展研究”、“问题与讨论”等栏目，对于其中的一些开放性的探究实验，如“市售Vc片相关性质的研究”、“日常洗涤或消毒用品的相关研究”，学生都可以利用网络获取大量的信息，并进行协作探究。
　　
　　4.引入数字实验
　　数字化实验是以计算机及传感器为核心器件的实验体系。《实验化学》在“科学视野”中首次介绍了应用传感和数码技术研究实验的过程。在课堂教学中，教师可让学生将传感器技术、计算机技术、通信技术应用于化学实验，尤其是学生的探究性实验，有效地降低了化学实验的难度，提高了实验的精确度，拓展了实验的内容，激发了学生实验的兴趣。
　　
　　信息技术与化学实验教学整合的四种模式
　　
　　根据信息技术与化学实验教学的结合点，可将信息技术与化学实验整合的教学模式分为以下四种类型。
　　
　　1.信息化接受式的教学模式
　　主要流程如图1所示。
　　
　　示例：《实验化学》第一单元《从实验走进化学》中，“保证实验安全”等内容的教学可采用信息化接受式的教学模式。首先，教师可播放一些国内外的实验或生产事故的录像，引出问题“安全是实验的先决条件，如何预防实验伤害事故的发生”。然后，让学生从试剂、仪器的正确使用、实验操作的规范化、实验操作的先后顺序、尾气处理等角度展开讨论，教师可根据学生的讨论将课件中已有的相关内容播放给学生看，增强学生的感性认识，并在此基础上提炼出安全完成化学实验所必备的条件。最后，教师让学生将一些易错、易忽略的基本操作进行实战演练。
　　策略：课前教师根据教学内容和学生的特点，选择适合的资源制成课件，并在课堂上演示课件内容。课件设计的重点在于解决化学实验中的难点和盲区。如：对于现象不明显的实验，可利用计算机模拟将“现象”放大；做微型实验时，可利用投影设备将“现象”放大；对于严重污染、较危险或在一般实验室条件下难以完成的实验，可利用多媒体来演示或播放录像；模拟错误的实验操作，起到反面教材的作用等。
　　
　　2.数字化实验的教学模式
　　主要流程如图2所示。
　　示例：《实验化学》中，实验3—4“酸碱滴定曲线的测绘”可以让学生利用pH传感器和数据采集器测定和记录酸碱中和滴定过程中pH的数据，并用计算机将数据进行处理，同时画出相应的滴定曲线。
　　策略：数字化实验与传统实验方法并不冲突，关键在于教师指导学生如何将两种方法有效结合，取长补短。教师应鼓励学生使用温度传感器、压强传感器、pH传感器等传感设备进行实验，解决传统化学实验方法难以解决的问题。运用数据采集器和计算机的数据处理功能，可以有效降低数据记录和数据处理的难度，教师应引导学生将更多的精力转移至实验方案的设计、实验数据的分析等环节，以期在实验设计和实验能力上有更多的创新和突破。
　　
　　3.信息化自主式的教学模式
　　主要流程如图3所示。
　　示例：《实验化学》第三单元中，“物质的检验”等内容可采用信息化自主式的教学模式。首先，教师设置问题情境引入课题。然后，让学生根据课件内容及自己的知识水平进行自主学习，完成相应的实验习题，并通过实验解决具体的问题。最后，让学生将自己的学习成果或学习过程中的体会与全体同学进行交流，教师进行评价和指导。
　　策略：教师在课前根据教学内容、教学目标以及学生已有的知识水平设计网络教学课件，并在课前要求学生明确学习的主要内容和目标。设计教学课件时应注意：（1）主干清晰，交互性好，便于学生的学习和使用；（2）超链接的导航性好，便于学生根据学习所需时间以及学习所具备的知识条件进行拓展；（3）超链接的设置应有一定的选择性，不是越多越好，必须围绕教学的中心内容适当展开；（4）充分利用化学虚拟实验室的功能，为学生的实验操作、实验设计提供平台。另外，在学生自主学习的过程中，教师应对学生的学习进行监控，适时地对学生的学习方向进行引导，对学生学习过程中出现的困难进行指导，对学生的学习能力进行评价和激励。
　　
　　4.信息化探究式的教学模式
　　主要流程如图4所示。
　　示例：《实验化学》第四单元中，实验4—5“综合实验设计实践”等内容可采用信息化探究式的教学模式。每个学生可以根据自己的兴趣确立大致的研究方向，如“气体的喷泉实验装置设计”、“巧用Y型管进行微型实验设计”、“巧用生活中的物品自制实验仪器”，通过上网查阅资料、分析资料将研究的课题进一步明确、细化，并且自愿组合成研究小组，制定研究计划。教师对课题的大小、可行性进行评估，并提出建议。每个研究小组按照计划分工合作，提出假设并设计实验方案，在通过理论的检验论证后进行实验检验。学生在不断的实验中总结经验，最终形成实验成果。
　　　
　　策略：由于信息化自主式的教学模式与数字化实验的教学模式相比，给教师带来的最大困扰是其“多样性”。所以，在信息化探究式的教学模式的教学中，教师应对这些“多样性”多加关注。（1）每个合作小组的研究课题不同。教师要关心各小组的研究进程、研究方案，尤其是实验方案的设计，应从实验的可行性、科学性、简约性等角度对学生进行指导。（2）每个合作小组的实验内容、实验时间不同。不同的实验内容所需的仪器、试剂有所不同。教师应对每个课题小组的实验了然于胸，尽可能作好统一安排。（3）评价角度的不同。不同的课题小组研究的方案和过程不同，教师在最后的集体讲评中，应列举不同的研究方案，从不同角度进行评价和总结，比如，如何对信息资料进行表征解析、如何处理和分析实验数据等。
　　学生操作、观察、分析、协作等能力的锻炼和提高，情感、意志、毅力等品质的形成都离不开实验过程的锤炼。因此，不能因为信息技术的融入而淡化了“实验检验”的环节，信息技术的应用要讲求适时、适用和适度。