信息技术与高中化学实验整合点的诊断及解决方法

丁建军　钟永江

现代信息技术对中学化学教学改革具有重要意义，那么，如何将现代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？本文将从信息技术与高中化学实验整合点的诊断及解决方法上初步探讨信息技术与化学实验教学的整合问题。

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，不仅强化了学生实验探究的意识，还进一步突显出化学实验在化学学科中的地位。在化学实验的教学过程中引入信息技术来提高化学实验的教学质量和效率，必须针对整合点进行细致分析，诊断出信息技术与各类化学实验的整合点。

● 快速获得信息

化学实验基础知识的学习是一个漫长的过程，利用信息技术的优势，使化学实验基础知识做到模块化、综合化、网络化，学生能够快速获取所需要的化学实验基础知识，初步形成实验技能。

例如，对于化学实验基础知识的学习，可以设计化学实验专题网站，让学生从试剂、仪器的正确使用，实验基本操作的规范化，重要实验操作的先后顺序，尾气处理等角度展开讨论，并根据学生的讨论将课件中的相关内容呈现给学生，增强学生的感性认识，再在此基础上提炼出完成化学实验所必备的条件。

● 改变知识的呈现形态

有些化学反应的过程是无法用肉眼看到的，理解起来相当困难，如有机化学反应的机理等。利用信息技术可以把实验过程以虚拟的方式展现在课堂上，通过这一方式可以把一些难于观察的、抽象的、微观的化学过程模拟出来，还可以把常规教学手段难以用实验演示的动态过程展示给学生，使抽象的概念变为具体形象，帮助学生去领会实验事实和掌握化学反应规律。

例如，在学习碳酸钙和碳酸氢钙的相互转化实验时，通过反应现象可以明显地看到二者相互转化的过程，通过动画模拟钟乳石的形成过程，加深了学生对化学知识的理解。在模拟实验过程中，可以把微观过程进行宏观模拟，把宏观大场景作缩微处理。例如，氢气与氯气混合均匀后在光照条件下发生爆炸的反应，由于反应迅速，需要对瞬间变化搞定格分析，这样就可以化枯燥为生动。在讲到氢气和氯气反应形成共价键时用到电子云的概念，许多学生感到难于理解和记忆。当用信息技术模拟显示核外电子的运动状态时，学生便可以直观生动地看到电子云的形成过程，理解了电子云的含义。又如，讲到硫和氮的氧化物是大气的主要污染物时，用信息技术模拟显示酸雨的形成过程和化学反应过程，向学生清楚地展示目前我国大气污染的状况。这些课堂教学中无法实现的实验过程，往往形成学习障碍，而学习障碍的存在则是化学教学难点的成因之一，信息技术和化学实验的有效整合，改变了实验知识的呈现形态，使得教学难点迎刃而解。

● 激发兴趣

激发兴趣是每个教师在教学设计中，首先要考虑的重要教学步骤之一。但是兴趣并不是学生固有的，而是通过外界事物的新颖性、独创性、需要性来满足学生探索心理的需求而引起的。信息技术的运用，易于提高学生的学习兴趣，对学生学习动机的激发有着极高的价值，从而促使学生更准确、更深入地把握教学点和难点。化学实验本身就具有巨大的趣味性，如今再利用信息技术图文并茂、声像并举的特点为学生创设各种实验情境，能使许多复杂的化学反应环境由静态变动态，由无声变有声，由抽象变具体。不仅能大大增强表现力，更能激起学生的各种感官的参与，调动学生强烈的学习欲望。

例如，在酸雨的教学中，利用多媒体把酸雨造成树木、农作物枯萎，文物古迹如石雕、塑像的侵蚀等实物场景展现在学生的眼前，让学生有身临其境的真实的感觉。这种适时适度的整合使学生耳目一新，开阔了学生眼界，激发了学习兴趣。又如，在进行每个学生实验之前，都让学生精心设计，并在网络教室内通过实验平台软件模拟实验操作，为实验做好充分准备。每一个小组的学生都经过严格的模拟训练。小组内部各成员之间进行相互观摩，指出彼此存在的问题，从而不断完善实验方案。这无疑就增强了对化学实验的兴趣，等到正式进入实验室操作时，盲目性减少了，实验成功率随之提高，对化学实验的兴趣也就更加浓厚了。

● 将知识转化成能力

信息技术与化学实验的整合在培养学生的创造力方面提供了最佳条件，它可以帮助学生寻找问题的突破口。在化学实验的复习中，重做实验和回忆实验是两种较为重要的复习方法，但是重做实验会耗费大量的物质和精力，而回忆实验则显得枯燥乏味。利用信息技术可以模拟实验，再现实验装置、实验过程和实验现象，也可以在模拟实验室里自己动手“做”实验，既提高了课堂容量，还有利于比较、加深理解记忆，达到温故而知新的目的。

近几年的高考对化学实验的考查源于教材而突破教材，体现了化学实验的创新性，考查了学生化学实验的创新能力，信息技术的运用则会有助于培养学生的创新能力。例如，实验室进行气体制备实验，考虑到某些气体会对空气造成污染，如氯气、氯化氢、二氧化硫、二氧化氮和氨气等，都要进行尾气处理。可用计算机再现常见的尾气处理装置，并提出问题：①为什么这样做？②不这样做会怎么样？③我认为还可以怎样做？其中，①和②是源于教材的知识，③是需要创新的思考。对三个问题的探讨既完成了复习任务，又培养了学生的创新意识和创新能力。之后用多媒体投影列举出常考的一些实验题型，让学生进行对比性的分析解答，学生掌握了方法就不再认为这是一个难点。

在加热氯酸钾制氧气的实验里，在给固体药品加热时，应使试管口向下倾斜，氧气收集完后，应先移出导管再熄灭酒精灯，如果错误，则后果如何？通常的做法是，老师告诉学生答案，出现冷凝水回流，试管炸裂的现象。再如，氢气还原氧化铜时先加热后通氢气、稀释浓硫酸时将水加入浓硫酸溶液中，老师通常都会反复强调后果的严重性，但学生机械地记忆印象往往不深。用计算机模拟上述实验，弥补了老师和学生不易直接进行实验且通过老师语言描述也难以到位的不足，从而培养学生运用所学知识进行正确实验操作的能力。

● 增强系统训练

系统训练也是对学生实验知识进行巩固的常用方法，在新授课或者复习课中，均可利用信息技术满足不同层次的学生在不同学习阶段的需求。例如，在课前将相关知识改编成一些小题目输入题库系统，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。

在高三综合化学实验题的总复习教学中充分利用信息技术的优势，运用虚拟化学实验室中丰富的化学教学素材编辑课件，将信息技术应用与学生实验探究相结合，使学生掌握化学实验基本原理、实验仪器的使用范围、实验仪器的正确组装、正确的实验操作方法等知识并进行探究性实验设计。探究性实验只给出课题研究的要求，在教师指导下由学生自己确定实验原理、选择实验仪器、制定实验方案、探求未知结论，充分发挥信息技术的优势，努力营造有利于学生自主学习的环境，现代信息技术优化了化学实验“教”与“学”的过程，增加了学生进行系统训练实验操作能力的机会，有利于学生终身学习与发展能力的培养，对全面推进素质教育具有重要意义。

● 增大信息量

建构主义理论认为学生是信息加工的主体、知识意义的主动建构者，教师是学生主动建构意义的帮助者、促进者,信息技术与化学教学的整合，不仅仅是一种教学方法的更新，更重要的是把丰富的信息资源引入到化学教学活动中，合理、机动地运用信息技术，把学习空间还给学生，给学生提供视觉和听觉感受，丰富学生的想象，有效地培养学生自主学习、主动发展的意识和能力，充分挖掘学生的创造潜能。化学实验文本中的一些信息，孤立地放在书本的一处或者几处位置上，有时很难让学生体会到它的作用和妙处，如果通过信息集成功能，把他们放在课件的同一位之下，就会方便学生的对照比较，很容易感悟并进行知识的建构，使学问渐长、能力提升。

高中化学有很多涉及到实验设计原则、方法和技巧的实验，可以进行科学归类，如常用仪器的使用方法，化学实验基本操作，常见气体的制备，收集气体的方法，化学物质的分离、鉴别和检验，常见离子的鉴别和检验，常见有机化学反应关系等，都可以利用信息技术在有限时间内增大课堂的信息容量。给学生提供大量信息的目的不是强迫学生去机械地记忆，而是让学生从众多信息中学会筛选有用信息，构建自身的知识体系和网络，并逐步形成实验设计能力。另一方面，充分利用信息技术的优势，利用网络或虚拟实验室等软件主动检验自己的实验设计能力和实验操作能力，并根据检验结果，不断弥补不足。信息技术在增大信息量方面的优势是其他手段无法比拟的。

化学是一门以实验为基础的科学，因此应注意凡是能通过实验展示的现象和短时间能够实现的实验一般不选用多媒体来代替；一切能够用实验研究的问题就不要脱离实验，因为实验的教学功能是任何手段替代不了的，学生在实验中所经受的思维、操作、分析、观察能力的锻炼，实验中情绪、意志、毅力等品质的形成只能通过实验来实现。

在信息技术与高中化学实验整合的过程中，针对不同类型的整合点，要选择合适的信息技术手段解决整合点的困难。影响化学实验教学质量和效率的因素是多方面的，如何通过信息技术和化学实验的整合来提高学生的学习质量和效率，并非一件轻而易举的事情。在实验教学设计过程中，最好是能够找到学生的一些直接体现学习质量和效率的行为特征，使得我们可以通过调整这些特征来改变教学质量和效率。我们只有积极行动起来，用现代化教育理论武装自己的头脑，努力提高自己的信息素质，适应信息时代对教师的素质要求，才能发挥学生的主动性，提高教学质量和效率。