信息技术在化学教学中的应用研究

◆刘桂军 盛丽英

本课题主要研究的是利用信息技术帮助学生理解化学微观概念和原理，把原来微观的概念形象化，将完全靠想象的化学原理可视化，从而建立微粒观；模拟化学教学中难以完成的实验，使学生在创设的情境中理解并深化知识，引导学生自我学习，使其成长为一个有学习能力的人。

传统的“五个一”（一块黑板、一支粉笔、一张嘴、一本教材、一本教案）加上有限的化学实验演示的教学方法，在信息时代的今天，已经不能满足现代教学的需求。信息技术作为现代教学手段是对传统教学手段的有益补充。下面，笔者就信息技术在化学教学中的应用谈谈自己的一些尝试和思考。

1 利用信息技术帮助学生理解化学微观概念和原理[1]

化学教学作为义务教育阶段最后一年开设的一门学科，由于概念较多，对于初学者来说造成了一定的障碍，有些学生因为不理解化学概念造成后续学习的困难。对于微观领域比较抽象的化学概念，单靠教师的语言讲解难以让学生理解，借助多媒体处理和转化信息，可以帮助学生自主形成化学概念。

例如在帮助学生建构微粒观的教学中，教师充分借助多媒体。学生的世界首先是看得见、摸得着的宏观世界，因此，他们在认识事物时更多地依赖于自己的所见所感，不容易从微观的角度去认识物质。教师在一开始引入微粒的概念时制作了一段视频，就是从浩瀚的宇宙开始搜索追寻一个微粒，从宇宙到地球，从地球到亚洲，从亚洲到中国，从中国到北京，从北京到东城，从东城到学校，从学校到一个人，从一个人到一只手，从一只手到一个细胞，从一个细胞到一个个分子，让学生感知对于物质的认识就是这样：从看不见的猜想假设一直到看得见的仪器检测，这就是认识微粒的发展历程。学生也初步理解了物质是不连续的，是由微观粒子构成的。

接下来学习分子、原子的概念，学生也不能想象出各种微粒的微观结构，就造成概念形成的困难，对进一步学习物质构成（哪些物质由分子构成，哪些物质由原子构成）造成障碍。借助画图软件，把微观分子、原子变成看得见的分子、原子模型，并且借助球棍模型使之立体化，学生就很好地理解了概念。

在学习微粒的性质时，大部分教师采用实验探究的教学方式引导学生理解微粒的性质，在此基础上又融进了多媒体的使用。例如在学生分析实验现象推测出微粒的性质后，利用动画模拟了蔗糖溶解的过程以及酒精和水混溶的过程，加深了学生对于微粒性质的理解，进而又播放了视频“金原子的超显微结构”，学生可以直观地看到金原子之间有间隔，原子在不断地运动，让学生对自己的分析确认无疑。

如何检测学生有没有真正建立微粒观呢？设计一个想象力比赛活动，就是把“物质及其变化”中分子、原子的行为通过类比的方法表现出来。为了激发学生的想象力，用爱因斯坦的一段话作为活动的前言：“当1919年日蚀证明了我的推测时，我一点儿也不惊奇。要是这件事没有发生，我倒会非常惊讶。想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界上的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。”学生的表现超乎预期，他们借助语文中的文言文写了“两小儿辩水”，解释宏观上水由氢元素、氧元素组成，微观上水分子由氢原子和氧原子构成，用数学中的图形变化类比化学变化，用英语中的单词重组类比化学变化，用音乐中音符重组类比化学变化，等等，这些都充分证明了学生已经建立了微粒观。

建立“宏观—微粒”的认识对于学生学习化学符号做了很好的铺垫，这让学生在看到一个个符号时能联想到宏观物质，能想象出微观结构。所有的符号不再是单纯的符号，而是有宏观、微观两个角度的指代意义。学生初步建立“宏观—微观一符号”相联系的思维方式后，继续用这种思路学习化学方程式。

例如先演示氢气燃烧的实验，让学生建立宏观事实，接着引导学生画出反应物和生成物的微观示意图，再用多媒体展示动画，揭示氢气燃烧的微观实质。在此基础上，学生很容易用符号表达出化学反应，化学方程式也就很容易写出来了。进而用相似的方法，学生可以写出水通电、氢氧化钠和硫酸铜反应等其他反应的化学方程式，这让化学教学不再是像英语学习一样单纯的记忆，这也为学生后续学习化学奠定了扎实的不可或缺的基础。

微粒观的建立让教师在后续教学中深深感受到它的价值和意义。在学习溶解过程以及酸碱中和的实质时，学生很容易描述出微观过程，这有力地证明了微粒观已经深入学生的认识观，这样好的教学效果是应用信息技术最成功的体现。

高中阶段也有一些化学原理适合借助多媒体进行学习。例如在学习化学平衡时，学生不能理解可逆反应自身的特征，对可逆反应不能进行到底，认为完全是外界原因造成的；也不能理解动态平衡的含义，认为“可逆反应达到平衡时，反应就停止了”。利用3DMAX制作了课件，将反应物、生成物的分子融合在一起，各物质的分子数目都在变化。为了让学生更清楚地看到过程，将反应物、生成物的分子分开，设置时间，第一秒反应物分子减少得多，增加得少，生成物的分子增加得多，减少得少；直观看到的是反应物分子数减少，生成物的分子数增加。与学生观察到的实验现象吻合，即生成物的浓度不断增加。但通过上述媒体展示，学生感知了逆反应的存在，只是正、逆反应速率不同。接下来的动画是第二秒、第三秒……，正反应速率在减小，逆反应速率在增大，到了某一时刻反应物和生成物都是减少分子数等于增加的分子数，即正、逆反应速率相等，反应物、生成物的浓度都不再发生变化。学生理解了化学平衡状态建立的过程，认识了化学平衡状态的特征。课件也获得了北京市一等奖，全国优秀奖。

2 利用信息技术模拟化学教学中难以完成的实验[2]

化学教学中有相当一部分实验，可能由于反应物或生成物有毒、有味，或是由于有危险，无法在课堂上直接演示。可以通过多媒体动画模拟相关反应，或者教师将有关实验录制好在课堂上给学生播放视频。如讲空气成分的测定时，动画模拟拉瓦锡的实验，通过抓取细节和多角度分析科学家实验，探究其中的科学方法，引导学生学会分析实验原理和误差。接下来让学生设计实验，测定空气中氧气含量时，学生就在拉瓦锡实验的启发下设计了几个实验方案，其中一个和书上的实验设计大同小异。可见，形象的动画让学生真正理解了实验原理。

在金属资源的利用和保护课题中，从常见铁矿石中提炼铁的原理是本课题的重点。由于一氧化碳有毒，课堂无法完成实验，单纯画图讲解学生分析理解起来有一定障碍。利用多媒体动画模拟一氧化碳还原氧化铁的实验，之后播放高炉炼铁的视频，接下来按反应原理和反应条件→实验装置→实验顺序→尾气处理这一主线来组织学生分析、讨论，并将它与炼铁生产的主要化学反应原理结合起来，学生分析得头头是道，因为他的头脑中有了具体的表象，也就很容易认识化学原理对实际生产的指导作用。

除此之外，化学实验中的一些错误操作，如浓硫酸的稀释，若将水注入浓硫酸中就会引起液滴飞溅，以上这些只能靠教师讲其错误原因，以及错误操作可能带来的危害，却不能用实际操作实验证明，否则会造成危险。使用Flash动画模拟这些实验的错误操作，还可将步骤分解，放慢动作，不仅把错误的原因演示清楚，而且可以渲染气氛，学生看后印象深刻，加深对错误原因的理解。除此之外，初中化学教学中像倒吸现象、加热时试管炸裂的可能原因、酒精灯的错误使用都可以借助动画模拟，让单纯的讲解变得形象生动，一定程度上也激发了学生的学习兴趣。

3 利用信息技术引导学生自我学习[3]

现代社会是一个学习型社会，每个人都需要根据工作或生活的需要不断地自我学习，从而完善和提高自己。化学课堂教学也是有限的，在计算机多媒体网络环境中，教师可以指导学生查阅资料。如在化学元素与人体健康时，为了让学生更多了解某些元素（如钙、铁、锌等）对人体健康的重要作用，懂得一些生活常识，教师指导学生运用多种手段（特别是网络）查找资料，运用比较、分类、归纳等方法获取有用信息，与他人进行交流和分享。

除此之外，学生还可以根据自己的知识和能力层次，在网络上自主选取适合自己的化学知识和学习方式来进行学习，这样既有利于成绩好的学生超前学习和竞争性学习，发挥其钻研学问的积极性和主动性，充分发展个性特长，锻炼和提高自学能力，也能让学习弱的学生根据需要选取适合自己的多媒体信息补充落下的知识或者理解不深入的问题。例如学习好的学生可以查阅自己感兴趣的或者是更深层次问题的详细信息，从而深化对知识的理解，也可以在网络上学习共享的资源像哈佛课堂实录，扩充自己的知识和眼界；学习弱的学生可以选取网络上的视频片段，重新对化学某模块知识进行学习，加深理解的同时自学能力也会逐步增长。

以上是笔者在教学中运用信息技术促进教学的一些尝试和思考，如何运用信息技术优化考试评价体系是思考的下一个问题。

[1]祖建方.论信息技术在化学教学中的应用[C]//中国化学课程网.福建省高中新课程教学观摩及教学研讨会论文汇编.2007.

[2]刘小军.信息技术与化学教学整合之我见[J].新课程:教育学术,2011(7).

[3]初中化学课程标准解读[M].北京:人民教育出版社,2013.