高中化学实验应用信息技术手段的研究

徐益平

一、引言

应用信息技术完成高中化学实验，是对高中化学教学的有益探索，通过这种智慧化的教学模式，不仅解决了在化学实验开展中一直存在的设备、时间不够用等问题，提升了课堂的教学效率，还能使化学实验更高级直观、吸引学生的学习兴趣，营造良好的化学实验氛围。

二、在高中化学实验教学中应用信息技术的重要性

(一)模拟实验环境

在高中化学的教学中，受很多因素影响，有的化学实验无法在课堂上开展。首先，很多化学实验具有很强的专业性，需要大型的化学设备，完全真空或者密闭的化学实验环境等，利用学校已有的教学设备不能很好地完成。其次，很多发生反应的化学实验现象，受温度、湿度、反应条件等要素的影响，需要很充分的前期准备，不能随时为学生进行实验展示。最后，高中阶段很多化学实验具有一定危险，比如有些化学反应会产生有毒有害的物质，威胁学生的生命安全，不适宜在课堂上完成。高中阶段学生对化学知识的掌握还不够完备，对很多实验的注意事项不够了解，在出现危险时也不能尽快地做出反应，教师的个人精力是有限的，不能对每个学生进行全方位的关注，化学实验的开展受到了阻碍。基于此，信息技术在化学实验教学中的应用能有效地解决这些问题。借助互联网，能够更好地模拟不同的高中化学实验环境，不但能够在网络上选择各种实验器材、调节温度压强无菌等实验室数值参数，还能利用电子实验室，学生通过点击鼠标，就能完成各种实验，为学生模拟了真实的实验环境，避免学生在实验中发生危险。

(二)展示化学实验

学校提供的化学实验器材种类和数量有限，很难保证每个学生都能亲手进行实验操作，使得高中化学实验课堂的效果大打折扣，同时高中课堂上很多实验是以小组合作的方式完成的，这样的实验模式，大多也是由小组中动手能力强的学生完成，一旁观察的其他学生对很多实验中的操作流程并没有很深的感悟。另外，很多化学实验只有一次机会，所产生的实验现象转瞬即逝，学生一旦注意力不集中，就会造成不可挽回的损失。不同的学生化学知识掌握水平以及动手操作能力也不同，对同一实验可能得到不同的结果，甚至出现实验失败的情况，学生并不能得到和掌握正确的化学知识。这时，就需要教师探索一种为学生正确展示的方式，使学生对化学实验有全方位的分析观察，完成相关化学知识的学习和掌握。应用信息技术就是最直观、最有效的一种方式。通过放大镜和投影等工具的功能，将教师的实验操作或者是化学实验现象进行放大，使每个学生都能更清楚地观察到实验现象；同时录播等形式，也可以为学生提供回顾与复习课堂实验的机会；也可以在大屏幕上展示一些学生优秀的实验做法，对实验的各个环节也可以进行慢放快进和自由选择，这为高中化学实验的展示提供了诸多便利。

(三)创新教学方式

在传统的高中化学实验课堂上，有以下几种实验方式：其一，由于没有合适的化学实验环境或者化学实验设备，教师进行口头描述，发挥学生想象力，通过对文字的理解，在大脑中完成对实验的操作和理解，这不利于学生真正地进入化学实验的相关情景，以及从实验中推理和总结出有关的化学反应方程式；其二，由于化学实验的设备和化学实验教学安排的时间有限，组织大家利用一组化学实验设备，进行小组实验，这种实验方式虽然能够有效节约课堂时间，但不能保证每个学生的参与，不能达到很好的实验目的；其三，对一些小实验，每个学生都可以自己动手完成，有利于发挥学生的主观能动性，但是时间有限，教师不能对每个学生的操作进行针对性的指导、纠正，很有可能导致实验的失败或者风险的发生。因此，信息技术在化学实验中的应用就显得尤为重要，这是对高中化学实验教学的创新，丰富了教学模式，为实验教学和学生实验操作的学习提供了更多可能性，能够很好地帮助学生完成化学实验学习目标，提高化学实验课堂的教学质量和有效性。

三、信息技术手段在高中化学实验教学中的应用策略

(一)利用信息技术进行实验展示

在高中阶段，进行化学实验的主要目的是通过对化学实验现象的观察，或者对得到的化学实验数据的分析处理，完成对化学反应的证明或者得出化学实验规律或者化学方程式。但是有些高中化学实验受条件影响无法在课堂上完成，不利于化学教学内容的开展，因此，教师借助信息技术对实验进行展示，让学生充分观察到实验现象是非常必要的。对一些有危险或者不易在课堂上操作的实验，教师可以借助网络教学平台为学生展示相关的专家的视频实验资料，使学生更直观地观察实验现象，加深对化学知识的理解，同时还可以借助一些动态化的课件为学生展示实验的操作流程，让化学实验课堂更有趣。

在化学实验中存在一些定量实验，教师在课堂上很难对这个量进行有效把控，这时可以应用信息技术展示。比如，在进行“影响过氧化氢分解反应速率的因素”的化学实验教学时，学生需要通过实验得到影响分解反应速度的因素，在实验中主要的观察依据是气泡产生的快慢。倘若直接让同学在实验中观察气泡的快慢，有些过于抽象，学生很难看到不同定量下气泡的频率，特别是当变化不明显，区分不大的时候，这就使学生很难得到相应的结论，达到对相关化学知识的理解和应用。为了切实提高高中化学实验的实效性，教师应该充分利用信息技术手段，对该化学实验进行定量化的实验展示。压强传感器就是非常有效的信息技术手段之一，通过对压强传感器的应用，能够更直观地对过氧化氢分解过程的分解速率、无催化剂的气压变化情况进行呈现，为学生提供更真实和准确的实验数据，学生在对实验数据的分析研判和总结中能更好地得到结论。这就让学生对化学教材中的描述，有更立体的观察和更深入的理解，了解不同条件下，过氧化氢的分解变化。通过信息技术完成对高中化学实验的展示，使得化学实验不再受实验场所和实验器材的限制，能够更好地开拓学生的视野，为学生提供丰富的教学资源。

(二)利用信息技术优化实验效果

在高中化学实验进行的过程中还存在不足，严重影响着高中化学实验效果的取得，使高中化学实验教学大打折扣。首先，教师在课堂上进行实验展示时，受学生较多、实验设备较小、实验现象也不一定明显等因素影响，不能保证每个学生都能细致观察到，特别是对坐在后排的学生来说，但是如果让学生都到讲台周围，容易造成安全隐患，也不利于实验的开展；其次，学生自己亲手操作实验时，由于学生并没有相关实验经验，对在实验过程中出现的问题并不能及时发现和处理，一方面容易造成安全隐患，另一方面也会影响实验效果，同时，每个学生由于操作规范性和操作方式的不同，对实验的完成度或者得到的实验现象也不相同。因此，教师应该借助信息技术对实验效果进行优化，为学生放大展示正确的实验现象和实验操作方法，规范学生的实验操作，对正确的实验效果进行分析和解读。

比如，在进行“电解饱和食盐水”的化学实验教学时，教师就可以借助投影仪等信息技术设备，对实验现象进行投屏展示，放大微观的实验现象，辅助学生进行实验观察。在实验的过程中，会产生这样的现象：在阴极阳极两极的地方，会出现很多小气泡，由于数量和大小的限制，教师如果按照传统的教学方式在讲台上进行展示，学生很难看到气泡，影响学生的观察效果，但是通过投影仪在屏幕上的放大展示，就能打破课堂上的距离限制，放大实验现象。同时学生也会观察到阳极产生的气泡是一种黄绿色的气体，在教师的引导下，就可以初步得到以下实验结论：电解饱和食盐水的过程中，阳极处会产生氯气。在实验进行的过程中，引导学生观察阴极又有什么特点。教师可以在阴极滴入适量酚酞溶液，让学生观察，学生发现溶液马上变为红色，根据已有的化学知识储备，碱性物质遇到酚酞溶液才会变成红色，这就说明在阴极的附近产生了碱性的化学物质。在高中化学课堂上，教师借助信息技术手段，有利于放大实验现象，优化实验效果，进而达到对实验现象更细致、更直观的观察。最后还可以将这一实验过程利用信息技术进行动态还原，借助动画特效进行展示分析，使抽象的内容更直观具体。

(三)利用信息技术提供丰富的实验资源

由于高中化学课堂的教学时间，以及化学教材对实验教学内容的展示都是有限的，对有些高中化学实验，教材缺乏完整的实验介绍和实验分析，这就需要教师借助信息技术对其进行延伸和拓展。有些化学实验需要耗费很长时间，需要延长时间、提升实验条件的难度而得到实验结果及规律，这种实验在条件有限的化学课堂无法完成，此时教师就可以借助互联网寻找同类型实验的纪录片，通过剪辑播放，让学生感受到化学现象的变化，同类型的实验中有相同点和不同点，需要对同类型的实验进行综合分析，而且在进行一个化学实验时，可以参考同类型的实验，通过互联网可以迅速匹配需要的教学资源，完成知识体系的构建。我们在课堂上能够完成的一般是比较基础的、可操作性强的实验，但是对学习高中化学学科而言，这是远远不够的，而且基于不同学生的个性化发展需要，一些化学能力较强的学生需要知识的拓展，这时，就需要利用信息技术寻找有关的拓展实验，增加学生的知识储备。

比如，在进行“保护大气环境”相关化学内容的学习时，教师会通过实验让学生了解一些和化学有关的环境保护和环境污染问题，但是这样的实验不可能在教室中完成，一方面是实验要求高，另一方面实验会破坏环境。比如，在进行“化学工业排放有害气体对环境产生大气污染的危害”实验时，教师就可以通过多媒体进行展示，在网络上找到烟囱冒出伞状白烟以及雾霾形成等实验视频，引导学生了解化学用品的不合理使用造成的大气污染，为环境带来的负担。这种方式打破了时间和空间的限制，实现了教学资源的共享和教学阵地的拓宽。教师借助信息化教学技术，可以更好地为学生搭建化学实验教学库，为学生搜索更多拓展实验或者相关的实验动态模型展示，扩宽学生的知识。信息技术能够跨时空地实现教学资源的置换，在高中化学实验教学中，借助信息化教学手段，有利于提高化学实验的教学效果。高中化学课堂不仅是学生施展自身才华的平台，更是学生发现化学奥秘，进行化学学习的有效媒介。所以，教师要通过信息技术，优化化学实验课堂教学方案，调动学生进行化学学习的主观能动性，切实提升课堂教学效果。

(四)利用信息技术进行情境化教学

对高中阶段的学生来说，吸引其学习兴趣，主动地参与到课堂中，对提高课堂的学习效率，提升高中化学的教学效果是至关重要的。高中化学实验，往往会给学生带来很大的压力，一方面，在实验前教师会为学生讲解很多注意事项，包括安全事项以及操作事项，让学生明确此次实验应该通过怎样的操作流程、观察到怎样的实验现象，从而得到正确的实验结论，学生就会有很强的任务性；另一方面，在实验过程中，学生总是注意力高度集中，精神紧张，担心在实验中出现风险或者导致实验失败，使本该有趣的实验课变得枯燥乏味，这时，教师就可以利用网络信息技术，为学生创建相应的教学情境，在不同的实验课堂上通过PPT背景图片和背景音乐的更换，将学生带入相应实验场景，帮助学生舒缓压力，在情境化教学中更好地展开化学实验，如播放实验现象的音效，有助于营造生动的课堂氛围。

高中化学是一门以实验为基础的学科，在教学内容安排上，许多理论知识都是可以通过实验得到的，很多实验又可以应用到生活中，在生活的场景中进行验证，这时，教师就可以通过情境化教学，很好地引领学生实践。比如，在进行“稀释浓硫酸”的相关实验内容时，教师就可以为学生设置化学实验室的PPT背景，进行实验时，也可以把实验进行过程中的音效播放给学生，让学生能够对高中化学实验有更深刻的感受。也可以创设相关的高中化学实验教学场景，让学生在情境化的教学中完成对实验现象的关注和对实验结果的分析总结。同时还可以为学生展示错误的实验方式，对学生起到一定的警示作用，防范实验风险。如通过播放Flash动画，模拟如果将水和浓硫酸的顺序倒置，将水导入浓硫酸中，这时动画就会展示液体溅出将卡通人物的手烫伤，趣味性的情节有利于加深学生对知识的印象。通过信息技术，能够将学生带入到不同的高中化学实验场景中，激发学生的想象力，辅助学生的分析和记忆，在今后遇到类似的场景时，能进行化学知识的复习，对场景的记忆要远比对理论知识的记忆更方便直观，这种方式有助于提升高中化学实验的质量和效果。

四、结语

综上所述，在高中化学实验中应用信息技术是非常必要的，只有做到化学实验与信息技术的有效融合，才能使化学实验的教学得到创新，让化学实验更生动和有效，使学生更直观地观察到更多的化学现象，既安全又高效。教师应该通过对不同化学实验课堂的实践进行分析，探索出将化学实验与信息化技术融合的更多更好的教学方式。