利用信息技术如何提升实验教学有效性——以高中化学为例

甘肃省平凉市庄浪县紫荆中学 邵国建

高中化学实验教学涉及的设备、活动安排等因素，是制约教学的因素。由于化学课程时间有限，如果每个实验均为学生设置实践活动，会出现课时不足的问题。以信息技术作为化学实验教学的辅助手段，打造真实场景，引导学生学习实验知识，有助于学生能力的塑造，可以提高学生对知识学习的把控程度，对学生学科素养的形成意义较大。

一、加强与多媒体技术结合

在高中生学习化学实验内容时，教师并没有采用理论教学的方式，或直接展示实验操作过程，而是通过信息技术营造真实的学习情境，引导学生感受实验活动的氛围，引起学生参与学习活动的积极性。在高中化学实验教学中，学生能否主动参与活动，直接影响学生对知识内容的学习效果。学生在主体意识驱动下学习实验内容，可以形成较强的学习能力。教师在化学实验教学期间，给予学生关键元素，让学生自主探究：在教师设置的情境下研究化学实验各操作步骤的内容。

在制取蒸馏水实验中，教师为让学生更好地掌握化学实验知识，熟悉蒸馏水制取的流程，给学生播放实验操作的视频。学生通过观看视频，经过归纳与总结，知道制取蒸馏水的具体步骤，对每个步骤的操作事项有深入的认知，会自觉规范实验动作。教师利用多媒体设备向学生播放化学实验操作视频，利用视频引导学生将关注点聚焦在实验操作上。学生会规范行为，严格按照要求进行实验。在高中化学实验教学中，以多媒体技术作为丰富教学内容的一种手段，便于学生全身心地投入到学习活动中。

在制备蒸馏水的实验中，实验目的是让学生掌握蒸馏实验操作技能，学会装配仪器的方法，可以按照流程制取蒸馏水。蒸馏法在实验室中应用较为广泛，是实验室用水制取的主要方法，通过对原料水进行蒸馏的操作，最终得到蒸馏水。在实验室中，蒸馏水器常用小型玻璃材质的容器，或者使用大型铜制蒸馏器。材质不同，带入蒸馏水内的杂质也存在区别。使用玻璃材质的蒸馏器获得蒸馏水，其中钠离子较多。铜质蒸馏器进行蒸馏水制取工作，蒸馏水中铜离子居多。微量的冷凝器材料成分、少量液态水可能进入蒸馏水中，因此一次蒸馏水可以作为一般分析使用。水具备沸点低的特征，选择蒸馏的方式，可以将水内杂质排除，最终得到蒸馏水，这些是学生通过实验课程学习，可以获得的信息。选择多媒体技术作为制取蒸馏水实验的辅助手段，让学生在学习蒸馏水制取知识时，更好地了解蒸馏水制备过程，通过多媒体技术引入的影像，对制备流程有较深的印象，快速熟悉蒸馏水制取流程，根据制备目的在较短时间完成整套操作，最终获得蒸馏水。

二、加强与放映技术结合

化学实验实践性明显，教师引导学生学习化学实验操作内容，会利用放映技术让学生观看实验操作全过程，使学生对实验各步骤的工作有深入了解，清楚实验在各步骤的内容，同时告诉学生实验操作的细节，让学生在实践活动中按照规程进行操作。

比如，在乙醇的消去反应实验中，教师以放映技术向学生展示实验过程，让学生清楚实验各项操作的要点，还会给学生播放操作失败的视频。学生通过视频内容的对比，清楚未按规程进行操作带来的不良影响，会在实际参与过程中注重对细节的把控。在实验中主要用到锥形瓶、蒸馏烧瓶、温度计、铁架台、酒精灯、锥形瓶、石棉网、牛角管、铁圈、乙醇、溴的四氯化碳、氢氧化钠、高锰酸钾酸性溶液、浓硫酸等，其中浓硫酸具有较强的腐蚀性，如果操作不当，会直接伤害到学生。放映实验失败的视频，能让学生对实验有更加清醒的认识，对于危险性较高的实验，严格遵守程序和规范进行操作。在放映技术的使用中，让学生可以更好地学习化学实验，清楚化学实验各操作步骤，有助于学生形成较强的实践能力。以虚拟现实技术，让学生在实验操作中拥有较为真实的活动体验，且可以保证学生安全。

在乙醇消去反应实验中，学生必须对实验操作流程有足够的了解。在课程进行时运用放映技术让学生观看实验过程，在实验内容的展示下，对操作要点进行梳理，随后让学生在获取实验相关信息后进行操作。学生将浓硫酸和乙醇按照3∶1的体积比进行混合，在混合物冷却后将其放入圆底烧瓶中。在烧瓶内放入几块碎瓷片，目的在于规避混合物受热出现沸腾情况。对浓硫酸与乙醇的混合物进行加热，迅速升温，乙醇与浓硫酸混合后生成的气体，可以稳定在高锰酸钾与溴的四氯化碳溶液中。在实验活动中，溴在高锰酸钾溶液与四氯化碳溶液中出现褪色情况，根据该情况得出，溴在浓硫酸和乙醇混合液体中，当温度处于170℃时，可以消除二者反应生成的乙烯。教师在学生参与实验活动后，询问学生乙烯制备时的关注事项，学生提出必须控制反应中的温度。随后教师还可带领学生回忆实验操作内容，让学生梳理实验操作的过程与各环节注意事项。

三、加强与虚拟现实技术结合

化学实验需要学生知晓实验各步骤的重点，然而课程时间有限且教学内容较多，如果每个实验均要求学生实践相应内容，将会花费较多时间，也不利于学生掌握相关信息，可能会导致实验教学进程放缓。因此，在实验活动进行中，可以利用虚拟现实技术构建虚拟的实验场景，引导学生学习知识，加深学生对知识内容的印象，帮助学生在学习中进行记忆。学生可以在学习活动中，更好地学习实验知识。在课程进行阶段，对于高中化学实验出现的知识，以虚拟现实技术作为场景构建的方法，保证学生快速学习知识，且不会对学生人身安全造成威胁。

以铝热反应为例，在化学实验中会因铝特质出现放热现象，学生容易被该现象吸引，可能在实践操作中错失实验的其他信息，导致学生在实践期间，难以加深对铝热反应相关要素的印象。采用虚拟现实技术构建实验场景，让学生通过虚拟场景学习化学实验内容，按照操作流程进行操作。实验活动中，教师会在一旁进行指导，给予学生提示，让实验活动具备较强的真实感。与真实实验活动参与相比，可以降低实验活动组织的成本，也便于让学生注意到实验过程各类细节，增强对实验操作全过程的了解程度，有利于化学实验教学有效性的提升。

铝热反应本身有较大的危险性，点燃氧化铝后因氧化铝的生成焓极低，出现高温熔融物喷溅的情况。如果未能做好防护，会出现化学烫伤或化学爆炸等事故，所以选择虚拟技术进行实验模拟，可以消除氧化铝实验存在的安全隐患。在学生参与实验活动中，利用虚拟现实技术营造的场景进行模拟，学生在模拟场景中按照实验操作步骤做好材料的准备工作。学生将两张圆形滤纸分别折成漏斗状，其中一个滤纸剪掉底部并用水润湿，随后将两个漏斗状滤纸套在一起，剪掉底部的滤纸放在内侧，最后将其放在铁架上。在实验进行时，铁架下方一定会放置盛满沙子的蒸发皿，避免熔融物烫坏附近的装置。在实验中，选择2g干燥的铝粉与5g氧化铁粉均匀混合放入纸漏斗中，在混合物内放入少量的氯酸钾固体。混合物中间插入经过打磨后的镁条，在点燃镁条后观察现象，整个操作均在虚拟技术操作下进行。学生通过虚拟现实技术手段打造的环境，按照实验要求选择材料并完成实验活动各流程的任务，最终观看现象。虚拟现实技术打造的环境极为逼真，学生可以获得真实的体验感，增强学生对实验操作流程的印象。

四、加强与动画技术结合

高中生在化学领域已经积累一定知识，但是高中学生接触的化学实验，对实验过程的操作提出较高要求。学生如果没有对相关知识进行深度解读，不能掌握化学实验操作的灵魂，会在实验中出现不少问题。对于高中阶段学生遇到的化学实验，学生学习化学实验内容时，教师可以使用信息技术进行引导，帮助学生理解实验原理，加深对实验过程操作行为的印象，对实验操作内容进行深度解读。在多媒体技术应用到化学实验教学后，教师会借助动画技术构建场景，引导学生学习知识，将化学课程抽象内容具象化呈现。学生在以往学习化学实验内容时，虽然观看实验过程，但是对于部分细节并不能进行透彻的掌握。部分实验内容如果没有留心观察，很难肉眼发现微观现象。教师使用动画技术可以对化学实验的部分微观现象进行放大处理，让学生在影像内容播放中观察实验现象，并能结合获取信息对实验知识进行细节把控，增加学生对知识的理解深度。

铜锌原电池实验对实验操作提出较高要求。目前很多学校在化学实验中，存在基础设施不完善的问题。在常规教学中，教师并不能向学生深入地展示实验内容，也无法满足学生实际参与实验活动的需求。教师引导学生学习化学实验知识时，可以借助动画技术构建实验过程，引导学生学习铜锌原电池实验操作的知识，掌握原电池运行机制。教师会向学生展示提前制作好的原电池运行机制图和构造图，向学生展示正负极反应的全过程，让学生通过观看动画，对实验活动运行情况有深入的了解，吸引学生关注并引导学生思考。在信息技术的使用中，帮助学生学习实验操作知识，增强学生对化学知识的印象，实现抽象知识的具象化转变。教师带领学生学习知识，还需要从教学效率维度出发，做好动画技术在化学实验中插入的时间点把控，由此构建高效课堂，增强学生学习化学实验内容的有效性，便于学生掌握化学实验知识，为学生拥有较强实践能力提供保障。

五、加强与微课的结合

在高中化学测试中，微课成为教师，引导学生学习实验内容的手段，微课教学形式出现得益于信息技术的快速发展。教师将教材中出现的知识点，制作成时长在3—5分钟的小视频，可以将知识点讲透，便于学生深度理解部分知识点。高中化学实验课存在很多难以理解的内容，使学生学习知识有不小的挑战，教师将实验内容以微课的形式呈现，便于学生在课前进行预习，还可以在课后回顾课上知识，对实验内容进行深度解读。教师在学生学习高中化学知识时，一直陪伴在学生身边并给予学生合理的指导。教师会向学生推送微课视频，将其上传到学习平台，学生可以在需要时下载视频，用以预习或者复习。微课具备短小精悍、可重复利用的优点，学生遗忘内容后便可以使用微课温习知识，加深对知识的印象。微课包含对实验关键点的说明、实验操作过程等内容，学生可以根据自己对知识的学习需要，寻找对应的微课进行学习。

以氢氧化钠溶液配制的实验为例，在课程中教师向学生展示氢氧化钠溶液制取方法。为节省时间，教师在课上直接示范，向学生介绍实验各项细节，比如实验所用的器材及操作时的注意事项。教师在实验中观察学生的表情，在学生出现疑问时，向学生解释操作手法，让学生了解操作目的，全程认真观察实验，对实验活动的流程有足够了解。学生在实验进行前，可以通过教师在平台中上传的微课视频进行预习，通过微课内容，学生了解氢氧化钠溶液制备所用的容器。药匙、托盘、天平、量筒、玻璃棒、容量瓶、胶头滴管是实验所用的基本器具，在容量瓶挑选中，选择只有一个刻度线且标有量程规格和使用温度的器具，常见容量瓶的量程规格为50毫升、100毫升、250毫升、500毫升。在实验中所用的仪器，比如容量瓶必须注明规格，这是实验器具使用时应该注意到的事项。微课视频中包含相应内容，学生通过微课视频预习氢氧化钠实验制备内容，对实验操作流程有一定的了解，可以在课上观看实验时，有重点地观察存疑部分，从而对实验操作有更好的理解。学生在课程结束后，可以通过微课回顾知识内容，氢氧化钠溶液制备流程较多，每一步骤均有需要关注的事项。学生可能在当堂课记住实验操作事项，但是课后遗忘实验内容。学生使用微课回顾实验，可以增强对课程内容的印象。

教师在学生成长中，使用微课作为丰富育人工作的一种手段。微课可以丰富实验教学内容，还可以成为学习自主学习的辅助资料，学生寻找微课并通过观看，回顾不理解的内容，合理安排时间解决疑问，提高对知识的认知水平。教师需要在学生学习高中化学知识时，做好微课的制作工作。微课的制作需要根据学生学习知识规律，在严格把握微课制作时间的基础上，对微课内容进行精简处理，便于学生吸收其中的内容，达到引导学生学习的目的。在高中教学中将微课作为教辅素材，让学生在任何时间均可以使用微课学习实验内容，便于学生攻克薄弱项，也利于学生形成自主学习的能力。

六、结语

教师在化学实验教学中，以信息技术作为构建高效课堂的手段，借助多种信息手段构建场景，让学生在直观影像的观看中，掌握化学实验操作的细节，还可以让学生通过虚拟现实技术构建的场景，获得与实践活动类似的体验感，帮助学生更好地理解实验内容，形成良好的学科素养。