劉志娟

論現(xiàn)代教育技術(shù)在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

劉志娟

（山西廣播電視大學(xué)晉城分校，山西晉城048000）

化學(xué)是一門研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及變化規(guī)律的科學(xué)，隨著計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的教學(xué)手段必定要為新的技術(shù)手段所取代，筆者就現(xiàn)代教育技術(shù)在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

現(xiàn)代教育技術(shù)；化學(xué)教學(xué)；應(yīng)用

隨著計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，信息技術(shù)對(duì)人們的工作、生活產(chǎn)生了巨大影響。人們的衣食住行都離不開(kāi)化學(xué)，化學(xué)涉足到人類生活和活動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域，傳統(tǒng)的教學(xué)模式已不能適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的要求，它需要為新的教學(xué)手段所代替。教育部對(duì)新一輪的課程改革提出了大量應(yīng)用現(xiàn)代教育技術(shù)的要求：“在開(kāi)好信息技術(shù)課程的同時(shí)，要努力推進(jìn)信息技術(shù)與其他學(xué)科的整合。鼓勵(lì)在其他學(xué)科的教學(xué)中廣泛應(yīng)用信息技術(shù)手段，并把信息技術(shù)教育融合在其他學(xué)科的學(xué)習(xí)中。各地要積極創(chuàng)造條件，逐步實(shí)現(xiàn)多媒體教學(xué)進(jìn)入每一間教室。積極探索信息技術(shù)教育與其他學(xué)科整合?！币虼?，把現(xiàn)代教育技術(shù)與化學(xué)教學(xué)有機(jī)地結(jié)合來(lái)，改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，將會(huì)提高教與學(xué)的效率。

一、現(xiàn)代教育技術(shù)在物質(zhì)結(jié)構(gòu)教學(xué)中的應(yīng)用

化學(xué)作為一門研究物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及變化規(guī)律的自然科學(xué)，本身較抽象、復(fù)雜、理性，不易理解與掌握?；瘜W(xué)鍵理論與物質(zhì)的結(jié)構(gòu)是理論化學(xué)的重要教學(xué)內(nèi)容，這部分內(nèi)容由于涉及原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)等眾多理論知識(shí)，內(nèi)容繁雜、概念抽象，在傳統(tǒng)教學(xué)手段下，學(xué)生很難理解。黑板、掛圖是平面的，不能顯示立體效果；模型雖是立體的，但它是靜態(tài)的，很難進(jìn)行動(dòng)態(tài)描述。在多媒體教學(xué)中，用二維、三維動(dòng)畫(huà)可以直觀、形象、生動(dòng)地模擬顯示這些抽象的立體結(jié)構(gòu)，使學(xué)生一目了然。例如，郭麗萍等以形象、生動(dòng)和流暢的三維動(dòng)畫(huà)和可交互的立體模型全方位地描述了基礎(chǔ)化學(xué)中的原子軌道、化學(xué)鍵的理論模型以及常見(jiàn)分子離子和典型晶體的結(jié)構(gòu)，并重點(diǎn)展示了雜化軌道理論與分子空間構(gòu)型的關(guān)系。軟件將難以理解和認(rèn)識(shí)的抽象概念直觀形象化，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，取得了良好的教學(xué)效果。再如，乙烷分子最穩(wěn)定的構(gòu)象是交叉式，存在時(shí)間最長(zhǎng)、最不穩(wěn)定的構(gòu)象是重疊式，存在時(shí)間則最短，各構(gòu)象之間可相互轉(zhuǎn)換。為了較好地表述H原子相互間距離對(duì)構(gòu)象穩(wěn)定性的影響，張海軍等采用Photoshop、Ulead GIFAnimator與3D Viewer相結(jié)合，制作了乙烷分子圍繞C-C單鍵旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生不同構(gòu)象的動(dòng)畫(huà)。

二、現(xiàn)代教育技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

化學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)理論賴以產(chǎn)生和發(fā)展的基礎(chǔ)，是化學(xué)理論應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)的橋梁和中介。實(shí)驗(yàn)教學(xué)不但能幫助學(xué)生理解和掌握理論知識(shí)，同時(shí)還能培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，為今后能較快地適應(yīng)工作打下良好的基礎(chǔ)。在實(shí)際的教學(xué)工作中，由于一些原因如實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)不足，實(shí)驗(yàn)條件欠缺和環(huán)境污染等造成實(shí)驗(yàn)無(wú)法進(jìn)行，只憑教師語(yǔ)言的描述，無(wú)法給學(xué)生留下深刻的印象。為了提高教學(xué)效率，可以引入現(xiàn)代教育技術(shù)，運(yùn)用多媒體手段虛擬實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生很直觀地觀察整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的動(dòng)態(tài)變化，加深學(xué)生對(duì)化學(xué)變化過(guò)程的理解。

1.虛擬化學(xué)反應(yīng)過(guò)程

化學(xué)反應(yīng)是我們了解物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的重要途徑。有機(jī)化學(xué)反應(yīng)方程式和反應(yīng)機(jī)理數(shù)目繁多，不但浪費(fèi)時(shí)間，而且不直觀。用動(dòng)態(tài)模擬反應(yīng)機(jī)理，放大原子，放慢化學(xué)反應(yīng)速度，拉長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，生動(dòng)、直觀地表現(xiàn)反應(yīng)全過(guò)程，如化學(xué)鍵的變化、分子空間結(jié)構(gòu)的變化、碳原子雜化狀態(tài)的變化、過(guò)渡態(tài)和中間體的結(jié)構(gòu)等，將微觀現(xiàn)象宏觀化、抽象概念形象化，把反應(yīng)過(guò)程中瞬間變化的復(fù)雜過(guò)程模擬出來(lái)，從而降低學(xué)生的學(xué)習(xí)難度。例如，劉軍等利用3D MAX軟件對(duì)烷烴的自由基取代、烯烴的親電加成、芳烴的親電取代、鹵代烴的親核取代及消除、羰基的親核加成、羧酸衍生物的親核加成——消除等7類重要的有機(jī)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了動(dòng)態(tài)模擬，生動(dòng)、直觀地表現(xiàn)了有機(jī)反應(yīng)中化學(xué)鍵的斷裂和生成、結(jié)構(gòu)的變化以及中間體的生成等全過(guò)程。制作的動(dòng)畫(huà)文件可用作有機(jī)化學(xué)多媒體輔助教學(xué)課件的素材，可加深學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解，具有很好的教學(xué)效果。段紀(jì)東等利用現(xiàn)代化教學(xué)手段——計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)和3D MAX三維動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)軟件、Photoshop二維繪圖功能軟件、Visual Basic程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言軟件，對(duì)鹵代烴親核取代反應(yīng)機(jī)理，設(shè)計(jì)制作CAI課件的過(guò)程、特點(diǎn)及其應(yīng)用。該課件形象模擬鹵代烴的SNl反應(yīng)機(jī)理、SN2反應(yīng)機(jī)理、離子對(duì)機(jī)理和鄰近基團(tuán)參與機(jī)理等，生動(dòng)活潑、惟妙惟肖。用于教學(xué)中，教學(xué)效果極好，極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。

2.虛擬反應(yīng)中有毒害物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)

許多化學(xué)實(shí)驗(yàn)有毒、易燃、易爆，如果操作不當(dāng)，就有可能造成意外事故。在傳統(tǒng)教學(xué)中，只能靠教師口頭語(yǔ)言來(lái)描述錯(cuò)誤的操作可能導(dǎo)致的危害，而不能用實(shí)際操作來(lái)演示，這樣學(xué)生沒(méi)有直觀的體驗(yàn)，從而對(duì)其危害性沒(méi)有深刻的認(rèn)識(shí)。因此，對(duì)于污染較重、有危險(xiǎn)、有毒害的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)仿真和模擬實(shí)驗(yàn)，既可以把錯(cuò)誤的原因解釋清楚，又可避免毒害物質(zhì)對(duì)師生身體的損害和對(duì)環(huán)境的污染，減少實(shí)驗(yàn)消耗。例如，稀釋濃硫酸的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程須將濃硫酸緩慢注入水中，同時(shí)不斷地?cái)嚢?，產(chǎn)生的大量的熱將在溫度計(jì)上體現(xiàn)出來(lái)。但后排的學(xué)生根本看不清楚溫度計(jì)的變化，此時(shí)可借助于投影技術(shù)將溫度計(jì)顯示放大，學(xué)生就能很輕松地觀察到其變化了。再者，若操作不當(dāng)，不慎將水注入濃硫酸，會(huì)使上面的水沸騰飛濺，而帶出的濃硫酸會(huì)腐蝕傷人。該操作不可能在教室中演示給學(xué)生看，但可以借助多媒體播放給學(xué)生看，讓他們了解這一過(guò)程以及由此帶來(lái)的嚴(yán)重后果，加深學(xué)生的理解和記憶，避免出現(xiàn)類似錯(cuò)誤。

3.虛擬化工生產(chǎn)過(guò)程

利用計(jì)算機(jī)靈活、生動(dòng)、活潑、形象的圖文表現(xiàn)形式，闡明化工生產(chǎn)流程工藝，加深學(xué)生對(duì)化工生產(chǎn)原理的理解。如為演示工業(yè)制硫酸，可用Authorware5.0多媒體制作軟件來(lái)制作課件，用動(dòng)畫(huà)模擬整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，栩栩如生，學(xué)生對(duì)增大反應(yīng)物面積、逆流操作、增加反應(yīng)物濃度、采用合適壓強(qiáng)和溫度、利用反應(yīng)熱、綜合利用“三廢”等化工原理就會(huì)有較深刻的理解。

三、現(xiàn)代教育技術(shù)在化學(xué)復(fù)習(xí)課中的應(yīng)用

化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)內(nèi)容較多且零散，復(fù)習(xí)時(shí)學(xué)生很難把這些知識(shí)條理化、系統(tǒng)化，教師串講起來(lái)也感到費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效果不佳。但利用計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)可先將知識(shí)結(jié)構(gòu)用軟件輸入到計(jì)算機(jī)中，復(fù)習(xí)時(shí)，邊講解邊逐步把知識(shí)結(jié)構(gòu)顯示出來(lái)，及時(shí)幫助學(xué)生歸納和總結(jié)所學(xué)知識(shí)，在頭腦中形成知識(shí)框架、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使知識(shí)系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化。例如，在講到“雜化軌道”時(shí)，涉及到三種雜化軌道(SP3，SP2，SP)在參與雜化的原子軌道數(shù)、雜化軌道成分、形成的雜化軌道數(shù)目、空間結(jié)構(gòu)、軌道間夾角等方面的區(qū)別，如果把這些表格內(nèi)容做成幻燈片，對(duì)重點(diǎn)、難點(diǎn)知識(shí)進(jìn)行特別區(qū)分，上課時(shí)邊放映、邊講解，這樣不僅能加快學(xué)生對(duì)知識(shí)技能、技巧的形成，而且能將知識(shí)系統(tǒng)化，較好地完成教學(xué)任務(wù)。

［1］郭麗萍，雷家珩，郭劍，弓巧俠.雜化軌道理論與分子的空間構(gòu)型——多媒體教學(xué)軟件的設(shè)計(jì)與制作［J］.計(jì)算機(jī)與應(yīng)用化學(xué)，2002，（4）：485-488.

［2］張海軍，陳建村，施磊，蔣玨.有機(jī)化學(xué)多媒體課件中分子結(jié)構(gòu)模型的制作［J］.南通工學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）,2003，（4）：32-34.

［3］劉軍，劉先勇.三維動(dòng)畫(huà)模擬有機(jī)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理［J］.計(jì)算機(jī)與應(yīng)用化學(xué),2005，（8）：627-630.

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1673-0046（2010）9-0106-02