于海童 陸國(guó)志

摘?要：由于傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)受空間、時(shí)間等條件限制，部分實(shí)驗(yàn)不宜（易）在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，影響教學(xué)質(zhì)量。為改變這一現(xiàn)狀，提出信息技術(shù)與中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的融合策略，利用信息技術(shù)規(guī)避不宜做實(shí)驗(yàn)的操作風(fēng)險(xiǎn);放大不易做實(shí)驗(yàn)的觀察現(xiàn)象;拓寬不易做實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)廣度。從理念、技術(shù)和內(nèi)容維度入手，推動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念與方法技術(shù)的改革，促進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)向安全、科學(xué)、智能化方向發(fā)展。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù);不宜（易）做實(shí)驗(yàn);融合

一、 引言

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)是學(xué)生了解和認(rèn)識(shí)化學(xué)世界的重要方式，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性。但目前部分實(shí)驗(yàn)受時(shí)間和空間的束縛，宏觀、微觀現(xiàn)象不易觀察，或?qū)Νh(huán)境有污染等諸多問(wèn)題的限制，形成不宜（易）在實(shí)驗(yàn)室操作的實(shí)驗(yàn)，為合理解決這一問(wèn)題，教師應(yīng)加強(qiáng)信息技術(shù)與化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的融合，促進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)向安全、科學(xué)、智能化方向發(fā)展。

二、 中學(xué)化學(xué)不宜（易）做實(shí)驗(yàn)及其教學(xué)的弊端

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和教育改革的不斷深入，教育技術(shù)也在不斷地發(fā)展，信息技術(shù)與化學(xué)學(xué)科教學(xué)的融合也更加緊密，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)正在改變實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模式，傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)也開(kāi)始顯露出一些不足，課堂教學(xué)手段主要是依靠黑板和粉筆，化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器和藥品，教學(xué)模式基本是“教師演示—學(xué)生觀看—學(xué)生操作”。在這種教學(xué)模式下，化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在諸多問(wèn)題，例如有些實(shí)驗(yàn)不僅污染環(huán)境，還會(huì)對(duì)師生的身心健康造成影響;一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不便于觀察，導(dǎo)致學(xué)生參與度不高，想象力得不到充分發(fā)揮;實(shí)驗(yàn)受條件限制，教師只能以講授原理為主;實(shí)驗(yàn)多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，缺少探究性實(shí)驗(yàn)等，都不宜（易）在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行操作與演示。在傳統(tǒng)的教學(xué)方法中，教師通常采用展示相關(guān)圖片結(jié)合講述的方法介紹實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)論，枯燥的講述無(wú)法給學(xué)生留下深刻的印象，還會(huì)使學(xué)生失去學(xué)習(xí)興趣，班級(jí)紀(jì)律變得渙散，不易達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。

三、 信息技術(shù)對(duì)中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)及其教學(xué)的支持體現(xiàn)

信息社會(huì)的到來(lái)，對(duì)教育產(chǎn)生了巨大的影響，也改變了學(xué)生獲取化學(xué)知識(shí)的方法。過(guò)去學(xué)生主要通過(guò)教師、課本、實(shí)驗(yàn)等教學(xué)活動(dòng)獲得知識(shí)，而現(xiàn)在信息技術(shù)與化學(xué)實(shí)驗(yàn)的融合為學(xué)生提供了更方便快捷的學(xué)習(xí)方法。在教師進(jìn)行不宜（易）做實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過(guò)程中，使用信息技術(shù)手段可以為學(xué)生提供圖文并茂、聲影同步、動(dòng)靜結(jié)合的模擬實(shí)驗(yàn)。不僅可以優(yōu)化化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程的理論和實(shí)踐，還可以取得1+1>2的教學(xué)效果。教師需要充分認(rèn)識(shí)到信息技術(shù)與中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)融合的重要性和必要性，并從理念、技術(shù)和內(nèi)容維度入手，充分發(fā)揮信息技術(shù)在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)作用，能突出教學(xué)重點(diǎn)、突破教學(xué)難點(diǎn)、提高教學(xué)效率，推動(dòng)中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的可持續(xù)發(fā)展，促進(jìn)課堂教學(xué)模式和學(xué)生學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變的作用。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，改變實(shí)驗(yàn)觀察的手段，不再僅僅由五官來(lái)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，利用數(shù)字化信息系統(tǒng)實(shí)時(shí)傳輸實(shí)驗(yàn)中的各種變量的關(guān)系，獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并由計(jì)算機(jī)中的相應(yīng)軟件來(lái)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，記錄和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。借助于先進(jìn)的科技成果，對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行更細(xì)致的觀察和記錄，完成更多中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中不宜（易）做實(shí)驗(yàn)，快速準(zhǔn)確地檢測(cè)實(shí)驗(yàn)對(duì)象，讓實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)方法更加豐富。充分發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，為學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展提供豐富多彩的教育環(huán)境和有力的學(xué)習(xí)工具。

（一）利用信息技術(shù)規(guī)避不宜做實(shí)驗(yàn)的操作風(fēng)險(xiǎn)

化學(xué)實(shí)驗(yàn)有別于其他學(xué)科的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，需要教師加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)安全問(wèn)題的認(rèn)知。部分化學(xué)實(shí)驗(yàn)反應(yīng)劇烈，若操作不規(guī)范，極易發(fā)生安全事故，而且許多化學(xué)藥品具有腐蝕性或刺激性氣味，不僅污染環(huán)境，還對(duì)師生身心健康造成影響。因此，為規(guī)避操作失誤帶來(lái)的危害，在傳統(tǒng)化學(xué)課堂上，常由教師進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)或只對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行講解，極少讓學(xué)生進(jìn)行操作。而且受時(shí)間、空間的限制，有時(shí)化學(xué)演示實(shí)驗(yàn)不是所有的學(xué)生都可以觀察到，導(dǎo)致學(xué)生們對(duì)實(shí)驗(yàn)的知識(shí)只能是一知半解。如進(jìn)行“氯氣的化學(xué)性質(zhì)”的學(xué)習(xí)時(shí)，氫氣與氯氣充分混合后在光照條件下會(huì)爆炸，氯氣是有刺激性氣味的有毒氣體，且爆炸發(fā)生時(shí)會(huì)對(duì)操作者造成傷害。教師通常在通風(fēng)櫥內(nèi)進(jìn)行演示，學(xué)生在周圍觀看，但由于空間的限制，無(wú)法使每個(gè)學(xué)生都觀察到操作細(xì)節(jié)和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，不能到達(dá)預(yù)期的教學(xué)效果。如果利用軟件編輯模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行展示，不僅可以規(guī)避不宜做實(shí)驗(yàn)的操作風(fēng)險(xiǎn)，還可以提升學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)操作細(xì)節(jié)和反應(yīng)現(xiàn)象和結(jié)果的觀察效果，也從綠色化學(xué)的方面體現(xiàn)了信息技術(shù)和化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)融合后化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)。

（二）利用信息技術(shù)放大不易做實(shí)驗(yàn)的觀察現(xiàn)象

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，由于一些實(shí)驗(yàn)過(guò)程反應(yīng)速率較快，甚至在瞬間發(fā)生，或是反應(yīng)速率較慢，延續(xù)數(shù)日或更久。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室很難清晰地觀察并掌握實(shí)驗(yàn)過(guò)程，或是很多微觀結(jié)構(gòu)和現(xiàn)象用肉眼不能直接觀察到。在傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師常采用照片展示實(shí)驗(yàn)過(guò)程和現(xiàn)象。但動(dòng)態(tài)的事物往往比靜態(tài)的事物更能引起學(xué)生的注意，更能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。教師通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)M軟件進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)操作，使靜態(tài)的知識(shí)動(dòng)態(tài)化，使轉(zhuǎn)瞬即逝的現(xiàn)象緩慢呈現(xiàn)，或利用技術(shù)手段將微觀結(jié)構(gòu)放大千萬(wàn)倍，展示在屏幕上;并能根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)和接受程度對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行暫停、延時(shí)等操作;對(duì)于學(xué)生無(wú)法理解的環(huán)節(jié)，還可以通過(guò)慢放或重復(fù)播放讓學(xué)生清晰地觀察實(shí)驗(yàn)過(guò)程、反應(yīng)狀態(tài)及變化等情況，較之簡(jiǎn)單的口頭講解要形象得多，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效率，對(duì)于這種不易做化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，使用信息技術(shù)與化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的融合是任何常規(guī)教學(xué)手段都無(wú)法比擬的。

（三）利用信息技術(shù)拓寬不易做實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)廣度

當(dāng)教材中涉及化工流程或大型化學(xué)實(shí)驗(yàn)等內(nèi)容時(shí)，因條件的限制，不易在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行操作。如果僅通過(guò)教材配圖展示和教師講解，學(xué)生由于不具備相關(guān)知識(shí)的儲(chǔ)備，不易理解實(shí)驗(yàn)原理和流程，只能靠聯(lián)想，那么教學(xué)變成簡(jiǎn)單的知識(shí)識(shí)記。若使用動(dòng)畫模擬生產(chǎn)設(shè)備，模擬反應(yīng)原理和生產(chǎn)流程，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的可視性和可觀察性。如進(jìn)行“硫酸的工業(yè)流程”教學(xué)時(shí)，傳統(tǒng)教學(xué)方法是教師展示教學(xué)掛圖配合講解，但即使進(jìn)入硫酸廠進(jìn)行實(shí)地考察，也無(wú)法在進(jìn)行硫酸工業(yè)生產(chǎn)的三個(gè)反應(yīng)釜中觀察反應(yīng)過(guò)程和現(xiàn)象，學(xué)習(xí)具體原理。如果教師在網(wǎng)絡(luò)上下載相關(guān)實(shí)驗(yàn)視頻在課上播放，不僅可以幫助學(xué)生打開(kāi)實(shí)驗(yàn)探究思路，總結(jié)實(shí)驗(yàn)探究的科學(xué)方法，還可以拓展化學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的廣度。

四、 信息技術(shù)對(duì)中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)及其教學(xué)的支持探究

當(dāng)前，大部分中學(xué)都配備了多媒體設(shè)備，為信息技術(shù)和化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的融合提供了更大的可能。其中信息技術(shù)具有圖像豐富、易表達(dá)等特點(diǎn)，非常適合于化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中一些不宜（易）做實(shí)驗(yàn)的展示。

在進(jìn)行人教版必修一第四章第二節(jié)《富集在海水中的元素——氯》的教學(xué)時(shí)，氯和金屬的反應(yīng)（氯與鈉、鐵、銅反應(yīng)），由于實(shí)驗(yàn)量大，且要防止氯氣逸散，屬于課堂不宜做實(shí)驗(yàn)。為解決這一問(wèn)題，可使用 NOBOOK 化學(xué)實(shí)驗(yàn)軟件進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)。教師可先引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)自主設(shè)計(jì)氯與鈉的實(shí)驗(yàn)步驟，進(jìn)行歸納總結(jié)后，使用軟件逐步操作。氯與鐵、銅反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，可向?qū)W生展示教師事先剪輯好的實(shí)驗(yàn)視頻。以不宜做實(shí)驗(yàn)“氯和金屬反應(yīng)”的教學(xué)環(huán)節(jié)為例，通過(guò)信息技術(shù)和化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的融合，可以節(jié)約教學(xué)時(shí)間，規(guī)避氯氣外溢的風(fēng)險(xiǎn)。向?qū)W生滲透綠色化學(xué)思想，增強(qiáng)學(xué)生環(huán)保意識(shí)和學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。

在進(jìn)行人教版必修四第四章第四節(jié)《金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)》的教學(xué)中，介紹電化學(xué)保護(hù)法時(shí)通常以鋼鐵腐蝕為例，但由于鋼鐵腐蝕速率較慢，且受學(xué)校實(shí)驗(yàn)條件的限制，屬于化學(xué)課堂不易做實(shí)驗(yàn)。在教學(xué)時(shí)，可以使用NOBOOK軟件來(lái)模擬犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法和外加電流的陰極保護(hù)法兩種情況。還可以通過(guò)調(diào)整參加反應(yīng)的離子濃度，使導(dǎo)電性發(fā)生變化，從而控制反應(yīng)速率，使學(xué)生更加直觀地觀察到反應(yīng)現(xiàn)象，理解反應(yīng)原理?？梢耘囵B(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和應(yīng)用化學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

五、 結(jié)論

但如若教師過(guò)分依賴信息技術(shù)，使用網(wǎng)絡(luò)視頻和模擬軟件來(lái)取代演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)，表面上節(jié)約了大量時(shí)間，學(xué)生失去動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)。長(zhǎng)此以往，學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)習(xí)的好奇心受到抑制，探究意識(shí)和實(shí)驗(yàn)觀察、操作能力逐漸弱化。且模擬實(shí)驗(yàn)不可擺脫的弊端是虛擬性和固定性，其本質(zhì)還是接受式學(xué)習(xí)，只是由“人灌”演變成“機(jī)灌”，不利于學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展。所以說(shuō)，融合信息技術(shù)的模擬實(shí)驗(yàn)只是不宜（易）做實(shí)驗(yàn)的替代品，不能完全替代真實(shí)的實(shí)驗(yàn)操作。安全易操作、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯的實(shí)驗(yàn)，依舊需要在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

通過(guò)利用信息技術(shù)與中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)融合的研究和探索，體現(xiàn)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)對(duì)發(fā)展學(xué)生主體性、創(chuàng)造性、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力具有重要意義，達(dá)到提高課堂效率，促進(jìn)教師專業(yè)化發(fā)展的目的。有助于更好地貫徹培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的理念，尤其是證據(jù)推理素養(yǎng)中證據(jù)的獲得和科學(xué)探究活動(dòng)的開(kāi)展?，F(xiàn)代信息技術(shù)已經(jīng)引起化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的巨大變革，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)以其優(yōu)勢(shì)在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中得以廣泛應(yīng)用，在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐中，教師要充分探討信息技術(shù)和中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的融合策略，推動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念與方法技術(shù)的改革。并從中學(xué)化學(xué)不宜（易）做實(shí)驗(yàn)的三個(gè)維度提出當(dāng)下信息技術(shù)在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題，充分結(jié)合數(shù)字化實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的特點(diǎn)，合理改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)過(guò)程，突出學(xué)生的主體地位，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，力求對(duì)信息技術(shù)和中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的融合的內(nèi)容做具體性研究，從而找到信息數(shù)字化融合的有效途徑。

逐步實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)方式、學(xué)生的學(xué)習(xí)方式、教師的教學(xué)方式和師生互動(dòng)方式的變革。充分發(fā)揮信息技術(shù)與中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)融合技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，為一線教師教學(xué)、為學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展提供豐富多彩的教學(xué)資源。

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作者簡(jiǎn)介：

于海童，陸國(guó)志，吉林省四平市，吉林師范大學(xué)。