摘 要:在化学新课改教学中,如何恰当地运用计算机多媒体技术进行化学实验教学,这是一个值的研究的问题,是全面提高中学生化学教学素质与动脑动手能力的一个重要问题。结合化学实验教学实践,进行了有益的探索,取得了显易而见的效果。
关键词:多媒体技术 化学实验教学 素质与能力
化学是一门以实验为基础的科学。在中学化学的教学中,实验对于发展学生的智力,培养学生的创造力起着重要作用。但由于条件和技术的限制,有些实验学生无法亲自动手做,而用计算机多媒体技术模拟三维动画的直观教学学生更容易接受。例如像钟乳石、石油这些经过几亿年形成的缓慢过程,不可能让学生亲手做实验,但通过计算机多媒体技术模拟,并且可以在关键地方重放,图文并茂、生动形象,使所有的学生都能清楚地观察到实验现象。利用虚拟化学实验,所有的中学实验都可以用三维动画模拟出来。一般对于模拟的实验主要分两类:一类是现象不明显的实验,比如压强对化学平衡的影响、做完电解实验后再用动画模拟电解的过程等对化学原理需要进一步解释的实验;第二类是根据现有条件无法做的实验,对于一些实验耗时长、污染严重、危险性大、药品缺乏等不可能在课堂中演示,也不能课后让学生做的实验,采用计算机多媒体技术进行教学,也能起到很好的教学效果。下面结合本人在实验教学中的实践,就如何将计算机多媒体技术与中学化学实验教学进行整合,发挥计算机多媒体技术优势,浅谈以下四个方面。
一、利用计算机多媒体进行化学实验教学,可以克服实验器材和空间因素的制约,提高实验教学质量
现行的化学新教材中,虽然增加了许多实验,但绝大部分为演示实验,传统的教学是教师台上做,学生台下看,因空间因素的制约,并不是所有学生都能看清实验现象。传统的方法一般采用放大实验仪器,抬高实验装置,增加实验药品的用量,巡回展示实验结果,然而实验仪器的放大是有限的,巡回展示实验结果又浪费时间,且教学进度瞬时间紧,又不能重复,也不允许拉长时间观察,且有些现象是在实验中瞬间产生而无法观察到,以至影响效果。利用计算机多媒体技术对实验现象进行放大,可以克服演示实验可见度小的缺陷,使学生能清楚地观察到实验现象,特别是一些细小的、不易观察到的实验现象。
二、利用计算机多媒体技术展现实验过程中的微观变化,优化实验教学
中学化学中的很多实验,需要学生不仅要观察掌握宏观的实验现象和实验过程中的变化,更重要的是要学生理解实验发生的原理,这就需要学生对实验过程中微观的变化产生感性的认识,而这是传统实验无法办到的,利用计算机多媒体技术辅助教学则可以很好地解决这个问题。
三、利用计算机多媒体技术进行模拟优化一些演示实验
1、模拟一些安全性不好的实验。演示实验教学中,有些实验具有一定的危害性和危险性,如有毒、有强烈的刺激性气味、易爆、易燃、危险性大等实验,在课堂上无法实施演示,借助计算机多媒体技术的强大视频功能、模拟功能与网络资源进行模拟实验教学,既保证学生的安全,保护了环境,又达到良好的教学效果。另外,通过计算机多媒体技术还可以对实验中的错误操作引起的危害进行真实再现,引起学生的重视,帮助学生掌握正确的实验操作步骤和操作技能。
2、利用模拟适当夸张实验现象。通过计算机多媒体技术的强大视频功能、模拟功能与网络资源,对一些现象进行夸张处理,如学习氢气的性质时,通过制作一个动画给出未经验纯便点燃而导致启普发生器爆炸的过程,这样不仅能帮助学生理解、加深印象,还避免了实验实验操作时的不安全问题。在化学实验教学中,有许多实验的可见度小,难以达到预期的目的,如利用计算机多媒体技术演示操作过程予以放大,将操作过程转播每位学生面前的计算机屏幕上,这样不仅演示真实,而且学生兴趣高,观察认真,调动了他们的积极性,收到事半功倍的效果。
3、模拟一些规模较大的或难以完成、难以见到的实验。有些规模较大的实验可利用多媒体课件进行模拟演示,如某一气体的制取、除杂(往往不止一种)、检验、收集、性质分析、尾气处理等,这种实验费时、费力、成功率低,又如硫酸工业制法生产流程等。计算机多媒体技术还能解决老师难以完成和学生难以见到的实验,如液氮的低温实验(即活鱼在液氮中),干冰的有趣实验,即干冰将氨气冷凝为液氨,液氨又将水蒸气冷凝为冰的实验及大气环境的保护等等。
4、通过模拟实验可以改变观看时间。有的实验进行速度过快,学生不易观察,如:钾溶于水反应速率快,有些学生还没有观察清楚,反应就已经结束,如果重做实验将浪费药品,这时可通过观看实验课件重温实验。有的实验进行速度过慢,影响学生的注意力和教学进度,可将某些次要的过程压缩而慢放。如:酯的水解,可制作一个多媒体课件,用三个烧杯分别盛放等量的乙酸乙酯,然后在一个烧杯中加入水,一个烧杯中加入酸,一个烧杯中加入碱,分别加入红色的油漆,再分别加热,观察溶液颜色变化速率,说明酯在不同条件下水解速率不同。
四、利用多媒体能有效培养学生的实验设计能力
利用多媒体技术进行实验设计教学,培养学生的创造精神和创造能力,在多媒体“实验室”中畅游,发挥各自的才能,去探索未知化学世界的实验。例如:物质的鉴别,通过多媒体“实验室”提供学生所需试剂,由学生设计各种方法进行实验并加以判断。计算机对各种方法所产生的各种现象都会模拟,能正确判断并加以提示,有利于培养学生对知识的巩固、应用和发展,培养学生的创造精神和创造能力。
利用计算机多媒体技术能有效地培养学生的实验设计能力,其途径可利用计算机设计模拟实验室,学生可以根据要解决的问题设计不同的解决方案,同时,还可以根据反馈信息不断修改设计方案。如:各种排水测气装置、各种集气装置等,都可让学生通过鼠标拖动仪器,组合成各种装置。因计算机不受仪器、药品实物等限制,学生可以反复试做,利用计算机的交互性,使学生思维更具有深度,也避免了一个教师不能完全指点与辅导五十几个学生的尴尬。
综上所述,中学化学演示实验中合理运用计算机多媒体技术,可有效提高实验教学质量,营造新型的教学环境,创设化学情境,激发学生学习兴趣,增强化学实验教学的直观性,降低学生学习难度,培养学生的观察能力,锻炼学生思维,逐步养成科学探究的能力等方面是传统的教学模式所无法比拟的,既能发挥教师主导作用,又能充分体现学生学习主体性。但是,不能因为使用多媒体而削弱实验教学,一切能用实验云研究的教学问题就绝对不能脱离实验,应坚持以实验为基础的教学原则。在知识经济时代到来的今天,面对21世纪信息浪潮,在教学中必须将现代教育技术引入课堂,利用先进的多媒体技术拓宽教育面,扩大知识面,把现代教学技术与实验相结合必将丰富实验的内涵,增强实验功能,使化学实验教学更具有吸引力,利于有效培养学生的化学实验能力和综合素质。