淺析化學實驗教學中信息技術的運用

淺析化學實驗教學中信息技術的運用摘要結合初中化學實驗課特點，在對初中學生進行學情分析的基礎上，對初中化學實驗教學現(xiàn)狀進行分析，指出信息技術應用的必要性，并結合具體的實驗內容，對信息技術的應用進行探究，以期為初中一線教學提供借鑒和參考。關鍵詞初中化學；信息技術；實驗教學；核心素養(yǎng)；信息化教學1初中化學實驗教學現(xiàn)狀分析初中化學注重實驗教學，教師在教學中引導學生準備實驗藥品，觀察實驗現(xiàn)象，記錄實驗數(shù)據(jù)，總結實驗規(guī)律，并整理好實驗報告，通過化學實驗幫助學生掌握物質的變化規(guī)律，理解物質從微觀到宏觀的變化內涵[1]。教學實踐表明：初中化學實驗教學可以培養(yǎng)學生的自主學習能力、創(chuàng)新思維能力、歸納總結能力等。目前，根據(jù)實驗內容和實驗目的的不同，初中化學實驗大體可以分為探究性實驗、驗證性實驗和操作性實驗：探究性實驗在做實驗之前，學生不知道實驗結論，在實驗過程中透過實驗現(xiàn)象總結實驗結論；驗證性實驗在實驗之前，學生已經知道實驗結論，也知道會發(fā)生什么樣的實驗現(xiàn)象，但是需要自己動手再做一次實驗，看看實驗現(xiàn)象和結論是否符合；操作性實驗需要學生在實驗過程中嚴格按照實驗步驟和儀器的使用方法進行操作。目前，初中化學實驗教學存在下面幾個問題。1）教師在實驗臺演示實驗（比如金屬鈉溶于水），部分學生看不到，或者因為化學反應劇烈且快速而導致學生看不清楚，也聽不到實驗中發(fā)出的聲音。2）因為學校實驗條件有限，部分驗證性實驗只讓學生背記實驗現(xiàn)象和實驗結論，并不讓學生實際操作，導致學生的動手能力得不到提高。3）因為學校實驗臺有限，分組過程中每個小組中成員比較多，分工不明確，每次都是幾個固定的學生做實驗，其他學生只是看客，導致部分學生實驗學習興趣不高。4）部分化學實驗因為試劑有毒，或者會生成有毒性的產物，不適合初中學生動手操作，教師會選擇講實驗并讓學生背實驗的方式來解決。2信息技術與初中化學實驗教學整合的意義信息技術與傳統(tǒng)初中化學實驗教學相結合，各自發(fā)揮優(yōu)勢，可以大大促進實驗教學改革。2.1信息技術應用在初中化學實驗教學中可以降低實驗難度初中學生實驗能力有限，對于一些化學實驗，一個步驟錯誤就會導致整個化學實驗難以進行。比如食鹽的溶解實驗，需要學生將稱量好的食鹽分批次加入水中，并且邊加邊用玻璃棒攪拌，保證食鹽完全溶解。但是個別學生一下子把10克食鹽全部加入水中，導致食鹽沉底發(fā)生過飽和不溶解，而實驗課時間有限，學生也不可能重新再做。這時可以讓做錯的學生進入化學仿真實驗室，熟記操作步驟，大概不到十分鐘就可以完成。2.2信息技術應用在初中化學實驗教學中可以促進學生對知識的應用有些化學實驗的實驗原理很難理解，學生即使看清楚了實驗現(xiàn)象，掌握了實驗結論，還是不明白實驗原理。教師可以借助化學仿真軟件對化學反應的微觀過程進行動態(tài)模擬，例如：水分子可以分解為氫氣分子和氧氣分子，但是氯化鈉在熔融狀態(tài)下卻分解成鈉離子和氯離子，這就導致分子結構和離子結構化合物的性質差異比較大。2.3信息技術應用在初中化學實驗教學中可以保證實驗的安全部分實驗存在一定的危險性，不適合學生操作，比如濃硫酸的稀釋，濃硫酸具有強腐蝕性，稍有不慎就會發(fā)生危險。教師可以利用多媒體演示實驗，讓每個學生都清晰地看到，既保證了實驗安全，又讓學生學習了實驗。2.4信息技術應用在初中化學實驗教學中可以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維，提高教師的信息化教學水平[4]教師可以利用各種教學平臺、軟件等輔助初中化學實驗教學，不斷更新教學理念，創(chuàng)新教學手段，使自己的信息化教學能力得到提高。線上操作不同于實際操作。學生通過各種軟件或者平臺進行實驗操作，需要熟記實驗步驟，嚴格按照操作步驟進行，否則稍微一點兒疏忽就會導致實驗停止。因此，信息技術融入初中化學實驗有利于學生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)[5]。3信息技術在初中化學實驗教學中的應用3.1演示實驗，形象具體初中化學實驗中有些實驗反應比較劇烈，學生操作起來比較危險。教師可以借助教學平臺演示實驗，錄制實驗過程并對視頻加上配音。學生在觀看過程中有任何問題，教師可以隨時暫停，和學生進行交流，和學生自己在實驗室做實驗一樣，直觀形象。如“金屬鈉的性質”，這個化學反應非常迅速、劇烈，學生操作有危險性。在傳統(tǒng)教學中，教師在講臺做，學生觀看實驗，但是坐在角落的學生看不清楚實驗變化，教室后面的學生聽不到實驗中發(fā)出的聲音。借助信息化技術，教師在平臺播放視頻，學生可清晰地看到金屬鈉溶于水中，金屬鈉小球浮在水面上，劇烈地轉動，并發(fā)出“嘶嘶嘶”的聲響，還有可能發(fā)生爆炸；在燒杯中加入酚酞指示劑后，溶液顏色變紅，說明生成堿性物質。再如“鐵的腐蝕”，觀察金屬鐵在空氣中、食鹽水中和真空中，哪一種情況下腐蝕得比較快，這個化學實驗時間太長，需要10天左右，顯然學生不可能一直在實驗室待著觀看實驗現(xiàn)象。教師可以借助多媒體播放視頻：選取三根打磨干凈的鐵釘分別放置在空氣中、食鹽水和真空中，展示三個實驗場景中不同實驗條件下，鐵釘在第五天、第10天和第15天的變化。學生可以清晰地看到：鐵釘在食鹽水中生銹最快，在空氣中第二，在真空中不發(fā)生氧化。最終總結出鐵釘氧化需要接觸到空氣和水。3.2自主探究，創(chuàng)新思維在信息技術與初中化學實驗整合教學中，學生可以利用化學實驗仿真軟件，結合化學反應的實驗原理，自行設計實驗。學生可以選擇試劑庫和藥品庫中的藥品進行多次實驗，記錄好實驗數(shù)據(jù)。選擇實驗的最佳配比方式，這樣不但可以為實驗室中的真正操作提供參考，而且可以培養(yǎng)學生的自主探究能力和創(chuàng)新思維能力。如“實驗室制備氫氣”，方法很多：鋅片溶于稀硫酸中生成氫氣，化學方程式：Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑鋅片溶于稀鹽酸中生成氫氣，化學方程式：Zn+2HCl==ZnCl2+H2↑鋁片溶于氫氧化鈉溶液中生成氫氣，化學方程式：2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2↑電解水生成氫氣，化學方程式：2H2O==O2+2H2↑學生可以借助虛擬仿真軟件對這四個制備氫氣的實驗分別進行操作，總結哪種方式實驗成本比較小，哪種實驗操作起來比較明顯。“電解水”是初中化學中一個比較重要的實驗。電解水生成氧氣和氫氣，因為實驗條件比較特殊，并且實驗結束后對氧氣和氫氣生成的量很難進行衡量，這個驗證性實驗一般需要學生熟記口訣“陽極氧氣陰極氫氣，氫氣體積二氧氣體積一”。學生在仿真實驗時會發(fā)現(xiàn)真實實驗過程中收集的氣體并不是氫氣體積二氧氣體積一，而且在電解時需要在純水中加入少量的硫酸鈉，因為純水不導電。3.3凸顯現(xiàn)象，總結規(guī)律教師在實驗教學時充分利用信息技術可以放大化學反應的實驗現(xiàn)象、優(yōu)化實驗過程，引導學生認真地觀察實驗現(xiàn)象，并總結化學反應規(guī)律。以探究性實驗“金屬活動性順序”為例，本次實驗主要探究金屬銅、鋁和銀的活動性順序，實驗中需要學生準備硫酸銅溶液、硝酸銀溶液、硫酸鋁溶液和鋁絲與銅絲。教師利用多媒體投屏技術，分別放大第一組學生把潔凈的鋁絲加入硫酸銅溶液中的現(xiàn)象、第二組學生把潔凈的銅絲加入硝酸銀溶液中的現(xiàn)象、第三組學生把潔凈的銅絲放入硫酸鋁溶液中的現(xiàn)象，讓學生通過投影儀上三組學生的操作，總結鋁、銅、銀三種金屬的活動性順序，并且可以對每一組學生的操作進行評價，達到互相監(jiān)督和互相學習的效果。3.4處理數(shù)據(jù)，快捷方便初中化學實驗中有些實驗數(shù)據(jù)比較多，需要學生在搜集大量實驗數(shù)據(jù)的基礎上總結實驗原理。初中學生已經開始學習計算機課程，對于計算機軟件有一定的基礎，所以可以利用一些比較簡單、容易操作的軟件對實驗數(shù)據(jù)進行記錄和處理，如Excel、Origin等。以“二氧化碳通入澄清石灰水中溶液導電性的變化規(guī)律”為例，學生需要記錄開始通入二氧化碳時、二氧化碳不足時、二氧化碳恰好完全反應時、二氧化碳有少量剩余時、二氧化碳過量時等不同情況下，溶液的電導率數(shù)值，整理好實驗數(shù)值后再繪制曲線。借助Excel、Origin，學生可把電導率數(shù)值設置為曲線的縱坐標，把通入的二氧化碳量設置為橫坐標，直接繪制。這樣比較簡單，可以節(jié)約大量時間，而且軟件制圖比用直尺畫圖更準確。3.5視頻回顧，梳理知識化學實驗也需要進行復習。在傳統(tǒng)教學中，學生一般通過復習實驗報告或者看書的方式來復習，不可能再去實驗室重新做實驗，效果并不好。信息技術與初中化學實驗整合后，教師可以借助實驗視頻回放，幫助學生重溫實驗過程，加深對實驗現(xiàn)象的記憶，梳理實驗過程中需要注意的事項，總結實驗結論。如在學生觀看視頻過程中，教師可以鼓勵他們去找出之前實驗過程中不規(guī)范的操作，既擴展學生的知識面，又加深學生對知識的掌握。4結語信息技術在初中化學實驗教學中的應用，需要結合具體的實驗內容，在傳統(tǒng)實驗教學優(yōu)點的基礎上發(fā)揮信息化教學的優(yōu)勢。這樣的整合舉措不僅可以豐富初中化學實驗教學形式，培養(yǎng)學生的化學核心素養(yǎng)，而且可以使教師的信息化教學水平得到提高。參考文獻[1]陳虹波.信息技術在高中化學實驗教學中的應用和思考[J].中國教育技術裝備,2017(15):149-150.[2]焦巖.淺析計算機信息技術在中學化學實驗教學中的應用[J