信息技術與化學實驗教學的整合策略

　　化學實驗是化學教學中的重要實踐活動，是培養學生創新思維的重要方法和手段。尤其是新課程高中化學在實驗內容、實驗要求、實驗探究方法等方面發生了一系列的變革，不僅在各課程模塊中強化了學生實驗探究的意識，還專門設立模塊六《實驗化學》，進一步突顯出化學實驗在化學學科中的地位。信息技術與學科課程的整合已經成為教育技術領域研究的一個熱點問題，也是現代教育技術應用于教育實踐的一個主要形式。那么，如何將信息技術與化學實驗教學相結合，提高化學實驗教學的有效性？本文以人教版模塊六《實驗化學》的教學為例，探討信息技術與化學實驗教學的整合策略。
　　
　　信息技術與化學實驗教學的結合點
　　
　　1.拓展實驗視野
　　《實驗化學》模塊的課程目標中明確提出“了解現代儀器在物質組成、結構和性質研究中的應用”，同時，在教材中設置了“科學史話”、“科學視野”等欄目，介紹了古往今來的一些科學家的故事以及國內外有關綠色化學工藝方面的最新成果、光譜分析發展簡介等。若利用信息技術將這些內容更生動地展示給學生的話，不僅可以有效地激發學生的學習熱情，而且可以讓學生更深刻地認識到化學與科技發展、與人類生活的密切聯系，增強主人翁意識、參與意識和決策能力。
　　
　　2.回顧實驗知識
　　模塊六《實驗化學》是在必修課程和其他各模塊的實驗基礎上為滿足學生的不同需要而設置的，是高中階段實驗內容和實驗要求的拓展和延伸。尤其是必修1的主題2“化學實驗基礎”與模塊六的主題1“化學實驗基礎”有很多關聯之處。對于學生已有的實驗知識，教師可讓學生運用計算機中教師預設的課件進行自主學習，滿足不同層次的學生的需求；也可在課前將相關知識改編成一些小題目輸入電腦，題型可以是選擇題、判斷題，甚至可以是模擬操作題。課堂上讓學生獨立完成，教師則通過網絡及時、全面、準確地了解學生的學習情況，適時調整教學過程，增強教學的針對性，提高教學的效率。
　　
　　3.開展專題研究
　　隨著新課程的實施，研究性學習也已進入課堂，在新的《普通高中化學課程標準》中“實驗化學”模塊提出了9個化學專題實驗研究，每個專題都包含有“拓展研究”、“問題與討論”等欄目，對于其中的一些開放性的探究實驗，如“市售Vc片相關性質的研究”、“日常洗滌或消毒用品的相關研究”，學生都可以利用網絡獲取大量的信息，并進行協作探究。
　　
　　4.引入數字實驗
　　數字化實驗是以計算機及傳感器為核心器件的實驗體系。《實驗化學》在“科學視野”中首次介紹了應用傳感和數碼技術研究實驗的過程。在課堂教學中，教師可讓學生將傳感器技術、計算機技術、通信技術應用于化學實驗，尤其是學生的探究性實驗，有效地降低了化學實驗的難度，提高了實驗的精確度，拓展了實驗的內容，激發了學生實驗的興趣。
　　
　　信息技術與化學實驗教學整合的四種模式
　　
　　根據信息技術與化學實驗教學的結合點，可將信息技術與化學實驗整合的教學模式分為以下四種類型。
　　
　　1.信息化接受式的教學模式
　　主要流程如圖1所示。
　　
　　示例：《實驗化學》第一單元《從實驗走進化學》中，“保證實驗安全”等內容的教學可采用信息化接受式的教學模式。首先，教師可播放一些國內外的實驗或生產事故的錄像，引出問題“安全是實驗的先決條件，如何預防實驗傷害事故的發生”。然后，讓學生從試劑、儀器的正確使用、實驗操作的規范化、實驗操作的先后順序、尾氣處理等角度展開討論，教師可根據學生的討論將課件中已有的相關內容播放給學生看，增強學生的感性認識，并在此基礎上提煉出安全完成化學實驗所必備的條件。最后，教師讓學生將一些易錯、易忽略的基本操作進行實戰演練。
　　策略：課前教師根據教學內容和學生的特點，選擇適合的資源制成課件，并在課堂上演示課件內容。課件設計的重點在于解決化學實驗中的難點和盲區。如：對于現象不明顯的實驗，可利用計算機模擬將“現象”放大；做微型實驗時，可利用投影設備將“現象”放大；對于嚴重污染、較危險或在一般實驗室條件下難以完成的實驗，可利用多媒體來演示或播放錄像；模擬錯誤的實驗操作，起到反面教材的作用等。
　　
　　2.數字化實驗的教學模式
　　主要流程如圖2所示。
　　示例：《實驗化學》中，實驗3—4“酸堿滴定曲線的測繪”可以讓學生利用pH傳感器和數據采集器測定和記錄酸堿中和滴定過程中pH的數據，并用計算機將數據進行處理，同時畫出相應的滴定曲線。
　　策略：數字化實驗與傳統實驗方法并不沖突，關鍵在于教師指導學生如何將兩種方法有效結合，取長補短。教師應鼓勵學生使用溫度傳感器、壓強傳感器、pH傳感器等傳感設備進行實驗，解決傳統化學實驗方法難以解決的問題。運用數據采集器和計算機的數據處理功能，可以有效降低數據記錄和數據處理的難度，教師應引導學生將更多的精力轉移至實驗方案的設計、實驗數據的分析等環節，以期在實驗設計和實驗能力上有更多的創新和突破。
　　
　　3.信息化自主式的教學模式
　　主要流程如圖3所示。
　　示例：《實驗化學》第三單元中，“物質的檢驗”等內容可采用信息化自主式的教學模式。首先，教師設置問題情境引入課題。然后，讓學生根據課件內容及自己的知識水平進行自主學習，完成相應的實驗習題，并通過實驗解決具體的問題。最后，讓學生將自己的學習成果或學習過程中的體會與全體同學進行交流，教師進行評價和指導。
　　策略：教師在課前根據教學內容、教學目標以及學生已有的知識水平設計網絡教學課件，并在課前要求學生明確學習的主要內容和目標。設計教學課件時應注意：（1）主干清晰，交互性好，便于學生的學習和使用；（2）超鏈接的導航性好，便于學生根據學習所需時間以及學習所具備的知識條件進行拓展；（3）超鏈接的設置應有一定的選擇性，不是越多越好，必須圍繞教學的中心內容適當展開；（4）充分利用化學虛擬實驗室的功能，為學生的實驗操作、實驗設計提供平臺。另外，在學生自主學習的過程中，教師應對學生的學習進行監控，適時地對學生的學習方向進行引導，對學生學習過程中出現的困難進行指導，對學生的學習能力進行評價和激勵。
　　
　　4.信息化探究式的教學模式
　　主要流程如圖4所示。
　　示例：《實驗化學》第四單元中，實驗4—5“綜合實驗設計實踐”等內容可采用信息化探究式的教學模式。每個學生可以根據自己的興趣確立大致的研究方向，如“氣體的噴泉實驗裝置設計”、“巧用Y型管進行微型實驗設計”、“巧用生活中的物品自制實驗儀器”，通過上網查閱資料、分析資料將研究的課題進一步明確、細化，并且自愿組合成研究小組，制定研究計劃。教師對課題的大小、可行性進行評估，并提出建議。每個研究小組按照計劃分工合作，提出假設并設計實驗方案，在通過理論的檢驗論證后進行實驗檢驗。學生在不斷的實驗中總結經驗，最終形成實驗成果。
　　　
　　策略：由于信息化自主式的教學模式與數字化實驗的教學模式相比，給教師帶來的最大困擾是其“多樣性”。所以，在信息化探究式的教學模式的教學中，教師應對這些“多樣性”多加關注。（1）每個合作小組的研究課題不同。教師要關心各小組的研究進程、研究方案，尤其是實驗方案的設計，應從實驗的可行性、科學性、簡約性等角度對學生進行指導。（2）每個合作小組的實驗內容、實驗時間不同。不同的實驗內容所需的儀器、試劑有所不同。教師應對每個課題小組的實驗了然于胸，盡可能作好統一安排。（3）評價角度的不同。不同的課題小組研究的方案和過程不同，教師在最后的集體講評中，應列舉不同的研究方案，從不同角度進行評價和總結，比如，如何對信息資料進行表征解析、如何處理和分析實驗數據等。
　　學生操作、觀察、分析、協作等能力的鍛煉和提高，情感、意志、毅力等品質的形成都離不開實驗過程的錘煉。因此，不能因為信息技術的融入而淡化了“實驗檢驗”的環節，信息技術的應用要講求適時、適用和適度。