在計(jì)算機(jī)輔助下的化學(xué)教學(xué)

隨著計(jì)算機(jī)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用普及和多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的不斷進(jìn)步，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（Computer Assisted Instruction，簡稱CAI)在現(xiàn)代化教育中的地位日益上升，顯示出了傳統(tǒng)教育所不能比擬的優(yōu)越性。當(dāng)今的教學(xué)正朝著向現(xiàn)代化教學(xué)手段要效率、要質(zhì)量的方向邁進(jìn)，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)這枝電化教學(xué)花園內(nèi)鮮艷奪目的花朵，越來越顯現(xiàn)出它的生機(jī)和活力。因此，探索計(jì)算機(jī)在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用是化學(xué)科電化教學(xué)的一個(gè)重要課題，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一個(gè)重要延伸，也是輔助化學(xué)教學(xué)、優(yōu)化教學(xué)過程、提高教學(xué)質(zhì)量、改革課堂教學(xué)、加強(qiáng)素質(zhì)教育的新思路與新做法。

一、利用計(jì)算機(jī)多媒體課件教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)

1.知識(shí)的豐富性

傳統(tǒng)的教學(xué)以“教師的嘴巴和粉筆”為主要教學(xué)模式，課堂容量有限，教學(xué)手段單一。但使用計(jì)算機(jī)課件則不同，它可以最大限度地調(diào)動(dòng)有用資源，如視、聽、讀、寫功能的大大增強(qiáng)；利用“熱鍵”做注解；補(bǔ)充課本中沒有的閱讀資料；利用網(wǎng)上資源進(jìn)行相關(guān)知識(shí)的搜索，這些都有助于增大課堂容量，培養(yǎng)學(xué)生的求知欲，活躍課堂氣氛。

2.內(nèi)容的易改性

傳統(tǒng)教學(xué)中教師備課書寫教案所用時(shí)間較長，但制作成計(jì)算機(jī)課件后可以根據(jù)教學(xué)的要求適當(dāng)?shù)丶右孕薷模璧臅r(shí)間少，從這一意義上講可謂降低了工作的無意義重復(fù)性，減輕了教師備課的負(fù)擔(dān)。這更有利于教師把精力集中在教學(xué)內(nèi)容的修訂和教學(xué)方法的改進(jìn)上，有利于教師把精力集中在總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，不斷進(jìn)行教學(xué)改革和創(chuàng)新上。

3.便于傳播交流

傳統(tǒng)的教學(xué)方案即使完整地書寫出來，也因?yàn)楸憩F(xiàn)形式過于呆板、展示性不強(qiáng)而不易被人們接受；計(jì)算機(jī)課件則不同，它可以在計(jì)算機(jī)上直接運(yùn)行供少數(shù)人交流，也可以利用電教室的投影在多數(shù)人內(nèi)交流，更有意義的是可以上傳到網(wǎng)上或建立個(gè)人主頁在全球范圍內(nèi)供盡可能多的人流覽。教師之間相互學(xué)習(xí)、相互借鑒的機(jī)會(huì)增多，也有助于教師的教學(xué)水平不斷提高。

二、如何在化學(xué)方面使用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，研究物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、變化及合成的科學(xué)。因此，化學(xué)教學(xué)必須十分重視引導(dǎo)學(xué)生觀察化學(xué)實(shí)驗(yàn)，透過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象掌握物質(zhì)的性質(zhì)、變化，進(jìn)而揭示物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)的奧秘。輔助化學(xué)教學(xué)的計(jì)算機(jī)軟件就應(yīng)當(dāng)圍繞上述化學(xué)學(xué)科的特點(diǎn)，尤其是其中那些常規(guī)教學(xué)難以突破的難點(diǎn)來開發(fā)。就化學(xué)知識(shí)來說，不同的教材內(nèi)容，有其特殊的難點(diǎn)，必須突破；但就整體來講，則有一些共性的化學(xué)問題亟待計(jì)算機(jī)輔助其突破：

1.解釋原理上體現(xiàn)輔助性

我們?cè)诨瘜W(xué)教學(xué)中，學(xué)生時(shí)常對(duì)一些抽象的理論原理難以領(lǐng)會(huì)，即使采用階梯思考題啟發(fā)學(xué)生探索，往往也不容易突破。例如鐵的吸氧腐蝕和析氫腐蝕問題，這樣的實(shí)驗(yàn)由于反應(yīng)時(shí)間長直接在課堂演示是無法辦到的。我設(shè)計(jì)了模擬實(shí)驗(yàn)，將二根鐵釘放在盛有水的水槽內(nèi)，鐵釘上罩有試管，打出字幕“一段時(shí)間后”，通過電腦模擬兩者在腐蝕過程中現(xiàn)象的不同（水面的變化、有無氣體產(chǎn)生），啟發(fā)學(xué)生思考原因。這樣的模擬使學(xué)生如臨其境，更易發(fā)現(xiàn)問題的本質(zhì)，提高了解題的能力。對(duì)于三池（原電池、電解池、電鍍池）的電子轉(zhuǎn)移問題，我利用電腦模擬實(shí)驗(yàn)，展示電子的運(yùn)動(dòng)軌跡，讓學(xué)生直觀地了解到電子得失的情況，再啟發(fā)學(xué)生總結(jié)規(guī)律，教學(xué)效果明顯好一些。相類似的知識(shí)點(diǎn)較多，如反應(yīng)熱、化學(xué)平衡、溶解度等等。

2.解釋微觀粒子上體現(xiàn)輔助性

宏觀物質(zhì)是微粒構(gòu)成的，而微粒的構(gòu)造和運(yùn)動(dòng)卻無法直接觀察。常規(guī)教學(xué)通常用掛圖或投影片、模型等媒體示意，由于其僵化、固定而缺乏直觀的效果。那么，教學(xué)時(shí)可借助計(jì)算機(jī)電教媒體變小為大、變靜為動(dòng)，把微觀粒子擴(kuò)大為宏觀的示意圖像，用動(dòng)畫的形式給學(xué)生以生動(dòng)的啟示，例如原子的構(gòu)造、電子云、電子得失、價(jià)鍵形成、晶體的微觀結(jié)構(gòu)、原電池及電解池兩極的離子放電等等。

3.化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)上體現(xiàn)輔助性

實(shí)驗(yàn)是化學(xué)學(xué)科的基礎(chǔ)，也是實(shí)驗(yàn)引探法實(shí)施的前提，其重要意義毋庸置疑。然而，傳統(tǒng)的課堂演示實(shí)驗(yàn)存在著一些不易克服的矛盾：

(1)反應(yīng)裝置規(guī)模小而課室范圍大，多數(shù)學(xué)生觀察現(xiàn)象模糊；

(2)許多化學(xué)變化瞬間即逝，學(xué)生注意力難以集中在應(yīng)當(dāng)著重觀察的重點(diǎn)上，因而感官刺激強(qiáng)度不足；

(3)一些化學(xué)實(shí)驗(yàn)需要較長些的時(shí)間才能完成，而課堂教學(xué)時(shí)間有限，無法直接觀察結(jié)果；

(4)演示實(shí)驗(yàn)時(shí)教師既要自己動(dòng)手或指導(dǎo)學(xué)生操作，又要調(diào)控整個(gè)教室的學(xué)生注意力，因而無法組織他們同步思考討論，所以，邊實(shí)驗(yàn)邊探索的氣氛不濃；

(5)一些實(shí)驗(yàn)危險(xiǎn)性較強(qiáng)，不益于在課堂上演示；

(6)工業(yè)生產(chǎn)裝置規(guī)模大，根本無法在課堂內(nèi)演示。

那么，怎樣解決這個(gè)在化學(xué)教學(xué)中帶有普遍性的難題呢？配以放映實(shí)驗(yàn)錄像不失為解決問題的辦法。但是，現(xiàn)階段各地發(fā)行的實(shí)驗(yàn)錄像帶只能線性播放，難以根據(jù)教學(xué)的需要選擇某一片段、某一鏡頭，更不便在畫面中穿插對(duì)實(shí)驗(yàn)的探索性思考，所以效果不佳。在制作課件的實(shí)踐中我有以下心得：

(1)對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯易于觀察的要保留下來，親手做演示實(shí)驗(yàn)。

(2)利用電教手段在課件中穿插實(shí)驗(yàn)錄像，在錄像中設(shè)置控制按鈕，實(shí)現(xiàn)教學(xué)中能動(dòng)地控制講課內(nèi)容。

(3)利用計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)，如工業(yè)生產(chǎn)流程圖、爆炸實(shí)驗(yàn)、反應(yīng)時(shí)間快的實(shí)驗(yàn)的慢鏡頭、反應(yīng)時(shí)間快的實(shí)驗(yàn)的壓縮過程等等。如氯水分解反應(yīng)速度非常慢，課堂上難以演示；再如濃H■SO■的稀釋時(shí)錯(cuò)誤地將水倒入濃H■SO■，會(huì)帶來什么后果呢？這是不能用實(shí)驗(yàn)來演示的。但都可通過動(dòng)畫模擬及伴音得到解決。

總之，教師要熟練使用多媒體輔助教學(xué)，就必須有創(chuàng)新精神、科研意識(shí)，樹立終生學(xué)習(xí)的觀念和不斷進(jìn)取的精神，這正是教學(xué)改革的動(dòng)力源泉。