宋振云

（桓臺縣實驗中學(xué)，山東淄博 256400）

運用信息技術(shù)優(yōu)化實驗教學(xué)
——以魯教九年級化學(xué)《中和反應(yīng)》為例

宋振云

（桓臺縣實驗中學(xué)，山東淄博 256400）

實驗探究是化學(xué)學(xué)習(xí)的重要方式。文章探討了交互式電子白板、虛擬化學(xué)實驗室、Flash和數(shù)字傳感器等信息技術(shù)與實驗教學(xué)的整合，尋求利用信息技術(shù)提升實驗教學(xué)效率的有效方法。

信息技術(shù)；實驗教學(xué)；電子白板；虛擬實驗室；數(shù)字傳感器

《初中化學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)》提出科學(xué)探究是化學(xué)學(xué)習(xí)的重要方式、義務(wù)教育階段化學(xué)課程的重要內(nèi)容；而實驗是實現(xiàn)科學(xué)探究的重要途徑、化學(xué)學(xué)習(xí)的重要方法。傳統(tǒng)的實驗教學(xué)存在一些不足，如受條件限制，一些實驗無法開展；學(xué)生操作不規(guī)范不準(zhǔn)確，影響到實驗探究的結(jié)果和學(xué)習(xí)效率等等。恰當(dāng)運用信息技術(shù)可以彌補這些實驗教學(xué)中的不足，提升實驗教學(xué)的效率。本文以魯教版九年級化學(xué)《中和反應(yīng)》為例，分析探索信息技術(shù)在實驗教學(xué)中的重要輔助作用。

一、運用電子白板提升實驗設(shè)計的直觀性

實驗探究前，學(xué)生常需要依據(jù)實驗?zāi)康淖孕性O(shè)計實驗，確定實驗儀器和實驗步驟。但常有學(xué)生因?qū)嶒炘O(shè)計不合理，導(dǎo)致探究過程中儀器組裝緩慢，探究耗時長，效率低。而合理利用電子白板的圖庫功能和圖像拖動功能，在電子白板上找出所需要儀器，模擬組裝實驗裝置，并設(shè)計合理的實驗步驟，可以對實驗過程進(jìn)行預(yù)演，提高實驗探究的效率。

本節(jié)課探究 “氫氧化鈉溶液和稀鹽酸是否發(fā)生化學(xué)反應(yīng)”這一問題時，學(xué)生們設(shè)計出很多實驗方案。如利用石蕊試液、酚酞試液檢測反應(yīng)前后溶液的酸堿性；利用pH試紙測量反應(yīng)前后溶液的pH值等。學(xué)生提出了合理的實驗方案，但對具體的實驗步驟卻沒有清晰的思路。此時請學(xué)生根據(jù)自己的實驗方案在電子白板上選出合適的儀器，搭建實驗裝置，理清實驗思路，并推測實驗現(xiàn)象。通過這些模擬操作，學(xué)生非常清晰地明確了該實驗探究的思路和步驟。

二、運用虛擬化學(xué)實驗室提升實驗探究的效率

建構(gòu)主義認(rèn)為學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者以自身已有的知識和經(jīng)驗為基礎(chǔ)的主動建構(gòu)活動。學(xué)生的學(xué)習(xí)過程是在教師創(chuàng)設(shè)的情境下，借助已有的知識和經(jīng)驗，主動探索，積極交流，從而建立新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)的過程。因此，教師創(chuàng)設(shè)情境，幫學(xué)生回顧已有知識，對新知識的構(gòu)建起著至關(guān)重要的作用?！吨泻头磻?yīng)》授課前，通過前置性作業(yè)，利用虛擬化學(xué)實驗室，學(xué)生在電腦上進(jìn)行快速的模擬操作，復(fù)習(xí)酸溶液和堿溶液的檢測方法、溶液pH的檢測方法和酸堿溶液的電離，為新課學(xué)習(xí)儲備知識和經(jīng)驗。

實驗探究是化學(xué)學(xué)習(xí)不可或缺的重要過程。運用虛擬實驗室對真實的實驗進(jìn)行巧妙的補充，完成探究困難、操作復(fù)雜、現(xiàn)象不明顯的實驗，可以提升實驗教學(xué)的效率。

本節(jié)課是利用歸納法總結(jié)酸和堿反應(yīng)的一般規(guī)律的。先通過實驗探究稀鹽酸滴定氫氧化鈉溶液時pH的變化曲線，再拓展思考：其他酸和堿相互滴定也具有相同的pH變化曲線嗎？對于初中學(xué)生來說，可以選擇稀硫酸滴定氫氧化鈉溶液、稀鹽酸滴定氫氧化鈣溶液等。但這些實驗中反應(yīng)物種類繁多，需測定的數(shù)據(jù)煩瑣，探究用時較長，所以在課堂教學(xué)中很難完成。此時利用虛擬化學(xué)實驗室探究多種酸和堿的反應(yīng)，實時顯示燒杯中溶液的pH，并在坐標(biāo)系中輸出pH變化曲線（見圖1），就顯得高效且直觀了。

三、運用Flash技術(shù)提升實驗原理教學(xué)的形象性

課堂上，利用電子白板的圖像拖動功能可以非常形象地演示化學(xué)實驗的原理——微粒的運動和碰撞過程。但該功能存在一定的局限性，電子白板可以展示反應(yīng)前各微粒的種類和數(shù)量，卻無法演示粒子碰撞后生成新微粒的過程。運用Flash中的startdrag語句可以制作拖動動畫，拓展白板的拖動功能，更形象直觀地展現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)中微粒的變化。本節(jié)課在實驗探究后讓學(xué)生思考酸堿滴定過程中，物質(zhì)的組成微粒是怎么改變的，此時利用Flash制作一個燒杯，里面盛有氫氧化鈉溶液和稀鹽酸混合后的四種離子——氫離子、氯離子、鈉離子和氫氧根離子。利用startdrag語句設(shè)置所有離子在燒杯內(nèi)都可以自由拖動，當(dāng)拖動氫離子碰到氫氧根離子時，這兩種離子就會消失，并出現(xiàn)新的微粒——水分子。

通過Flash技術(shù)的運用，學(xué)生拖動各微粒并相互碰撞，形象地展示了中和反應(yīng)的原理。學(xué)生很容易就能理解中和反應(yīng)的實質(zhì)就是氫離子與氫氧根離子生成水分子。

四、運用數(shù)字傳感器技術(shù)，提升實驗數(shù)據(jù)處理的時效性

繪制酸堿中和滴定中pH的變化曲線時，常規(guī)方法是向酸溶液中加入不同體積的堿溶液，然后用pH計測量混合后溶液的pH，最后根據(jù)實驗數(shù)據(jù)手動繪制pH變化曲線。由于該實驗操作復(fù)雜，數(shù)據(jù)處理煩瑣，繪制的曲線準(zhǔn)確度低，實驗耗時長，初中學(xué)生難以完成。所以教材只是提供了一組已經(jīng)測量完成的實驗數(shù)據(jù)，要求學(xué)生根據(jù)已有數(shù)據(jù)繪制pH變化曲線，感受鹽酸和氫氧化鈉反應(yīng)過程中酸堿度的變化。

由于傳感技術(shù)具有實時采集、圖形顯示的突出特點，所以可以利用光電傳感器監(jiān)測滴定中消耗溶液的體積，利用pH傳感器監(jiān)測滴定過程中溶液pH的變化，并自動將數(shù)據(jù)采集入計算機，即時生成溶液pH的變化曲線。通過數(shù)字傳感器技術(shù)的運用，學(xué)生能夠快速直觀地進(jìn)行實驗探究，改變了以往只能被動處理實驗數(shù)據(jù)而無法進(jìn)行實驗探究的情況。

信息技術(shù)輔助實驗教學(xué)不是取代實驗，而是在實驗的基礎(chǔ)上作為實驗探究的補充和延伸。隨著信息技術(shù)在實驗教學(xué)中不斷應(yīng)用，實驗教學(xué)方式和手段不斷得到優(yōu)化，化學(xué)課堂教學(xué)效益將會得到進(jìn)一步的提升。

[1]山東教育出版社.義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)教科書化學(xué)（九年級全一冊）[M].濟南：山東教育出版社，2007.

[2]王雅蘋.交互式電子白板在中學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用探討[J].現(xiàn)代教育教學(xué)探索，2011，7（9）：132.

[3]蔡碧霞.利用現(xiàn)代傳感技術(shù)繪制酸堿中和滴定曲線[J].化學(xué)教育，2009，30（11）：56-57.

[4]朱紅芹.信息技術(shù)開辟化學(xué)實驗教學(xué)新天地[J].中國教育技術(shù)裝備，2011，（25）：165.

（編輯：王天鵬）

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