邱詩銘

多媒體模擬技術(shù)在危險化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用

邱詩銘

（廣西民族師范學(xué)院 化學(xué)與生物工程系，廣西崇左 532200）

多媒體技術(shù)作為向?qū)W生傳授知識和訓(xùn)練技能的教學(xué)輔助工具，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有著很大的作用，尤其是多媒體模擬技術(shù)代替危險化學(xué)實(shí)驗(yàn)可完成教學(xué)任務(wù)，多媒體技術(shù)的發(fā)展大大提高了學(xué)習(xí)效率。文中介紹了多媒體模擬技術(shù)在危險化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的主要作用，并分別從實(shí)驗(yàn)安全、實(shí)驗(yàn)效果、實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)藥品方面展開論述。

多媒體；模擬技術(shù)；化學(xué)實(shí)驗(yàn)；作用

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，計算機(jī)越來越普及，學(xué)校對于多媒體技術(shù)的應(yīng)用更廣泛。多媒體技術(shù)是一種新的電腦處理信息技術(shù)，它能夠提供多種信息，包括文字、聲音和圖像［1］，從而使表現(xiàn)的信息更直觀和自然，使接受起信息來更加容易。因此，把多媒體技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)中，可使枯燥的學(xué)習(xí)變得形象、直觀，寓教于樂，可提高課堂效率，以達(dá)到更好的教學(xué)效果［2］?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)是一門培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)的必修課程，但課堂的實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在不少問題，尤其是危險化學(xué)實(shí)驗(yàn)往往無法展開。例如，在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中，有強(qiáng)氧化劑、氰化物、硝基苯等可燃助燃毒害品，各種易燃易爆化學(xué)物品的使用極為普遍，有乙醇、乙醚、丙酮等易燃溶劑，實(shí)驗(yàn)時如有這些物品存在，均可能釀成火災(zāi)、爆炸事故。如果能利用多媒體來輔助化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)將推動實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和方法［3－4］，例如多媒體模擬技術(shù)可把實(shí)驗(yàn)過程中的各種因素有機(jī)地組合在一起，利用虛擬實(shí)驗(yàn)代替危險化學(xué)實(shí)驗(yàn)完成教學(xué)任務(wù)，可以在一定程度上解決危險化學(xué)實(shí)驗(yàn)難進(jìn)行的問題，本文將介紹多媒體模擬技術(shù)在危險化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的主要作用。

1 模擬技術(shù)可以解決危險實(shí)驗(yàn)的安全問題

化學(xué)實(shí)驗(yàn)的安全問題一直是實(shí)驗(yàn)教學(xué)所關(guān)注的熱點(diǎn)［5］。有些實(shí)驗(yàn)因其實(shí)驗(yàn)本身的性質(zhì)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)具有一定的危害性和危險性，尤其是實(shí)驗(yàn)過程中使用一些易燃易爆化學(xué)物品或氧化性極強(qiáng)的物品時，實(shí)驗(yàn)過程具有一定的危險。例如，用Na干燥乙醚可能引起爆炸，原因是乙醚存放形成過氧化物，過氧化物與Na反應(yīng)劇烈引起爆炸；又如有機(jī)實(shí)驗(yàn)操作中稍微不慎也可能引起爆炸；在分液漏斗振搖時內(nèi)部產(chǎn)生大量氣體而噴料、爆炸；做氧化反應(yīng)時，多余的氧化劑沒猝滅而直接減壓蒸餾導(dǎo)致爆炸；另外，過氧化氫在高溫或雜質(zhì)催化作用下，開始熱分解反應(yīng)，生成的氧氣和水蒸氣使罐體內(nèi)壓力增大，與此同時分解潛熱使液體溫度升高，溫度升高又進(jìn)一步加速分解反應(yīng)，使罐內(nèi)壓力越來越大，最終導(dǎo)致反應(yīng)失控或熱爆炸［6］。因此，為了降低實(shí)驗(yàn)過程中事故的發(fā)生率，有些實(shí)驗(yàn)可以采用多媒體模擬技術(shù)代替真實(shí)實(shí)驗(yàn)，用計算機(jī)進(jìn)行模擬，直接進(jìn)行課堂演示，使學(xué)生獲得一定的感性認(rèn)識，既保證了學(xué)生的安全又達(dá)到了良好的教學(xué)效果。

在有機(jī)實(shí)驗(yàn)中有時候需要對易被還原的物質(zhì)減壓蒸餾，這也容易引起爆炸。例如，亞磷酸二苯酯，反應(yīng)完處理出來的粗品進(jìn)行減壓蒸餾，在180℃，操作者用的是刺型分餾柱，塔板很多，反應(yīng)瓶溫度達(dá)到250℃，由于體系中有微量的氧進(jìn)入，亞磷酸突然冒煙，發(fā)生爆炸；對于這種簡單的蒸餾在實(shí)驗(yàn)中由于存在較大的風(fēng)險，可以采用模擬的方法，即采用3D仿真技術(shù)，物質(zhì)和減壓蒸餾設(shè)備都可以用立體圖表示，減壓過程中產(chǎn)生的現(xiàn)象也可以做成動漫形式，以利于學(xué)生觀看；另外產(chǎn)生爆炸的過程也可以以視頻圖像呈現(xiàn)出來，這樣學(xué)生可以通過這種間接經(jīng)驗(yàn)?zāi)苷莆盏綄?shí)驗(yàn)的關(guān)鍵之處，而模擬實(shí)驗(yàn)過程一點(diǎn)沒有安全問題，因此，模擬實(shí)驗(yàn)可以規(guī)避有毒、有害實(shí)驗(yàn)，可以解決危險實(shí)驗(yàn)的安全問題。

2 模擬技術(shù)可以增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)效果

危險實(shí)驗(yàn)不僅僅因?yàn)閷?shí)驗(yàn)物品具有可燃易爆性，而且實(shí)驗(yàn)條件比較特殊，實(shí)驗(yàn)難度較大，難以觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，或者說實(shí)驗(yàn)由于受到各種因素的影響，往往不易成功或現(xiàn)象不明顯，學(xué)生很難觀察到位，從而影響教學(xué)效果。而模擬實(shí)驗(yàn)，可以通過對視頻圖像進(jìn)行放大或者縮小，通過暫停實(shí)驗(yàn)中的某些關(guān)鍵步驟，并可以對此部分從各個角度進(jìn)行觀察，就可以全方位了解潛在危險的發(fā)生，這將幫助學(xué)生對實(shí)驗(yàn)過程的有深刻認(rèn)識，從而促使學(xué)生在進(jìn)行真實(shí)實(shí)驗(yàn)時有更好的把握。

例如，在進(jìn)行儀器分析實(shí)驗(yàn)時，讓往往有時候需要了解色譜的檢測器，比如火焰檢測器的工作原理，燃燒室可能是氫火焰，具有一定的危險性，當(dāng)火焰監(jiān)測器檢測到無法使主燒嘴著火的小的副燒嘴火焰時，如繼續(xù)供給燃料，這樣會有發(fā)生爆炸的危險；而且要了解火焰的開關(guān)量信號和表示火焰強(qiáng)度的視頻信號，真實(shí)實(shí)驗(yàn)很難有直觀的現(xiàn)象，這時可以借助多媒體模擬技術(shù)，采用動畫模擬，可以直接將火焰監(jiān)測器實(shí)驗(yàn)原理過程顯示出來，真實(shí)感極強(qiáng)，同時避免了發(fā)生爆炸的危險，這樣既減輕教師的負(fù)擔(dān)，又提高了教學(xué)效果。

3 模擬技術(shù)有利于培養(yǎng)學(xué)生技能

21世紀(jì)的人才必須具備創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，要培養(yǎng)出高素質(zhì)的化學(xué)人才，需要在實(shí)驗(yàn)中加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐動手能力、分析問題和解決問題能力。傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)很難滿足創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的要求，難以達(dá)到預(yù)期目的，必需充分發(fā)揮多媒體技術(shù)的優(yōu)勢，尋找新的教學(xué)方法和手段。化學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)充分利用了計算機(jī)多媒體的技術(shù)，將化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中的文、圖、聲像、動畫各種因素有機(jī)地組合在一起，將操作過程放大，讓學(xué)生在計算機(jī)上操作也能達(dá)到身臨其境的效果，學(xué)生更易通過觀察，這樣就可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動了積極性，有利于指導(dǎo)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)，從而有利于增強(qiáng)做真實(shí)危險實(shí)驗(yàn)的信心；在進(jìn)行危險實(shí)驗(yàn)時心理往往會有更多的憂慮，畢竟實(shí)驗(yàn)過程有可能發(fā)生意外，這將威脅生命和財產(chǎn)安全，憂慮過多可能在實(shí)驗(yàn)中會出現(xiàn)更多的紕漏，如對于加熱、生成氣體的反應(yīng)，一定要小心不要成了封閉體系，對于低沸點(diǎn)的溶劑，如乙醚，正戊烷等忘記用干燥劑預(yù)先干燥等；通過模擬實(shí)驗(yàn)的演示會消除一些憂慮，增強(qiáng)一定的自信，因此，通過模擬技術(shù)可以很好地指導(dǎo)學(xué)生做危險實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生動手能力，起到良好的教學(xué)效果。

4 模擬技術(shù)有利于節(jié)約藥品

有些化學(xué)物品性質(zhì)活潑、穩(wěn)定性差，極易誘發(fā)火災(zāi)爆炸事故，一般情況下應(yīng)嚴(yán)格易燃易爆物品存放的管理，限制實(shí)驗(yàn)室內(nèi)各種物品的存量實(shí)驗(yàn)室內(nèi)做實(shí)驗(yàn)剩余或常用的少量易燃易爆化學(xué)物品。同時，實(shí)驗(yàn)過程中盡可能使用模擬技術(shù)，這樣可以大大減少危險物品的用量，降低了實(shí)驗(yàn)風(fēng)險的同時，也降低了實(shí)驗(yàn)成本。

5 結(jié)束語

通過上述分析，我們發(fā)現(xiàn)多媒體模擬技術(shù)可以代替危險化學(xué)實(shí)驗(yàn)從而完成教學(xué)任務(wù)，可見模擬技術(shù)在危險化學(xué)實(shí)驗(yàn)中可以發(fā)揮很大的作用。但是，模擬還是歸模擬，很多方面它無法發(fā)揮其真實(shí)實(shí)驗(yàn)的作用，電腦模擬無法真正意義上取代親自動手實(shí)驗(yàn)，畢竟多媒體是沒有情感的，無論教師如何對課件進(jìn)行精心設(shè)計，學(xué)生都難以產(chǎn)生強(qiáng)烈的情感共鳴，模擬技術(shù)無法給予學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中所經(jīng)歷的思維、操作、分析、觀察能力的鍛煉，并且也難以實(shí)現(xiàn)情感教育，如在實(shí)驗(yàn)中形成的一些品質(zhì)如毅力、情緒等。

總之，不能舍本逐末，在危險化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中合理地使用多媒體模擬技術(shù)進(jìn)行教學(xué)，對解決危險實(shí)驗(yàn)的安全問題、增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)效果、培養(yǎng)學(xué)生技能和節(jié)約藥品方面有很大的作用，對促進(jìn)學(xué)校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，提高學(xué)生的素質(zhì)教育中會起到積極作用。

［1］劉儒德.信息技術(shù)與課程整合［M］.北京：人民教育出版社，2004：7－8.

［2］鐘健.淺談化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的策略［J］.科技資訊，2009，26（24）：249.

［3］魏愛芳.多媒體技術(shù)引領(lǐng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革［J］.中國現(xiàn)代教育裝備，2009（1）：147－148.

［4］莊云峰.淺談實(shí)驗(yàn)與多媒體結(jié)合，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣［J］.科技資訊，2010（33）：178.

［5］石磊.有機(jī)化學(xué)基本操作實(shí)驗(yàn)中容易出現(xiàn)的問題與對策［J］.湖北中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報，2011，13（6）：72－73.

［6］吳德建，錢新明，黃平.過氧化氫熱爆炸研究進(jìn)展［J］.中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2011，7（8）：14－20.

Role of Multimedia Technology in Hazardous Chem ical Experiment Teaching

QIU Shiming
（Department of Chemistry and Bioengineering，Guangxi Normal University for Nationalities，Chongzuo 532200，China）

Multimedia technology as a tool to impart knowledge and train skills to students plays a great role in chemical experiment teaching，especially in place of hazardous chemical experiment teaching.Therefore，the development ofmultimedia technology greatly improves the efficiency of learning.This paper will introduce themajor role ofmultimedia simulation technology in hazardous chemical experiment teaching，and the experiment safety，the experiment effect，the experiment skills and experimentalmedicine are discussed respectively.

multimedia；simulation technology；chemical experiment；effect

G642.423；O6－3

A

10.3969/j.issn.1672－4550.2014.05.026

2013－12－01

廣西省高等教育教學(xué)改革工程基金資助項(xiàng)目（2013JGB262）；廣西民族師范學(xué)院自治區(qū)大學(xué)生校外實(shí)踐教育基地項(xiàng)目資助（XWSJ201304）。

邱詩銘（1983－）男，碩士，講師，從事能源催化和天然產(chǎn)物合成。