關(guān)于化學(xué)實(shí)驗教學(xué)與多媒體技術(shù)
張德明
多媒體教學(xué)技術(shù),一般包括攝影、實(shí)物投影、攝像、放像、計算機(jī)多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等方面。
一、投影技術(shù)在化學(xué)實(shí)驗教學(xué)中的應(yīng)用
化學(xué)的演示實(shí)驗,其目的是通過實(shí)驗讓全體學(xué)生觀察到物質(zhì)變化的全過程,在理性上有一定的認(rèn)識,從而提出疑問,獲得結(jié)論。演示實(shí)驗可提高學(xué)生對化學(xué)的學(xué)習(xí)積極性和參與度,體現(xiàn)實(shí)驗過程的真實(shí)性、科學(xué)性,讓學(xué)生信服,是培養(yǎng)學(xué)生觀察能力的重要途徑,也為引出課題、問題,進(jìn)行討論、探索,發(fā)現(xiàn)創(chuàng)造條件。因此,演示實(shí)驗要真正起到演示作用,不能使演示實(shí)驗變成講實(shí)驗,觀察實(shí)驗現(xiàn)象變成講實(shí)驗現(xiàn)象。為了提高演示實(shí)驗的可見度,傳統(tǒng)的方法一般采用放大實(shí)驗儀器,抬高實(shí)驗裝置,增加實(shí)驗藥品的用量巡回展示實(shí)驗結(jié)果,然而實(shí)驗儀器的放大是有限的,巡回展示實(shí)驗結(jié)果又浪費(fèi)時間,并且有些現(xiàn)象是在實(shí)驗中瞬間產(chǎn)生的而無法觀察到的,以至影響教學(xué)效果。采用投影技術(shù),可克服上述缺陷,大大提高演示實(shí)驗效果。例如,濃硫酸稀釋實(shí)驗,對實(shí)驗中關(guān)鍵性的觀察點(diǎn),即溫度計讀數(shù)的變化,通過投影技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)大,使驗證性實(shí)驗的驗證更具科學(xué)性。用實(shí)物投影儀對NaOH固體表面潮解現(xiàn)象進(jìn)行放大,激勵學(xué)生注意觀察生活中的化學(xué)現(xiàn)象。上述實(shí)驗?zāi)苁菇處熢谥v課時感到很流暢,學(xué)生對知識的理解、掌握感到很輕松。
投影技術(shù)主要是對實(shí)驗現(xiàn)象進(jìn)行放大,克服演示實(shí)驗可見度小的缺陷,使學(xué)生能清楚地觀察到實(shí)驗現(xiàn)象,特別是一些細(xì)小的、不易觀察到的實(shí)驗現(xiàn)象。投影技術(shù)使實(shí)驗的科學(xué)性得到提高,增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和參與度,為培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力提供了有力條件。
二、攝像、放像技術(shù)在化學(xué)實(shí)驗教學(xué)中的應(yīng)用
演示實(shí)驗的全過程需要較長時間,且伴隨著一些無關(guān)緊要的現(xiàn)象,干擾學(xué)生正確觀察實(shí)驗現(xiàn)象,影響實(shí)驗效果。由于學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)時間是有限的,要讓學(xué)生在有限的時間內(nèi)盡可能多地獲得信息,給予學(xué)生信息要有選擇性,使學(xué)生觀察到的現(xiàn)象對所學(xué)得的知識有價值。因此,采用攝像、剪輯技術(shù),對實(shí)驗的全過程進(jìn)行加工,既為學(xué)生提供實(shí)驗的全過程,又突出重要的實(shí)驗現(xiàn)象,同時也不失實(shí)驗的真實(shí)性。
例如,氯水見光分解實(shí)驗可采用此技術(shù)在課堂上播放,大大增強(qiáng)演示實(shí)驗的時效性。當(dāng)學(xué)生看到氯水在幾小時的光照后才開始慢慢地冒小氣泡,24小時才有明顯氣體產(chǎn)生,不僅對實(shí)驗結(jié)論信服,更體會到有些化學(xué)反應(yīng)是很緩慢發(fā)生的,增強(qiáng)了學(xué)生對實(shí)驗觀察的有效性。
在演示實(shí)驗教學(xué)中,有些實(shí)驗具有一定的危害性和危險性,在課堂上無法實(shí)施演示,借助于錄相教學(xué),既保證學(xué)生的安全,又保護(hù)環(huán)境,還達(dá)到良好的教學(xué)效果。通過錄像技術(shù)還可以對實(shí)驗中的錯誤操作引起的危害進(jìn)行真實(shí)再現(xiàn),引起學(xué)生的重視,幫助學(xué)生掌握正確的實(shí)驗操作步驟和操作技能。例如,濃硫酸實(shí)驗,課堂上一般演示正確的操作,對不正確的操作則進(jìn)行講解,通過錄像對“濃硫酸滴入水中放出大量熱,使?jié)饬蛩嵋猴w濺現(xiàn)象”進(jìn)行演示,使學(xué)生加深對這一知識點(diǎn)的理解,這樣的教學(xué)可以使學(xué)生正確掌握實(shí)驗操作規(guī)則和正確認(rèn)識實(shí)驗裝置,對實(shí)驗的成功起到一定的促進(jìn)作用。
演示實(shí)驗是幫助學(xué)生學(xué)會實(shí)驗基本技能的最有效途徑。對一些操作較復(fù)雜的實(shí)驗,通過錄像對學(xué)生進(jìn)行正確的、規(guī)范的指導(dǎo),避免了因教師實(shí)時演示需較長時間的缺陷。例如,高中化學(xué)實(shí)驗氯氣制取的教學(xué),可采用錄像技術(shù)進(jìn)行演示,同時對操作注意點(diǎn)進(jìn)行局部放大,加于旁白介紹,使學(xué)生不僅能理解“為什么這樣操作”,更能體驗正確的操作,而且避免了氯氣的毒性;對學(xué)生最終撐握氯氣的性質(zhì)和正確的實(shí)驗操作提供了有力保證。 利用錄像技術(shù)中的功能效應(yīng),促使演示實(shí)驗真實(shí)性,例如,高速率或緩慢的攝像技術(shù)和放像的快、慢、倒等功能,不僅使學(xué)生緩慢地看到快速反應(yīng)的變化,還能使學(xué)生快速地觀察到緩慢反應(yīng)的變化,讓學(xué)生迅速感知易觀察到的細(xì)節(jié),提高學(xué)生觀察的敏捷性,同時縮短了教學(xué)時間,增加了演示實(shí)驗的時效性,提高了教學(xué)效益。
攝像、錄像技術(shù)還可以顯示較復(fù)雜的化工生產(chǎn)過程,使抽象的教學(xué)內(nèi)容直觀化,便于學(xué)生對這類知識的理解和掌握;對一些價格昂貴的實(shí)驗、危險性大的實(shí)驗、定性的實(shí)驗,要求較多的操作技術(shù),或裝置復(fù)雜的實(shí)驗,也可以借助錄相來完成,并保障演示實(shí)驗的安全性、正確性、有效性、規(guī)范性。
三、多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在化學(xué)實(shí)驗教學(xué)中的應(yīng)用
化學(xué)實(shí)驗的操作步驟和操作規(guī)范都有一定的要求,一旦學(xué)生操作失誤,不僅會引起實(shí)驗失敗,還可能引起實(shí)驗事故,更會引起學(xué)生的恐懼心理,影響學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣,采用多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù),應(yīng)用典型的軟件資料,對操作易出錯的后果進(jìn)行模擬。這樣會讓學(xué)生在計算機(jī)上先進(jìn)行模擬操作,以掌握正確的操作和對不正確操作的理解,再進(jìn)行實(shí)驗,將大大提高學(xué)生實(shí)驗的有效性。例如,在氯氣的實(shí)驗室制法中,實(shí)驗結(jié)束后應(yīng)先將導(dǎo)管移出水面再移去酒精燈的操作,一旦失誤,就有一定的危險性。為了解決這一難題,通過多媒體技術(shù),設(shè)計、制作了氯氣的實(shí)驗室制取的軟件,對這一操作做了一些特別處理,在課堂上,讓學(xué)生進(jìn)行反復(fù)模擬實(shí)驗,一旦操作正確,計算機(jī)就給予獎勵提示,鼓勵學(xué)生;一旦學(xué)生操作錯誤,計算機(jī)則對水倒流入試管底部,試管破裂的危險場面進(jìn)行模擬。再如,對點(diǎn)燃未檢驗純度的氫氣發(fā)生爆炸進(jìn)行模擬,使學(xué)生加深對操作錯誤引起危害的認(rèn)識,然后再進(jìn)行正確的實(shí)驗,通過多媒體技術(shù)的模擬,不僅提高了實(shí)驗的成功率,還能深刻理解正確操作的重要性。
應(yīng)用多媒體技術(shù)對一些裝置和操作較復(fù)雜的實(shí)驗,為學(xué)生提供一個模擬式實(shí)驗環(huán)境,讓學(xué)生先進(jìn)行模擬操作,訓(xùn)練實(shí)驗技能,然后再進(jìn)行真正的實(shí)驗。例如,乙酸乙醇的制取,在多媒體技術(shù)上可以通過學(xué)生模擬實(shí)驗,既掌握實(shí)驗原理又掌握實(shí)驗操作方法,不斷促進(jìn)學(xué)生實(shí)驗技能的提高。
多媒體技術(shù)在化學(xué)實(shí)驗中起到實(shí)驗設(shè)計教學(xué),對學(xué)生進(jìn)行化學(xué)知識和實(shí)驗操作技能的演示教學(xué),有利于培養(yǎng)學(xué)生的遷移能力、解決問題的能力、相互協(xié)作能力和創(chuàng)造能力;在多媒體實(shí)驗室中,讓學(xué)生在實(shí)驗室中暢游,發(fā)揮各自的才能去探索化學(xué)世界的實(shí)驗。例如,物質(zhì)的鑒別,通過多媒體“實(shí)驗室”提供學(xué)生所需試劑,由學(xué)生設(shè)計各種方法進(jìn)行實(shí)驗并加以判斷。計算機(jī)對各種方法所產(chǎn)生的各種現(xiàn)象都會模擬,并正確判斷以及正確提示,有利于培養(yǎng)學(xué)生對知識的鞏固、應(yīng)用和發(fā)展。
在計算機(jī)多媒體技術(shù)上,我們可以通過聲音、畫面、文字于一體能展示微觀世界,模擬化學(xué)反應(yīng),打破了學(xué)生認(rèn)識中的時空限制,用各種感官來感知信息,有利于學(xué)生的主動參與,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,更符合現(xiàn)代學(xué)生的思維學(xué)習(xí)習(xí)慣;再通過交互功能和模擬技術(shù),對一些危險性的實(shí)驗,放心的讓學(xué)生大膽的去操作,為學(xué)生的探索和創(chuàng)造提供條件。
總之,化學(xué)實(shí)驗是中學(xué)化學(xué)教學(xué)最常用和最重要的教學(xué)手段,對幫助學(xué)生理解和掌握化學(xué)知識有著舉足輕重的作用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,將現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)與實(shí)驗相結(jié)合必將豐富實(shí)驗的內(nèi)涵,增強(qiáng)實(shí)驗的功能。