多媒体技术与化学学科的整合应用

多媒体技术与化学学科的整合应用大港三中刘洪喜内容提要：当今时代科学知识不断创新，信息技术一日千里的时代，现代教育技术的应用成为二十一世纪课堂教育的大势所趋而化学学科的教学，多媒体技术的应用更突现其便捷性、高效性。一、多媒体技术对现实中难以操作的实验给予真实展现二、用多媒体技术模拟微观世界，架设从微观到宏观的桥梁（1）模拟分子模型（2）模拟化学变化的实质（3）模拟化学反应的过程三、多媒体技术对解题指导上的辅助四、多媒体技术培养学生想象力五、多媒体技术培养学生创新能力六、运用多媒体技术可以增加学习的趣味性七、利用多媒体技术可以提高教学效率在教学过程中，多媒体技术充分展示了其优越性，随时代的进步，多媒体技术必将广泛走进课堂，展示其广阔的应用前景。当今时代科学知识不断创新，信息技术一日千里，由于学生的思维方式认知水平的变化，传统的一支粉笔，一块黑板的教学模式越来越显示出其不中。现代教与技术的应用成为二十一世纪的课堂教育的大势所趋，“运用教育技术，优化教育教学”越来越显示出其广阔的发展前景。作为新时代担任教学重任的我们，掌握现代教育技术的应用刻不容缓。在几年的化学教学中，我深刻的体会到运用多媒体技术的便捷性、高效性。本文拟就回自己的点滴体会作一介绍，藉此抛砖引玉。化学学科的认知步骤为：以实验为基础，从宏观现象出发引导学生从识事物的微观实质；再用微观得出的化学概念与理解去解释宏观现象，从中不难看出，化学是一门以实验为基础的自然学科，大量实验操作不可避免，同时化学教学的难点是在宏观世界的微观世界之间架设一座桥梁。多媒体技术的应用对于化学这些教学问题的解决起到了难以估计的作用。一、多媒体技术对现实中难以操作的实验给予真实展现首先，多媒体技术可以模拟某些教师不便于在课堂上演示的破坏性的实验。在传统的教学法中，对于一些破坏性的实验，教师一般只是口头强调如果出现错误将出现的严重后果，在现实中不易操作，也很难引起学生的重视，结果事倍功半。如在制取氧气的过程中应使试管口略向下倾斜，以防在加热过程中试管壁的水分倒流使大试管炸裂。另外在收集氧气时应先撤导管后撤酒精灯否则也会使水倒流，导致试管炸裂。这是学生在制取氧气过程中的两个操作难点，如果只是教师口述，学生并不以为然，而这些操作也不便在课堂上演示，即便演示了，大试管也不是而分而破裂。于是我设计了一组制取氧气的计算机辅助助教学软件，其应用起到了出人意料的好效果。在画面上首先显示铁架台，酒精灯，装好药品的试管等物，其中酒精灯、铁架台、集气瓶等已固定在正确位置。现在请一位同学上台来用鼠标拖动安装大试管，如果操作正确，实验顺利进行，若他把试管口向上，画面将显示随着酒精灯的加热，可见试管壁上凝结了很多小水珠，后来越聚越多，形成倒流，最后“啪”的一声，试管炸裂。同样在氧气的收集过程中，对于如何操作导管和酒精灯，也可学生设计两种不同程序的选择，如果学生移开酒精灯，导管仍在水槽中，水槽中的水被压入导管，逐渐形成倒流，最终热的试管底部遇冷水，试管底部炸裂。在演示实验的过程中由于学生自己操作，感觉如身临其境。全体学生目不转睛，尤其当水发生倒流时，同学们几乎都屏住了呼吸。由于声音配置很好，当试管炸裂时，大家都吓了一跳，这样的教学效果是不言而喻的。由于使用这组课件使学生形象逼真的看到了这一操作所造成的恶果，留下了深刻印象。如浓硫酸溶于水时必须将浓硫酸沿杯壁缓慢倒入水中，反之则会发生危险，但学生很难了解到问题的严重性，用Flash软件做一个模拟水倒入浓硫酸中发生危险全过程的动画，学生看到画面上的人被烧伤的恐怖情景，相信会永远记住这一幕，以后碰到类似的问题就不会犯错了其次，还可以适用多媒体技术模拟某些有毒气体实验，在化学教学中会遇到很多有毒气体的实验，如果在试验中处理不当，造成毒气体的散逸，不仅会造成空气污染，甚至会危害学生的身体健康。计算机课件的演示使得这个问题迎刃而解。如有毒气体一氧化碳的可燃性、还原性试验，用计算机做成课件演示出来，不仅实验效果通过大屏幕的演示非常明显，而且完全避免了毒害气体的扩散。此外，很多有毒气体的实验都可以以此类推，而且可以设计出不同的操作程序让学生自己操作。二、用多媒体技术模拟微观世界，架设从微观到宏观的桥梁。中学时期正是由形象思维向抽象思维过渡时期，学生对微观世界的理解有很大难度，易造成教学难点，因而加强直观教学是化学教学的基本原则，微观世界是看不到、摸不着的，由计算机模拟微观化学世界，可以达到很好的效果。1．模拟分子模型对于一些分子模型，我们可以将其制成动画在大屏幕上演示。我们在讲苯酚的化学性质时，在分析苯酚的比例模型并通过电脑演示出苯酚中苯环与羟的相互作用，使他们变得活泼，通过电脑动画的各个不同层面的旋转展示，这样使学生很容易理解和掌握苯酚的性质。2．模拟化学变化的实质。如在演示CuSO4与BaCl2的反应时，为了使学生理解该反应的实质是CuSO4电离出SO42-与BaCl2离出的Ba2+结合生成BaSO4白危沉淀，而Cu2+与Cl-没有参加反应。我们可用计算机课件制作出SO42-、Ba2+、Cu2+、Cl-四种离子，用动画演示出结合过程，使学生对这一过程一目了然。3．模拟化学反应的过程。如在分析Cl2与CH4的取代反应时，反应需要五步取代才能完成，分别生成CH3ClCH2Cl2CHCl3CCl4。学生难于理解，因此可将四种取代过程用3DSMAX制成动画，预设四个按钮分别代表四中取代过程，如在点击按钮现出a时就会有一个Cl来取代一个H，以此类推。这样，我们可以用鼠标随意点击某个按钮来欣赏Cl2与CH4的取代过程。这样也就是学生直观的了解了取代反应的原理。例如，在高二化学《原电池》一节的教学中，因为铜不能与酸反应产生气体，而锌却可以，所以学生们很难理解为什么锌——铜原电池反应中锌片上没有气泡，而铜片上却产生气泡。通过用FLASH软件模拟锌——铜原电池反应的过程，学生可以清楚地看到锌失去的电子通过导线转移到铜表面，从而溶液中的氢离子获得电子被还原成氢原子，氢原子结合成氢气而从铜片上放出。这样抽象的例子通过直观的观察就得到了解释，再启发学生总结规律，教学效果明显好得多。三、多媒体技术对解题指导上的辅助在分析启发学生思考的过程中，可以用计算机把教师的口头分析规范化、格式化，引导学生思考时注意表达的准确性和严密性，尤其对一题多解的情况就更有应用价值，在介绍完主要方法之后，教师可以让学生浏览其它解法，可以有效提高课堂利用率。例如：在一定条件下，NO和NH3可以发生反应生成N2和H2O。现有NO和NH3混合气体1mol,充分反应后，所得产物中，若经还原得到的N2比经氧化得到的N2多1.4克，若以上反应进行完全，试计算反应混合物中NO和NH3的物质的量各是多少？解法一：根据差量法.有反应方程式可知，还原反应得到的N2与氧化反应得到的N2的物质的量之比为3：2，因此，用差量法质量相差28，则解法如下（在电脑屏幕上逐步出现）解：6NO+4NH3==5N2+6H2O△m6428n(NO)n(NH3)1.4g∴n(NO)=0.3moln(NH3)=0.2mol∴未反应气体物质的量为1mol-0.3mol-0.2mol=0.5mol假设剩余气体为NO则原混合物中n(NO)=0.3mol+0.5mol=0.8moln(NH3)=0.2mol假设剩余气体为NH3,则原混合物中n(NO)=0.3moln(NH3)=0.2mol+0.5mol=0.7mol解法二：通过对化学方程式的分析知道：NO和NH3中的N元素全部转化成了N2（为了便于学生理解，在画面上闪动化学方程式中含氮物质中的氮元素，使学生整体上理解），因此，如果1mol混合物如果恰好完全反应，会生成0.5mol的N2，而根据还原反应得到的N2与氧化反应得到的N2的物质的量之比为3：2，经还原得到的N2应比经氧化得到的N2多0.1mol,即质量为2.8g，而已知中仅相差1.4g，说明仅有0.5mol发生了反应，剩余0.5mol的气体。则解法如下（在电脑屏幕上逐步出现）解：6NO+4NH3==5N2+6H2O由化学方程式可知：NO和NH3中的N元素全部转化成了N2，∴如果1mol混合物如果恰好完全反应，会生成0.5mol的N2∵根据还原反应得到的N2与氧化反应得到的N2的物质的量之比为3：2∴经还原反应得到的N2物质的量为0.5mol*3/5=0.3mol经氧化反应得到的N2物质的量为0.5mol-0.3mol=0.2mol二者相差N2的质量为(0.3mol-0.2mol)*28g/mol=2.8g又∵已知二者相差质量为1.4g∴反应物了混合物的物质的量为1mol/2=0.5mol∴剩余气体为0.5mol假设剩余气体为NO则原混合物中n(NO)=0.5mol*3/5+0.5mol=0.8moln(NH3)=0.2mol假设剩余气体为NH3,则原混合物中n(NO)=0.3moln(NH3)=0.5mol-0.2mol+0.5mol=0.7mol通过这种解题训练，既能规范学生的解题步骤，又培养了学生的求异思维能力、评价能力，使思维的灵活性和多样性得到了提高。四、多媒体技术培养学生想象力在现实刺激物的作用下，人脑的旧表象重新配合，从而构造出原有事物基本相符甚至完全崭新的形象的心理过程称为想象。丰富的记忆表象是培养想象力的重要手段。在化学教学中培养学生的想象力也是教学大纲的要求，是学生素质教育的重要组成部分。化学研究中有大量的微观过程，若只通过教师的讲解去想象实际发生在三维空间中的运动和变化是有难度的，而且其想象的准确性也难于验证。在传统的课堂教学中，由于给学生提供的感性材料难以达到全面、细致，有时因无法给学生提供直观的表象而影响了学生对知识的理解与掌握。通过计算机课件的辅助教学可以把微观抽象的内容及某些实验利用图像、动画进行模拟、放大；用直观的图形、图像、动画、文字和声音等方式向学生提供丰富的感性材料，特别是可以把通过文字材料获得的概念，转化成直观的形象，把难以想象的微观世界宏观化，把难以演示的实验形象化，通过直观的视觉来帮助学生理解，大大降低了难度，使学生深入认识事物的本质，从而使教学难点顺利突破。学生多种感官同时参与学习，教学信息丰富，获得的记忆表象数量及质量都大幅度提高。日积月累，想象力自然得到长足发展。如有机化学的教学过程中，展示分子结构及反应断键部位，烃和烃的衍生物等分子结构，用3DMAX软件制成三维立体动画，可以生动地展示在大屏幕上，通过直观的形象帮助学生理解和记忆。五、多媒体技术培养学生创新能力创新思维是一种高级的思维活动，是在已有经验的基础上，发现新事物，创造新方法。苏霍姆林斯基说：“为了孩子变得更聪明，就得对他们进行训练。”大量事实也证明，开发学生的创造力，关键在于培养和训练学生的创新思维。例如，氯气实验室制法一节的教学中，在引导学生分析实验室制取氯气的装置时，设计了以下四种装置供学生选择：1、与实验室制取氧气的装置相同；2、与实验室制取氢气的装置相同；3、在制取氢气的装置的基础上，加上酒精灯，采用向上排空气法；4、用3的装置但把长颈漏斗改为分液漏斗。当学生选择了装置1时，就会发现浓盐酸会从试管中流出而无法进行实验；当选择装置2时，发现反应根本不发生；当选择装置3时，虽然发生了反应，但无法阻止浓盐酸的挥发，从而知道装置4是最理想的。随着反应的进行，电脑画面上出现“氯气已收集满，停止实验，多余的氯气将怎样处理？”字样，有三种答案可供学生选择：1）、直接排入大气；2）、通入水中；3）、入氢氧化钠溶液中。学生通过对所学的知识的应用选择了3），画面上出现了一个完整的实验装置。（见课本上的装置）画面上同时出现“课本上的装置就是最完美的吗？”，学生心中产生疑问，但想不出问题出在那里。通过多媒体演示，该装置在收集气体换瓶时会出现漏气现象，不可避免地会危害人体，污染环境。那么，怎样解决这一问题呢？学生通过思考，想出了很多方案，比如，在导气管处换橡皮管，采用止水夹；采用两处收集气体等。并让学生把想法通过Authorware软件设计出的课件中给出的实验仪器进行连结，