计算机信息技术在初中化学实验教学中的应用实践

谭粉霞

关键词：计算机信息技术；初中化学；实验教学；数字化实验

化学作为一门以实验为基础的学科，化学实验是学科教学中极具重要部分。教师需要以实验为基础，帮助学生认知学科知识、掌握学科技能、形成学科素养。传统实验教学的不足之处在于很多实验无法切实开展，由于实验危险系数、实验难度、实验材料、实验时间等限制，无法在课堂教学中开展实验；有些实验开展效果不尽如人意，在实验直观性、精准性和高效性上不足，实验教学质量受到了限制；所有的化学实验无法留痕，学生只能跟着教师的教学走，实验结束便很难再回顾实验，虽然笔记和经验会储存大部分实验相关知识内容，但还是无法全面地展示实验。

计算机信息技术的应用，可以对传统实验教学中的不足之处进行弥补，与传统实验教学形成合力完善化学实验教学。

一、计算机信息技术在初中化学实验教学中的应用成效

（一）完善了初中化学实验的教学资源

传统化学实验教学中，有些化学实验是无法在课堂教学中开展的，这样学生对于这些化学实验的学习，只能通过教师的讲解，配合一些图片信息通过自己的想象来完成对这些实验的理解和学习，在实验教学资源方面存在着不足。通常这些实验存在着较高的危险系数、较大的实验难度、缺乏适宜的实验材料和实验环境、需要耗费较长的实验时间等，都使得这部分化学实验教学无法开展。比如化学反应中可能会产生有毒物质、发生爆炸，比如设备和场地不能满足实验需求等。对于这些无法在课堂中開展的实验教学，计算机信息技术有效地改善了传统化学实验教学资源不足的现状[1]。

在应用实践中，信息化化学实验教学资源有效地解决了这些传统实验教学中的难题。比如提前录制实验教学，抓拍细节、减少实验等待时间，利用编辑好的化学实验视频来教学，有效地解决了课时不足、耗时过长、实验成功率低等问题。比如直接采用一些专业人士制作的实验视频和动画，有效地解决了学校条件难以完成的实验教学。比如利用虚拟仿真、传感器等先进的信息化技术手段，有效地创新了实验环境和实验条件，提供了更加先进的实验教学资源。这些实验资源对传统实验教学形成弥补之势，完善了实验教学资源。

（二）提升了初中化学实验的教学实效性

有些化学实验教学虽然可以在课堂教学中开展，但受限于课时、实验设备等，使得实验教学不能充分开展，实验教学不够高效，且精准性和直观性不足[2]。计算机信息技术的应用则使得这一问题得到了优化，使实验教学的实效性得到了极大的提升。

比如传统实验教学中，教师开展演示实验教学时要求学生观察实验现象，但实验反应的现象过快，无法就实验现象展开详细讲解。计算机信息技术则可以通过记录实验现象和实验过程，利用化学实验视频来对实验现象进行精准观察，暂停、快进、慢放，使实验教学的直观性得到了放大和延伸。同时还可以使实验留痕，学生可以在课中和课后利用实验视频充分掌握每一个实验细节，满足自主学习和个性化学习的需求。

比如传统实验教学中实验现象不够明显，学生无法通过自身的操作和感知精准地掌握实验变化，但信息技术的应用则可以对这一问题进行突破，利用数字化实验设备来精准获取化学实验的数据，通过数据分析对比来掌握实验数据的变化动态，从而提高了化学实验的精准性。

比如传统化学实验中实验程序较为烦琐，取化学用品、连接实验装置、洗涤玻璃仪器等浪费了较多的时间，或者实验成本较高，各种化学药品和化学设备制约了学生做实验，限制了化学实验的教学成效。但利用虚拟现实技术来开展仿真模拟实验，有效地解决了实验效率和实验成本等问题，节约时间成本和实验成本。

（三）创新了初中化学实验的教学方式

计算机信息技术的应用，使初中化学实验教学形式得到了创新，构建了多元化的初中化学实验教学模式。传统的初中化学实验教学，主要通过教师口头讲解、教师实验示范、学生参与实验三种形式来实现，随着信息技术的运用，创新了多媒体实验教学、微课实验教学、数字化实验教学和虚拟仿真实验教学几种教学方式[3]。

多媒体实验教学，主要是在多媒体上播放实验的视频资源、微课资源，创设出直观、生动、高效、全面的教学情境，使学生通过观看视频和微课的形式来完成实验学习。对于无法在课堂上开展的实验以及实验效果不宜于展示的实验教学，都可以通过这种实验教学方式来完成。

微课实验教学，主要是利用实验微课来促进学生的自主学习，满足学生的个性化学习需求。一则微课可以对学生的课前课后学习时间进行开发利用，通过对碎片化时间的利用拓展了教学的时空。二则学生通过微课视频进行预习和复习，有益于学生形成良好的自主学习习惯。三则学生按照自身的需求调节微课学习的时间、内容、进度等，更加契合自身的个性化学习需求。四则微课可以对学生的课堂实验进行指导，对于难度较大的操作实验，教师难以同时对所有的同学进行指导，但有了实验微课，学生可以按照微课上的实验流程和实验细节来完成实验过程，提高了实验的效率和实验成功率。

数字化实验教学，通过传感器技术、数据处理技术等信息化技术手段，对化学实验中的各种数据信息进行采集和分析，最终把化学实验中的各种数据以表格、图像、数字等方式呈现在实验者面前，使实验者对实验现象有一个更加精准、直观的把握[4]。尤其适用于初中化学实验中的定量实验，规避了人工实验中的测量误差，并把实验中相关量的变化以及肉眼无法察觉到的变化，通过直观的形象呈现出来。比如各种反应中的温度变化、溶液导电性变化、能量变化等。

虚拟仿真化学实验教学，利用虚拟仿真技术和远程触发操作技术，使学生在模拟实验环境中开展仿真实验操作[5]。这种实验教学模式可以满足学生的亲自操作需求，保障了实验的安全性，最危险的实验也可以在仿真环境中开展；节约了实验成本，在经济成本上省去了药剂和材料等消耗成本，在时间成本上省去很多基础的实验流程，如洗涤实验器皿等，减少了实验等待时间，提高了实验教学的效率。

二、计算机信息技术在初中化学实验教学中的应用实践

（一）创设实验情境优化初中化学实验教学

创设教学情境是计算机信息技术在初中化学实验教学中最普遍的应用，不论是整个实验过程的呈现，还是具体实验细节的呈现，都可以采用多媒体情境法来优化化学实验的教学效果。

对于无法在课堂教学中开展的化学实验，教师更需要利用信息化教学资源来创设直观生动的教学情境，以完成这部分实验教学。比如在人教版初中化学九年级上册第六单元“氢气燃烧与爆炸”的实验教学中，由于实验具有较高的危险性，爆炸现象可能会对学生和实验室造成伤害，所以很多教师并不会进行现场实验教学。而且依据笔者自身的实践经验，这一实验的操作难度也较大，学生在用排水法收集氢气时，会发生纸团堵不住塑料桶的孔、水槽倒置水排不出、收集好氢气学生不敢点燃、点燃后无法达到爆炸效果等问题。这个化学实验可谓危险系数大、操作烦琐、费时费力且成功率不高。故在教学中为了保障实验教学效果，教师可以利用信息化教学资源来创设直观生动的教学情境，使学生通过观看成功的实验视频来掌握学科知识技能。同时配合教师对实验细节的讲解，暂停视频画面，使学生清晰地掌握实验细节，再通过实验流程的梳理，使学生掌握实验原理和实验过程。

对于在课堂教学中需要展示化学实验细节的实验教学，教师可以通过相关的化学实验图片和视频来帮助学生高效地完成知识的学习和归纳总结，在保障教学效率的同时还深化学生的知识印象。以九年级上册第二单元《氧气的性质》教学为例，在教学中需要观察不同物质在空气中和氧气中燃烧所产生的不同现象，以归纳出氧气的化学性质。教材选取了带火星的木条、硫、木炭、铁丝这些材料来开展实验，在实验中教师要求学生观察各种材料在空气中燃烧的现象与在氧气中燃烧的现象有哪些不同，为了保障观察效果，教师可以同步录像实验效果，然后将视频截图投影于大屏幕上，使学生通过对比更明确地感知两种现象的不同。有时受限于教学的课时，教师并不会把所有的实验都演示一遍，如果时间不允许，教师也可以直观通过视频或者图片的形式，来呈现这些实验现象对比，以使学生通过对实验现象的对比分析，归纳出氧气的化学性质。

（二）利用微课资源完善初中化学实验教学

传统化学实验教学主要集中在课上开展，由于课时等限制，课上的实验教学时间较为紧张，有些化学实验教学便不能切实地让学生操作，或者无法确保学生的操作时间和操作效果。以计算机信息技术为依托的微课资源，运用到初中化学实验教学中，使课堂内外的时间整合起来，教学时空得到延展，教学流程更加流畅，学生主体地位更加凸显[6]。

在课前教师可以通过微课相关资源，使学生对即将开展的实验教学相关内容进行预习，以便于学生掌握基础的知识技能，为学生的课堂实验操作打好基础。并通过预习微课资源，帮助学生完成相关知识技能的衔接，从而在课堂教学中使化学实验更加高效地开展。同时通过学生的自主预习，帮助学生找到自身在学习中的重点难点问题，在化学实验教学中有目的性地解决自身的问题，提高学习的针对性和教学的精准性。

在课中教师可以通过微课实验资源，指导学生的自主化学实验。学生实验的成功率对学生的学习兴趣和学习热情有着较大的影响，如果实验的成功率低，会制约实验教学的成效。因此教师可以在大屏幕上循环播放实验的注意事项和实验流程，引导学生的实验并及时地解决学生在自主实验中的问题，提高学生的实验成功率。

在课后，教师可以利用微课视频资源来帮助学生巩固复习和深化拓展，把实验微课分享给学生，使学生按照自己的需求完善自身的学习，同时利用一些具有拓展性质的微课，延伸学生的思考与探究，拓展学生的知识面。比如在课堂教学中学习完氧气的性质后，教师可以在课后利用微课拓展一个关于水底的氧气的实验，水里有没有氧气？水里的动物和植物需不需要氧气？水里的气泡是怎么来的？通过这一系列的问题引出实验，拓展学生对水底氧气的认知。

（三）利用数字化实验提升实验教学质量

对于一些定量化学实验、抽象化学实验，如果需要提高实验教学的精准性和直观性，教师可以通过数字化实验来实现这一目的，利用传感器技术、数据采集技术、数据分析技术和计算机软硬件，使学生在数据的支撑下更好地掌握实验现象[7]。

比如在人教版初中化学九年级下册《酸和碱的中和反应》的实验教学中，教师可以利用温度传感器来获取实验前氢氧化钠溶液和盐酸溶液的温度，然后对比反应后的温度变化，来分析实验现象。因为人体感官的感应能力是有一定限制的，温度变化如果不在人体感官的感知范围内，实验现象便无法精准获取，因此在教学中可以借助于信息化技术手段，来获取温度的数据变化信息，通过数字化实验使实验现象更加直观和精准。

比如在“空气中氧气体积分数测定”的教学中，传统的实验方法是利用集气瓶中水的体积来对氧气的体积分数进行推算，这种实验方法存在着一定的弊端，一则在实验原理上红磷并无法充分通过燃烧耗尽氧气，二则实验容易出现较大的误差。因此在教学中教师可以改进这个实验，利用氧气浓度传感器，配合计算机和数据采集器来进行氧气浓度的采集，如此便可得出氧气浓度变化的动态过程，通过一目了然的曲线图，把抽象的实验过程具象化，提高了化学实验的教学质量。

（四）利用虚拟仿真实验创新初中化学实验教学

虚拟仿真技术在高等教育领域的应用较为成熟，在初中化学实验教学中的运用还并未普及，但作为一种发展趋势，其解决了实验教学中的很多问题，大有发展前景。在一些较为先进的学校已经开始了这方面的尝试，借助于3D 建模技术、虚拟现实技术、传感器技术等打造出一个虚拟的三维世界，按照教学的需求创设出虚拟实验室，同时结合真实的实验，使学生与虚拟环境进行沉浸式互动，學生可以从中获取到各种真实的体验，感受到化学变化的过程，在锻炼学生实验能力的同时，也使学生感受到现代化化学实验教学的魅力。

三、结束语

随着信息化教学的不断完善，信息化教学资源越来越丰富，教师可以筛选各种教育平台上的信息化教学资源后加以运用，以解决传统教学中教学资源不足的问题。同时随着信息化技术的不断发展和运用，化学实验教学的技术资源、场地资源、软硬件资源也都得到了不断的完善，在这些信息化教学资源的支撑下，初中化学实验教学的教学方式得到了创新，构建了多元化的实验教学模式，教学质量也得到了显著的提升，促进了初中化学实验教学的完善和发展。