計算機(jī)在高中化學(xué)教學(xué)中的運(yùn)用與思索

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隨著現(xiàn)代教育技術(shù)的發(fā)展，學(xué)校辦學(xué)條件的不斷改善，計算機(jī)已步入高中課堂。如何在高中化學(xué)課上運(yùn)用計算機(jī)提高教學(xué)效益已成為一個新鮮的課題。筆者耳聞目睹了各學(xué)科同仁或開發(fā)利用現(xiàn)成軟件，或自己動手制作課件來解決教學(xué)難題的事例，感動之際也自費(fèi)購置了一臺微機(jī)并嘗試用于教學(xué)。在近一年的教學(xué)實(shí)踐中，感到高中化學(xué)課中，許多難以操作或有毒的實(shí)驗和一些較繁雜的化學(xué)式、結(jié)構(gòu)式以及一些抽象的概念和理論，用傳統(tǒng)的教學(xué)方法和手段常常難以突破，易使學(xué)生感到枯燥乏味，影響教學(xué)效果，如果能恰當(dāng)?shù)乩糜嬎銠C(jī)的作圖模擬功能和速度快、容量大的特點(diǎn)就能夠很好地化解這些難點(diǎn)，大幅度提高教學(xué)效率。

我們體會，利用計算機(jī)的作圖功能可以模擬微觀世界。在教學(xué)中，我們可以利用計算機(jī)模擬把靜態(tài)圖示轉(zhuǎn)變?yōu)閯討B(tài)圖示，把微觀問題宏觀化，把抽象問題形象化，有利于幫助學(xué)生理解概念、掌握理論，其效果是利用圖片或其他傳統(tǒng)手段所不及的。例如，在高一“原子核外電子運(yùn)動的特征”部分，內(nèi)容抽象，教材中僅提供了氫原子電子云示意圖，其他內(nèi)容要靠教師講述，教師不易教，學(xué)生難理解。若利用計算機(jī)把這節(jié)課的內(nèi)容制作成課件，在原子核外電子運(yùn)動特征中設(shè)這樣兩個小標(biāo)題：“原子核外電子的運(yùn)動特點(diǎn)”和“電子云”。然后，先指出原子核外電子的質(zhì)量小、運(yùn)動速度很快、運(yùn)動范圍小。人類是無法觀察也不可能觀察的，之后借助計算機(jī)模擬在顯示屏左邊畫出一個氫原子核，核外一個電子，由于電子運(yùn)動速度很快，我們看到的是一個亮環(huán)在原子核外空間“無規(guī)律”出現(xiàn)，并將左框運(yùn)動情況在右框中累積，從而引導(dǎo)學(xué)生分析并找出核外電子的運(yùn)動規(guī)律。再借助計算機(jī)模擬，給氫原子拍照，在顯示屏左邊顯示出氫原子某瞬時的照片，右邊顯示出瞬時照片的疊印，當(dāng)其照片疊印到一定數(shù)量時，就能清晰地看到核外電子在氫原子核外空間出現(xiàn)機(jī)會的統(tǒng)計結(jié)果的形象表現(xiàn)——電子云的圖形，從而使只能通過口頭語言描述的抽象概念變成了動態(tài)的直觀圖示，能有效的加深學(xué)生的理解和記憶。

又如，銅鋅原電池原理，它既是教學(xué)中的重點(diǎn)又是難點(diǎn)，在教材中僅設(shè)一個演示實(shí)驗，演示時只能觀察到宏觀結(jié)果，不能觀察到微觀過程。如果利用計算機(jī)動畫模擬，把銅片和鋅片浸入稀硫酸中，先是鋅片上有氣泡，再用連有電流計的導(dǎo)線把鋅片和銅片連接起來，氣泡改在銅片上放出，電流計指針有偏轉(zhuǎn)，并觀察到電子移動的路徑，這樣，就可以啟發(fā)學(xué)生思考電流的方向、構(gòu)成原電池的條件、原電池的正負(fù)極的確定等問題，整個過程清楚、直觀，學(xué)生很容易接受。

我們還可以利用計算機(jī)的作圖功能來模擬化學(xué)實(shí)驗。許多化學(xué)實(shí)驗有毒，具有一定的危險性，如果操作不當(dāng)，就有可能發(fā)生意外事故。化學(xué)實(shí)驗中的一些錯誤操作，過去只能靠教師講其錯誤的原因以及錯誤操作可能帶來的危害，不能為了加深學(xué)生印象而用實(shí)驗證明，否則會造成危險。如果用計算機(jī)動畫模擬這些錯誤操作，則可將步驟分解，放慢動作，不僅把錯誤的原因演示清楚，而且可以渲染氣氛，學(xué)生看后印象深刻。這種做法特別適合于易燃、易爆、產(chǎn)物是有毒氣體以及使用強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、劇毒藥品等實(shí)驗的模擬。例如，稀釋濃硫酸時將水加入濃硫酸中，液體就會沸騰并飛濺出來；點(diǎn)燃未經(jīng)驗純的氫氣，導(dǎo)致整個裝置的爆炸；用排水法收集氧氣時，先停止加熱，后將導(dǎo)氣管撤出水面，水倒吸使試管炸裂。對這些錯誤操作、危險操作的模擬，既能加深學(xué)生的印象，又能使學(xué)生準(zhǔn)確地掌握知識、加深對錯誤操作原因的理解，還能在以后的實(shí)際操作中避免意外事故的發(fā)生。

利用計算機(jī)的作圖功能還能模擬化學(xué)反應(yīng)歷程。化學(xué)實(shí)驗本身往往是宏觀的，而反應(yīng)原理則往往是微觀的，教師在講解時描述起來和困難，需要學(xué)生具有較強(qiáng)的空間想象能力和抽象思維能力，大多數(shù)學(xué)生理解起來感到吃力，這也許就是某些學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的難點(diǎn)。筆者認(rèn)為，如果能在講解實(shí)驗原理時，用計算機(jī)模擬反應(yīng)原理，就可以起到事半功倍的效果。例如，在有機(jī)化學(xué)中羧酸和醇的反應(yīng)中，羧酸是提供氫還是羥基？學(xué)生根據(jù)已有的經(jīng)驗，很容易把中和反應(yīng)跟酯化反應(yīng)類比，錯誤地認(rèn)為在酯化反應(yīng)中，羧酸提供氫而醇提供羥基。我了突破這一教學(xué)難點(diǎn)，可利用計算機(jī)模擬含有帶標(biāo)記的氧原子的醇跟羧酸起酯化反應(yīng)，形成含有帶標(biāo)記的氧原子的酯這一反應(yīng)歷程，從而證明羧酸提供羥基而醇提供的是氫。再如，高三的“電解質(zhì)溶液”一章，是高中階段的重點(diǎn)和難點(diǎn)，有的教師采用的是以大量習(xí)題和小測試強(qiáng)化學(xué)生記憶的方法，這樣不僅容易加重學(xué)生的負(fù)擔(dān)，而且也不一定能達(dá)到教學(xué)目的。我們在講述這一章的第四節(jié)“鹽類的水解”時，為了讓學(xué)生深入理解鹽類水解的實(shí)質(zhì)，借助了計算機(jī)，利用3Dmax軟件制作了水的電離、醋酸鈉、氯化銨及氯化鈉溶于水后電離成離子，醋酸根離子和銨根離子水解的情況，增強(qiáng)了直觀性，使同學(xué)們仿佛身臨其境，自然歸納出鹽類水解的實(shí)質(zhì)，取得了非常好的效果。

利用計算機(jī)還能模擬化工生產(chǎn)過程。在高中化學(xué)教材中有關(guān)于化工生產(chǎn)的內(nèi)容。對一些化工生產(chǎn)過程，如接觸法制硫酸、氨氧化法制硝酸等，學(xué)生大多數(shù)未見過，缺乏感性認(rèn)識。在傳統(tǒng)的教學(xué)中，教師大都是通過掛圖或模擬教學(xué)，直觀性差。利用計算機(jī)的模擬功能，可以繪制化工生產(chǎn)的流程圖，模擬化工生產(chǎn)的全過程。若再利用三位動態(tài)圖形“真實(shí)”展示沸騰爐、氨合成塔、氧化爐和吸收塔及其內(nèi)部反應(yīng)發(fā)生的過程，對各個環(huán)節(jié)進(jìn)行反復(fù)演示或局部放大，則更能有助于加深學(xué)生對知識的理解。

我們還可以利用計算機(jī)速度快、容量大的特點(diǎn)，結(jié)合教材具體內(nèi)容，將課堂教學(xué)中的部分板書、掛圖、例題、練習(xí)題等教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行恰當(dāng)?shù)匕b組合，設(shè)計制作成課件，在教學(xué)中應(yīng)用，就能增大課堂教學(xué)容量，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，有效提高教學(xué)效率。例如，若我們利用計算機(jī)把“原子核外電子排布”一節(jié)制作成課件，將計算機(jī)模擬氫原子核外電子運(yùn)動情況、氫原子電子云圖形以及1~18號元素原子的電子層排布、稀有氣體元素原子的電子層排布、核外電子的排布規(guī)律、書寫原子結(jié)構(gòu)示意圖、課堂練習(xí)等裝入計算機(jī)，上課時，教師不需再考慮如何板書、懸掛掛圖等繁瑣事務(wù)，主要精力可以完全放在如何啟發(fā)、調(diào)動學(xué)生上。原來需要兩課時才能完成的教學(xué)任務(wù)，一課時就能完成。

當(dāng)然，計算機(jī)在課堂教學(xué)中的運(yùn)用要盡量避免“課本搬家，黑板搬家”的形式主義，要以解決教學(xué)中難以解決的問題為出發(fā)點(diǎn)，以培養(yǎng)學(xué)生能力為目的，切實(shí)從實(shí)際需要出發(fā)來合理地使用計算機(jī)。