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摘要化学实验是检验化学学科概念、原理和规律的实践标准。其特点决定了现代信息技术在化学实验课堂教学中的重要地位,通过“化学仿真实验室”在高职化学实验中的应用,优化课堂教学,增强教学效果。
关键词化学实验 仿真实验室 高职
中图分类号:G420文献标识码:A
化学是一门以实验为基础的自然科学,做好化学实验能够有效激发学生学习化学的兴趣,帮助学生学习化学概念,获得化学知识和实验技能,培养学生的观察和实验能力。化学教学中如果缺少了实验操作,就会理论脱离实际。但因为各种原因,很多高职学校的化学实验并不能完全在实验室完成,由此对化学实验的教学质量产生了一定的影响。而“化学仿真实验室”这一资源的出现及其在高职化学实验教学中的恰当应用,在一定程度上提高了高职化学实验教学的质量。
1 高职化学实验教学现状
1.1 实验室硬件的不足
在高职院校中,绝大多数化学实验课属基础课,很少有高职院校具有实验设备很完善的化学实验室。一些高职院校即使有化学实验室,但在药品和仪器的配备上,并不能完全根据需要提供相应药品及仪器供教师演示和学生实际操作。
化学知识每天都在更新,但实验室的更新改造往往很难及时跟上学科的发展,再加经费等限制,高职学校实验室大多还只停留在演示性实验和验证性实验上。同时由于实验课时和场地的限制,学生没有更多的机会自由进行综合性、设计性实验,加之考虑实验室的安全,实验室很难做到完全开放,让学生自由地进行实验设计与综合实践无法完全实现。学生大多时候只能观看实验结果,被动接受,并不能实际操作。
化学实验室硬件的不足,形成高职学校无法为学生提供较充足动手实践机会的现状,使高职教材中本来就不算多的实验在实际教学中也往往难以落到实处,这必然会严重挫伤学生的学习积极性,并制约教学水平的提高。
1.2 学生对化学实验的学习兴趣不足
虽然生活中接触到化学的机会越来越多,但除化学专业学生外,大部分高职学校的学生对化学知识的学习越来越不重视。他们大多数人认为这门课程与自己所学专业没有直接的、必要的联系。再加上不少学生原来的化学基础较差,从而也直接导致他们失去了对化学实验的学习兴趣。
在化学实验教学中,课堂演示实验是教师教学中优良的化学教学资源,演示成功与否会在很大程度上影响到课堂教学的效果和进度。但实际操作演示实验却会因为操作者的准备情况、操作水平、临场素质的不同,而具有不可预知性。如乙醛的银镜反应,试剂浓度或用量不同,就可能导致课堂实验失败。乙醇的氧化实验中,需加热铜丝作为其催化剂,但如果铜丝加热程度没有控制好,实验现象就不明显,不能达到较好的效果;展示切开的钠的颜色、闻一些挥发性不是很强的物质的气味;部分实验演示因为空间问题,很多时候只有前排同学能观察到实验现象,后排同学可能会看不清楚等。另外,现场操作一些有毒、有污染的实验,对教师、学生的身体健康也不利。以上一些化学实验中存在的客观问题,会逐渐让一些学生产生实验恐惧感和排斥心理,让学生失去学习化学实验的兴趣。
2 运用化学仿真实验提高学习化学实验的兴趣
有一句格言很恰当地表达了化学实验的重要性:“我听见因而我忘记,我看见因而我记得,我亲手做因而我理解。”但能进入实验室进行实践操作,仅限于一些无毒或反应所需时间短等实验,对于一些耗时长、污染严重、危险性大、药品缺乏或昂贵等原因,不可能在课堂中演示,也不能在课后让学生做的实验,就不可能通过走进实验室的方式来提高学生对化学实验学习的兴趣。
为了弥补因硬件或其他原因造成化学实验无法进行的不足,并在充分了解绝大部分高职生对计算机的学习兴趣远超过对传统化学实验的学习兴趣的现状,进行化学实验教学时,我们可以运用“化学仿真实验室”软件对化学实验加以阐述。
“化学仿真实验室”软件可在计算机中为使用者提供一个虚拟的化学实验室。试管、烧杯、酒精灯等在真实实验室中才能看到的实验仪器,在仿真实验室中也应有尽有。该软件简单易学,授课教师能在十几分钟内完成专业性强且具有良好交互性的实验课件。同时,化学仿真实验室还具有编译功能,可以使制作的课件脱离平台独立运行,也能把课件方便地插入到Authorware等其它制作工具中。
用户可根据需要,自由的搭建实验仪器和添加药品,并可以让药品进行仿真反应。例如氢气还原氧化铜、溶液中铁离子的检验、氧气的助燃等等实验均可利用仿真实验室顺利完成。反应过程中,师生可根据实验或教学所需,让反应或暂停或继续或重新开始。此软件不但可展示逼真的反应现象,还能提供准确的实验数据以供使用者分析。
对教材中的一些实验,如电离、电解、原电池等实验,即使学生能在真实的化学实验中进行实验操作,但学生只能看到宏观现象,对于实验微观本质的理解可能就会有所欠缺。但“化学仿真实验室”软件就能给学生提供一个由宏观到微观,由表及里的仿真实验来帮助学生理解实验的本质,这是真实的操作实验所不能代替的。
另外,对于有毒、有污染、危险性大或者药品昂贵、缺少的实验大多都可通过“化学仿真实验室”来完成。教师可先在机房教师机上通过局部放大、暂停、快进或慢放等需要的方式清晰、明确地演示仪器安装过程及药品添加的量、时间等,并可同时讲解实验过程中可能会碰到及需要注意的问题。如把钠在空气中燃烧的实验,局部放大石棉网上加热的钠,学生能清楚地看到钠的变化过程;氢气与氯气爆炸实验,把爆炸一瞬间制作成慢镜头,能使学生更进一步了解爆炸的过程。通过教师的演示和讲解,学生可在计算机上独自使用该软件搭建所需“实验室”。同时,学生还可充分发挥自己的主观能动性与创造性,可进行一些实验设计。另外,现场操作实验,有可能因为这样或那样的原因做不出现象,而“化学仿真实验室”的现象一定是明显的。这些都体现了该“实验室”的优势所在。
3 使用“化学仿真实验室”原则
“化学仿真实验室”在如有污染等无法在实验室中完成的实验中所体现出的独特的优势,使得该软件的应用越来越广泛,也得到很多师生的认可,很多教师甚至放弃了传统的实验教学手段。
我们在享受“化学仿真实验室”给我们实验教学带来的便利的同时,也要认清该软件对于教学效果的提高问题上所存在的一些缺点。如教师演示完实验课件后,即使学生能亲自在计算机上搭建“实验室”,模拟整个实验过程,观察实验现象,学习实验原理,但学生仍体验不到真正真实的过程,在视觉、听觉、触觉、嗅觉等方面仍逊于实际操作;观察物理性质时,闻不到气味;在仪器的使用上,仿真实验室对仪器的使用,如角度的放置等細节没有过多的要求,因此给学生留下的印象不如演示实验深刻,对学生实际实验动手能力起不到提高的作用,并且整个教学过程缺少师生的实验互动体验。
在实验教学过程中,不能一味地使用“化学仿真实验室”或实际操作的演示实验。使用者应清楚不同的课堂演示实验方式的功能和特点,根据各个化学实验的教学目标,选择不同的教学方式。在教学中选用“化学仿真实验室”一般应遵循下列原则:(1)有毒、有危险性,反应时间过长且现象不易观察或需要运用视频特技让学生入微观察的,应选择该软件进行演示。(2)有需要由宏观到微观进行原理解说的实验,可用该软件制作课件进行演示。(3)需要展示现代化科研设备与工艺流水线,可使用该软件弥补因条件限制而不能到实地考察的遗憾。
参考文献
[1]张璇.虚拟现实技术在实验教学中应用的探讨[J].邢台职业技术学院学报,2009(3).
[2]马志成.化学实验探究教学研究与实践[D].华中师范大学,2001.
[3]张勇.信息技术与化学教学整合的信息化教学设计研究[D].中国优秀博硕士学位论文全文数据库 (硕士),2005(8).
[4]孙春丽.多媒体CAI在中学化学实验教学中的应用与研究[D].内蒙古师范大学,2005.
[5]胡达刚.浅谈信息技术与化学实验教学的整合[J].实验教学与仪器,2004(12).
关键词化学实验 仿真实验室 高职
中图分类号:G420文献标识码:A
化学是一门以实验为基础的自然科学,做好化学实验能够有效激发学生学习化学的兴趣,帮助学生学习化学概念,获得化学知识和实验技能,培养学生的观察和实验能力。化学教学中如果缺少了实验操作,就会理论脱离实际。但因为各种原因,很多高职学校的化学实验并不能完全在实验室完成,由此对化学实验的教学质量产生了一定的影响。而“化学仿真实验室”这一资源的出现及其在高职化学实验教学中的恰当应用,在一定程度上提高了高职化学实验教学的质量。
1 高职化学实验教学现状
1.1 实验室硬件的不足
在高职院校中,绝大多数化学实验课属基础课,很少有高职院校具有实验设备很完善的化学实验室。一些高职院校即使有化学实验室,但在药品和仪器的配备上,并不能完全根据需要提供相应药品及仪器供教师演示和学生实际操作。
化学知识每天都在更新,但实验室的更新改造往往很难及时跟上学科的发展,再加经费等限制,高职学校实验室大多还只停留在演示性实验和验证性实验上。同时由于实验课时和场地的限制,学生没有更多的机会自由进行综合性、设计性实验,加之考虑实验室的安全,实验室很难做到完全开放,让学生自由地进行实验设计与综合实践无法完全实现。学生大多时候只能观看实验结果,被动接受,并不能实际操作。
化学实验室硬件的不足,形成高职学校无法为学生提供较充足动手实践机会的现状,使高职教材中本来就不算多的实验在实际教学中也往往难以落到实处,这必然会严重挫伤学生的学习积极性,并制约教学水平的提高。
1.2 学生对化学实验的学习兴趣不足
虽然生活中接触到化学的机会越来越多,但除化学专业学生外,大部分高职学校的学生对化学知识的学习越来越不重视。他们大多数人认为这门课程与自己所学专业没有直接的、必要的联系。再加上不少学生原来的化学基础较差,从而也直接导致他们失去了对化学实验的学习兴趣。
在化学实验教学中,课堂演示实验是教师教学中优良的化学教学资源,演示成功与否会在很大程度上影响到课堂教学的效果和进度。但实际操作演示实验却会因为操作者的准备情况、操作水平、临场素质的不同,而具有不可预知性。如乙醛的银镜反应,试剂浓度或用量不同,就可能导致课堂实验失败。乙醇的氧化实验中,需加热铜丝作为其催化剂,但如果铜丝加热程度没有控制好,实验现象就不明显,不能达到较好的效果;展示切开的钠的颜色、闻一些挥发性不是很强的物质的气味;部分实验演示因为空间问题,很多时候只有前排同学能观察到实验现象,后排同学可能会看不清楚等。另外,现场操作一些有毒、有污染的实验,对教师、学生的身体健康也不利。以上一些化学实验中存在的客观问题,会逐渐让一些学生产生实验恐惧感和排斥心理,让学生失去学习化学实验的兴趣。
2 运用化学仿真实验提高学习化学实验的兴趣
有一句格言很恰当地表达了化学实验的重要性:“我听见因而我忘记,我看见因而我记得,我亲手做因而我理解。”但能进入实验室进行实践操作,仅限于一些无毒或反应所需时间短等实验,对于一些耗时长、污染严重、危险性大、药品缺乏或昂贵等原因,不可能在课堂中演示,也不能在课后让学生做的实验,就不可能通过走进实验室的方式来提高学生对化学实验学习的兴趣。
为了弥补因硬件或其他原因造成化学实验无法进行的不足,并在充分了解绝大部分高职生对计算机的学习兴趣远超过对传统化学实验的学习兴趣的现状,进行化学实验教学时,我们可以运用“化学仿真实验室”软件对化学实验加以阐述。
“化学仿真实验室”软件可在计算机中为使用者提供一个虚拟的化学实验室。试管、烧杯、酒精灯等在真实实验室中才能看到的实验仪器,在仿真实验室中也应有尽有。该软件简单易学,授课教师能在十几分钟内完成专业性强且具有良好交互性的实验课件。同时,化学仿真实验室还具有编译功能,可以使制作的课件脱离平台独立运行,也能把课件方便地插入到Authorware等其它制作工具中。
用户可根据需要,自由的搭建实验仪器和添加药品,并可以让药品进行仿真反应。例如氢气还原氧化铜、溶液中铁离子的检验、氧气的助燃等等实验均可利用仿真实验室顺利完成。反应过程中,师生可根据实验或教学所需,让反应或暂停或继续或重新开始。此软件不但可展示逼真的反应现象,还能提供准确的实验数据以供使用者分析。
对教材中的一些实验,如电离、电解、原电池等实验,即使学生能在真实的化学实验中进行实验操作,但学生只能看到宏观现象,对于实验微观本质的理解可能就会有所欠缺。但“化学仿真实验室”软件就能给学生提供一个由宏观到微观,由表及里的仿真实验来帮助学生理解实验的本质,这是真实的操作实验所不能代替的。
另外,对于有毒、有污染、危险性大或者药品昂贵、缺少的实验大多都可通过“化学仿真实验室”来完成。教师可先在机房教师机上通过局部放大、暂停、快进或慢放等需要的方式清晰、明确地演示仪器安装过程及药品添加的量、时间等,并可同时讲解实验过程中可能会碰到及需要注意的问题。如把钠在空气中燃烧的实验,局部放大石棉网上加热的钠,学生能清楚地看到钠的变化过程;氢气与氯气爆炸实验,把爆炸一瞬间制作成慢镜头,能使学生更进一步了解爆炸的过程。通过教师的演示和讲解,学生可在计算机上独自使用该软件搭建所需“实验室”。同时,学生还可充分发挥自己的主观能动性与创造性,可进行一些实验设计。另外,现场操作实验,有可能因为这样或那样的原因做不出现象,而“化学仿真实验室”的现象一定是明显的。这些都体现了该“实验室”的优势所在。
3 使用“化学仿真实验室”原则
“化学仿真实验室”在如有污染等无法在实验室中完成的实验中所体现出的独特的优势,使得该软件的应用越来越广泛,也得到很多师生的认可,很多教师甚至放弃了传统的实验教学手段。
我们在享受“化学仿真实验室”给我们实验教学带来的便利的同时,也要认清该软件对于教学效果的提高问题上所存在的一些缺点。如教师演示完实验课件后,即使学生能亲自在计算机上搭建“实验室”,模拟整个实验过程,观察实验现象,学习实验原理,但学生仍体验不到真正真实的过程,在视觉、听觉、触觉、嗅觉等方面仍逊于实际操作;观察物理性质时,闻不到气味;在仪器的使用上,仿真实验室对仪器的使用,如角度的放置等細节没有过多的要求,因此给学生留下的印象不如演示实验深刻,对学生实际实验动手能力起不到提高的作用,并且整个教学过程缺少师生的实验互动体验。
在实验教学过程中,不能一味地使用“化学仿真实验室”或实际操作的演示实验。使用者应清楚不同的课堂演示实验方式的功能和特点,根据各个化学实验的教学目标,选择不同的教学方式。在教学中选用“化学仿真实验室”一般应遵循下列原则:(1)有毒、有危险性,反应时间过长且现象不易观察或需要运用视频特技让学生入微观察的,应选择该软件进行演示。(2)有需要由宏观到微观进行原理解说的实验,可用该软件制作课件进行演示。(3)需要展示现代化科研设备与工艺流水线,可使用该软件弥补因条件限制而不能到实地考察的遗憾。
参考文献
[1]张璇.虚拟现实技术在实验教学中应用的探讨[J].邢台职业技术学院学报,2009(3).
[2]马志成.化学实验探究教学研究与实践[D].华中师范大学,2001.
[3]张勇.信息技术与化学教学整合的信息化教学设计研究[D].中国优秀博硕士学位论文全文数据库 (硕士),2005(8).
[4]孙春丽.多媒体CAI在中学化学实验教学中的应用与研究[D].内蒙古师范大学,2005.
[5]胡达刚.浅谈信息技术与化学实验教学的整合[J].实验教学与仪器,2004(12).