以實驗為基礎是化學科學的基本特征，實驗是化學學科的重要特性，化學實驗既是化學課程的重要內容，又是化學思想的重要體現，更是化學學習的核心方法。但是，實驗儀器的陳舊化、實驗內容的簡單化、實驗執行方式的教條化、實驗呈示手段的單一化以及實驗展示效果的低效化等，無不制約著實驗設計的創新發展，桎梏著實驗方式的推陳出新，阻礙著實驗教學的價值實現。

　　摘要：信息技術究竟能為我們的化學實驗教學做些什么？它為化學課堂教學的轉型、課堂教學效益的提升、學生個性化學習的實現提供了怎樣的可能性？文章嘗試從可以運用于課堂教學的信息技術出發，闡述信息技術與化學實驗教學整合的方法與策略。

　　關鍵詞：中學教育期刊投稿,實驗教學,信息技術,化學實驗

　　一、何去何從——身陷泥淖的中學化學實驗教學

　　在我市關于化學實驗教學的問卷調查中，數據顯示，在教師進行演示實驗時，有10.6%的學生看不清實驗現象，有21.9%的學生只能看到部分實驗，還有19.7%的學生看不到實驗的完整過程；學生單獨實驗時，有44.7%的人實驗成功率僅為一半；而在問及“對初中化學實驗教學的建議”時，學生的回答主要集中在“增加學生實驗的數量”、“提高實驗的趣味性”、“優化實驗的展示方式”等方面。由此表明，無論是實驗的數量與質量，還是實驗的內容與形式都已不能滿足學生的學習需求。

　　二、柳暗花明——煥發新生的中學化學實驗教學

　　信息技術是指利用電腦、網絡等硬件設施、軟件工具以及科學方法，對圖文音像各種信息進行獲取、加工、存儲、傳輸與應用的技術。就目下而言，主要包括多媒體技術、網絡技術、投影技術，以及近年來迅速崛起的手持技術等。將信息技術與化學實驗教學整合，充分發揮信息技術的特點與優勢，充實課程的主體內容，豐富教學的執行方式，改變教師的角色功能，激發學生的學習興趣，提高課堂的教學效益，是中學化學實驗教學改革的必然選擇與必由之路。

　　1.基于多媒體技術的化學實驗設計與教學

　　多媒體技術是將文本、圖像、視頻和音頻等形式的信息，通過計算機處理，使多種媒體建立邏輯連接，集成為一個具有實時性和交互性的系統化表現信息的技術。利用這些技術將與實驗相關的信息進行合理有效的處理，使學生能清晰地觀察實驗，完整地感知實驗、深刻地理解實驗，精辟地闡述實驗。

　　（1）實驗主題情景化。新課程以來，普適學習已逐漸為情景學習所代替，要求教學能在具體的問題情景中進行，以培養學生利用所學知識觀察問題、提煉問題、思考問題和解決問題的能力。化學實驗教學同樣如此，良好的實驗情景能激發學生的學習興趣，激勵學生的探究欲望，并為學生即將進行的實驗探究提供思考的介質與探究的方向。多媒體技術不僅滿足了情景化教學的基本需求，而且，其內含的文本、圖像等多種技術促進了情景創設形式的多元性，其動畫等技術促進了情景創設內容趣味性，視頻等技術促進了情景創設問題的真實性。

　　（2）微觀過程形象化。化學實驗的現象只能體現化學實驗的宏觀變化，雖然它能促進學生對物質及其變化的認識，但總體而言，這種認識是外顯的、粗略的與淺表的，而深入認識則必須進行微觀層面的探索和發現，多媒體技術為此提供了可能性。

　　（3）特殊實驗可視化。一些化學實驗常因儀器、藥品或操作的危險性等林林總總的原因難以在課堂教學中現場演示，但這些實驗又是必不可少的，它影響學生認知的深度與清晰性。如氯氣的制取實驗，環境污染大，危險系數高，若在通風櫥中進行，學生又不方便進行觀察。此時，便可以利用動畫技術模擬實驗，或用視頻技術錄制實驗，讓學生觀看，以達到教學目的。

　　（4）實驗現象清晰化。有些實驗雖然能被操作，但是實驗現象不明顯，甚至與真實的實驗現象相悖，如果將這些實驗不加處理呈現于學生眼前，學生非但不能形成正確認知，還可能受到假象的誤導。如氫氣燃燒的實驗現象，鐵與稀硫酸反應的現象等均屬于此類。此時，除卻可以改進實驗方式避免錯誤現象的干擾，也可以輔以多媒體模擬實驗進行處理。

　　（5）實驗設計虛擬化。由于教學時間的限制，或基于實驗教學的主要目的，有時無需進行實驗操作，而是重在實驗設計。此時，可以利用各種虛擬化學實驗室軟件在電腦上進行操作，以完成學習任務。利用軟件自帶的儀器，使用者可以自由搭建實驗裝置、添加藥品、進行反應。利用軟件提供的數據分析工具，使用者還可以定量分析化學變化中各種物質的量的變化。

　　2.基于網絡技術的化學實驗設計與教學

　　（1）網絡技術推進了實驗探究教學的深廣度。自互聯網出現，其承載的信息流量便日益呈現出幾何級數的增長，業已成為全球最大的信息資源平臺，它所包含的化學資源是化學教材與其他教輔材料所無法比擬的。這些豐富的信息使得實驗探究的主題更寬泛、內容更豐富、方式更自由、途徑更多元、思維更深入、探究更有效。

　　①網絡資源促進了主題背景的多樣性。原先學生實驗探究的主題主要來源于課程學習主題，而網絡則使其更具有社會化與生活化的意義。網絡上的新聞事件、社會熱點、民生焦點、奇聞軼事、歷史故事、人物傳記等等都可能蘊含著豐富的化學信息，都可作為學生解讀的背景，成為學生實驗探究的主題，從而拓展了學生發現問題的渠道、提高了學生解讀信息的水平，提升了學生表述問題的能力。

　　②網絡資源促進了猜想假設的有效性。學生明確了實驗探究主題之后，通常憑借自己的已有知識或生活常識對問題進行猜想與假設，但是這種方式過于狹隘，常常限制了探究的廣度，影響了猜想的合理性。面對沒有深刻認識的情景，學生往往一籌莫展。而借助網絡，學生通過瀏覽更多的背景素材，查閱更多的專業知識，參考更多的思想觀點，并將其進行匯總整理，結合已有知識，便可以獲得更接近于事實真相和化學原理的猜想，提高探究效率。例如，在《植物生長營養液中的主要成分》的實驗探究中，由于對營養液的認知不夠，學生可以通過網絡檢索了解常見營養液的功能、植物生長所需營養元素等信息，確定營養液中必須含有的元素，知道這些元素在營養液中的存在形式，從而對其成分作出合理猜想，明確實驗探究的方向。③網絡資源促進了實驗設計的開放性。具有唯一性的探究實驗易被異化為驗證實驗，失去探究的本真價值，弱化學生的思維過程。他山之石，可以攻玉。根據網絡信息，參看他人的思維方式與思考途徑，學生可以跳脫思維定勢，多維度、多層次、更全面地分析問題，以獲得多種思路，設計多種方案，并在眾多的選擇中比較和篩選，制訂最終的實施計劃。而比較和篩選的過程，無疑能強化對所學知識的認知，能加強對應用方法的感悟，能加深對設計方案的理解，升華思考研究的過程。這對于實驗探究的后續環節——進行實驗、收集證據、解釋結論都具有重要意義。學生能更正確認識探究實驗的化學原理，更合理構建實驗所用的儀器裝置，更準確執行實驗既定的操作程序，更清晰觀察實驗產生的變化現象，獲得更充分、更真實的證據，并系統地應用比較、分類、歸納、概括等邏輯思維方法確立起證據與猜想假設之間的合理關系，獲得科學的實驗結論。

　　④網絡平臺促進了交流討論的及時性。互聯網不僅為實驗探究提供了豐富的信息資源，還為其打造了強大的互動平臺。探究實驗通常是具有一定思維難度、設計難度和操作難度的課題，在實驗探究的各個環節，學生都有可能不期而遇各種障礙，且難以獨立處理，需要教師和同伴的支持與幫助，網絡的便捷化通訊極大滿足了該需求。學生可以將問題發表在網絡平臺上，使個人問題轉化為公共問題，從而獲得問題解決的思路與方法，并以此為參考，突破自身障礙。此外，這種交流方式也為怯言的學生提供了一個安全的心理環境，使其能勇于表達自己的思想與情感。

　　⑤自創軟件豐富了實驗學習的多元性。隨著信息技術的高速發展和在教育領域內的廣泛使用，一些教師開始自創各種課件、積件、軟件和微視頻服務于自身的實驗教學。如我市某校王老師自創了教學游戲軟件供實驗復習教學使用。微視頻是新近發展起來的一種促進學生自主學習的一種微課程形式。其是基于學習的重點和難點，結合PPT、板書、實驗等將教師精講某個知識的片段錄制下來，放在網上供學生學習使用。其特點是目標明確、短小精悍且可以重復觀看。它是學生個性化學習與自主化學習的重要手段，為課堂教學轉型——翻轉課堂提供了物質基礎。

　　3.基于手持技術的化學實驗設計與教學

　　手持技術是指在掌上就可以操作的技術，它是由數據采集器、傳感器和配套的軟件組成的定量采集和數據處理系統，能與計算機連接完成各種后期處理。如教材中的“空氣中氧氣含量的測定”實驗，實驗原理復雜，實驗操作要求高，干擾因素多，實驗成功率低，易使教學陷入困境。而用DIS則可以輕松達成。利用氧氣傳感器測量白磷（或其他可燃物）在空氣中的燃燒時，空氣中氧氣含量的變化情況及最終數值，認識空氣中氧氣的存在及其含量。該實驗還可以用于燃燒條件的學習，化學反應中的定量變化學習等。再如，初中化學教學中，為探究不溶性物質在水中是否完全不溶、判斷飽和溶液與不飽和溶液、探究一定量水中氫氧化鈣溶解度隨溫度的變化情況等時，可以利用電導率傳感器進行相應的實驗設計與實施。

　　4.基于投影技術的化學實驗設計與教學

　　利用投影技術可以將實驗的整個過程清晰地展示在學生眼前，無論是實驗藥品、儀器，還是實驗現象，甚至是實驗操作都可以被學生所感知和認識。這種技術可以使教師無需在教室里四處走動著展示實驗現象，也可以使學生無需站著、圍著觀看試驗結果，更可以使實驗的過程連續而生動，從而維持了課堂的良好秩序，節約了課堂的教學時間，延續了學生的連續思維。隨著技術的發展，教師們還把低成本、便操作的攝像頭引進了課堂，提高了投影技術使用的效率，降低了使用的成本。在《一氧化碳還原氧化鐵》教學中，老師還使用了雙攝像頭和相關軟件，不僅使學生清晰地觀察了紅棕色粉末和澄清石灰水的變化，還可以隨時在這兩個觀察位置進行切換（類似電視中畫中畫的效果），加深了學生對該實驗現象的印象，促進了學生對該變化本質的理解。

　　5.基于攝像攝影技術的化學實驗設計與教學

　　利用數碼相機、數碼攝像機將重要的教學素材拍攝下來，并運用于課堂教學，也是信息技術與實驗教學整合的重要方式。尤其對于規范學生的基本實驗操作、熟悉重要操作的基本流程等具有重要價值。如在《學習化學需要進行化學實驗》的學習中，將學生在固、液體藥品的取用、滴管的使用、加熱等基本操作時真實的狀態拍攝下來，并與全班的學生一起討論和交流。來自于學生最熟悉的人和事很容易激發起學生的認知興趣，而自我評價的方式使學生能直面自己的學習過程，學會觀察、分析、評價與改進，并最終提升了學習的效益。

　　三、基于信息技術的化學實驗設計與教學的實施的注意點

　　與信息技術整合的化學實驗設計與教學改善了實驗教學的方式與效果，但是，這種整合應該遵循基本的原則，關注整合的前提與條件，提升整合的質量。

　　1.操作實驗的不可替代性

　　盡管基于信息技術的化學實驗有著很多的優勢，但是其不能完全代替化學實驗事實。這是因為，每個化學實驗都有自己獨特的功能和價值，并且可能綜合體現在實驗設計的基本思想、實驗操作的基本流程與操作要點、實驗現象與實驗結論的內在聯系等多個方面，而模擬實驗卻通常只能體現其中的一個方面，無法如實地、整體地反應化學實驗的全部面貌。如用虛擬實驗室進行化學教學時，其更有價值之處在于其能進行整體的實驗設計與優化，卻無法反映按照該實驗體系進行實驗時的真實狀況。

　　2.模擬實驗的理想性

　　模擬實驗的制作是基于實際教學的需求進行的理想化的創造，因此，它必然會被人為地凸顯某些方面，而忽略其他方面。而在實際進行的化學實驗中，拋開實驗自身的價值，還常會出現更多更有價值的需要學生進行思考與解決的現象與問題，而這些實驗教學中的動態生成資源，被理想化了的模擬實驗是無法做到的。

　　3.模擬實驗的科學性

　　模擬實驗必須遵循化學實驗事實，不能因為要解釋一些問題卻又忽略一些問題，這往往會給模擬實驗的科學性產生質疑。如，老師經常會用一些模擬實驗去表達錯誤操作可能引起的實驗后果，如一氧化碳還原氧化鐵時，在解釋為什么操作程序上要做到“一通二點三撤四停”，常會模擬試管爆炸等場景，其實，這樣的處理并不合理，因為某些實驗后果產生的原因是復雜而又具有偶然性的。

　　4.強化信息技術的整合性

　　教師應該清醒地認識到信息技術在教育上的應用并不完善。因此，首先要求教師在整個教學過程中應明確信息技術恰當地位與功能，不要無限放大其作用；其次，要理解信息技術的運用是以提高教學的有效性為目的，一切不能促進教學有效性的技術都是無無用的；再次，應根據實驗的類型、功能、特點與教學目的等，找準信息技術與化學實驗的契合點；最后，師生的情感交流才是教學有效性的保證，才是信息技術與中學化學實驗教學整合成功的關鍵。

　　參考文獻

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