数字化实验在高中化学教学的应用论文

数字化实验在高中化学教学的应用论文

数字化实验在高中化学教学的应用论文 篇1

摘要：化学作为高中阶段的一门重要课程，该课程建立在实验规律及实验理论的基础上。化学实验是高中化学学习的重要组成部分，对强化学生对化学知识的理解能力，提升学生的实践动手能力起到了重要作用。传统实验在高中化学实验教学中起到了一定的教学效果，随着新课程改革的实施，传统的化学教学方法已经无法满足现阶段的化学教学要求，对实验的精确度及实验现象的准确性提出了更高的要求。本文以数字化实验为依托，对其在高中化学教学中的应用效果进行分析。

关键词：数字化实验;高中化学教学;资源共享;实验培训

数字化实验的实施及开展以计算机为依托，以真实的实验为依据，实验内容由多媒体、仿真实验及传感器实验为主。新课程改革的实施及发展，对高中阶段的化学工作提出了较高的要求，传统的化学实验已经无法满足当前化学实验的`实施及开展要求，需要充分利用数字化传感器来开展实验，对实验过程中产生的数据进行采集和处理，并做好计算机图形及数据分析和处理，确保能够得出更加精确的实验结果，使实验结果更加真实，促进了实验效率的大大提升。

一、高中化学教学现状

在以往的高中化学实验教学中，教师主要采用传统的实验方法及多媒体实验方法，实验的规范性不强，不能实现对仿真实验的有效使用。在开展实验教学中，由于课时时间有限，不能给学生提供充足的实验时间，学生的动手能力较差。高中课堂中的实验以传统验证实验为主，学生参与实验的热情及兴趣不高。学生希望能够在化学课堂上开展数字化化学实验，有更多时间参与到数字化实验教学中。从化学实验课堂的整体性中来看，学生的创新意识不够，学习自信心不强，长期处于被动学习状态中，导致学生不能充分掌握化学实验知识点，化学课程教学效果较差[1]。

二、数字化实验在高中化学教学中的具体应用

(一)与其他学校进行资源共享

现阶段，全球化及网络技术发展迅速，带动了信息技术的快速发展，教师为了能教会学生掌握最新的知识，应不断加快知识的更新步伐，拓宽信息的交流渠道及交流手段。为了能获取更多的知识，需要与其他学校之间建立合作关系，实现资源共享。目前，校际合作已成为现阶段信息化背景下有效的教育措施。为了促进资源共享，倡导教师将教案上传到网络上，以供其他教师参考。并定时邀请专家对优秀的化学实验进行指导和点评，激发教师参与到化学实验中来的兴趣。在点评化学实验设计方法时，需要将优秀的化学实验筛选出来，并放到实验课堂实录中进行展示，鼓励更多的教师参与到数字化化学实验中来[2]。

(二)注重数字化实验培训

在数字化实验下，注重对学生实践操作能力的培养，对提升实验效果及质量提供了重要的条件。但是有很大一部分教师在开展数字化实验时，展现出来的实践能力不强，仅是运用数字化开展一些固定及简单的化学实验，导致数字化实验的实施及开展效果较差。因此，学校应重视对教师化学实验操作能力的培养，以便能够培养出更多优秀的化学实验教师。在对化学实验教师进行培训时，主要采用分层培训形式，学校选取对数字化实验感兴趣的教师进行培训，通过培训使其成为优秀数字化实践技能的教师，并鼓励这些教师在日常的教学工作中，将自身所掌握的专业实践方法告知其他教师，以提升全体教师的数字化实践水平。

(三)创新数字化实验方法

相关的调查研究数据表明，一些使用数字化开展实验教学的教师，所使用的数字化设备仅仅停留在辅助实验教学阶段，没有意识到培养学生创新能力及动手操作能力的必要性，导致数字化教学资源出现了极大的浪费。因此，为了促进数字化实验方法的创新，应使教师清晰地认识到培养学生专业能力，鼓励实践创新，要求教师深入了解传统实验及数字化实验的内容，将两种实验相结合，确保实验教育各项工作的优化开展，为化学数字化实验的顺利开展提供借鉴。要想提升数字化实验教学效果，促进实验创新的必要性。对数字化实验实施效果较好的教师，应进行表扬及肯定，教师在得到认同的情况下，会自主的加入到数字化实验学习中来，对提升数字化实验教学效果发挥了重要作用[3]。例如，在《弱电解质的电离平衡》一课中，教师将数字化融入到实验操作中，要求学生对水溶液中的反应进行观察，了解在不同的水溶液中不同物质所展现出来的扩散状态。在这一过程中，实现了对学生平衡观念的构建，扩展了学生的思路，强化了学生对化学知识体系的进一步认知。

三、结论

实验作为高中阶段教育的重要组成部分，随着社会的快速发展，化学实验教学取得了良好的发展效果，在社会信息化的带动下，使教育工作更具信息化，优化了教育教学工作内容，促进了社会信息化教育的快速发展。通过与其他学校进行资源共享、注重数字化实验培训、创新数字化实验方法等，来提升高中化学教学的发展效果，优化化学教学质量，提升学生的创新能力及动手实践能力。

参考文献：

[1]陈琛，董雄辎，姚如富，姚成立，于博士.数字化实验在化学教学中的应用研究[J].合肥师范学院学报，，36(03):78-81.

[2]陆惠莲.DIS数字化系统在高中化学实验创新设计中的应用[J].中国现代教育装备，(16):18-21.

数字化实验在高中化学教学的应用论文 篇2

关键词：虚拟实验室,组织学与胚胎学,数字切片

数字化虚拟实验室是采用计算机虚拟技术对医学的实验现象、过程进行仿真, 各模块相互支撑, 构建了一个动态开放的虚拟实验平台[1]。根据自我需求构建的医学形态学虚拟实验室, 已经成为实验积累、特色展示的一个良好交流平台。

随着现代技术和信息技术的发展及其在高等专科学校教学领域中的广泛应用, 利用现代网络技术, 构建数字化虚拟实验室教学平台已经成为新的教学理念。数字化虚拟实验室已在教育领域得到了广泛的应用, 而在医学领域中, 在组织学与胚胎学实验教学中应用较多。组织学是医学课程中的专业基础课, 是研究人体细微结构及其相关功能的一门学科, 胚胎学是研究人体发生发育规律的一门学科。作为一名医学生, 只有系统掌握组胚的基本知识后, 才能更好地学习和理解人体生理过程和病理现象。

1 数字化虚拟实验室

1.1 数字切片

数字切片也称虚拟切片, 它是由上万个显微视场的图像拼接而成。数字切片制作系统是一套由全自动显微镜、数码摄像机、自动图像扫描采集软件、数字切片浏览软件和计算机系统组成的教学设备。对教学切片进行显微图像连续采集、图像融合、拼接、压缩、网络浏览等。数字切片观察不受实验室、时间、显微镜、切片的局限, 只需上网浏览;结构典型, 一致性好, 不褪色, 能永久保存, 满足教学所需。以全自动显微镜为载体制成的数字切片库, 在教学中可以实现切片数字化保存、虚拟显微镜浏览切片等功能。全自动显微镜的远程医疗模块可以提供方便、快捷的远程医疗和远程会诊功能。

1.2 大体标本的数字化建设

将形态典型、暴露良好、结构清晰的胚胎大体标本拍成数码照片输入电脑。采用有效像素1 000万的数码相机, 在3 888×2 592分辨率下拍摄, 并采用无损压缩格式。大体标本采用自然光拍摄, 相机用三角架固定。标本的背景为深蓝色的棉布, 深蓝色棉布吸水后在照片上形成黑色背景, 且无反光现象。标本旁放置度量标尺, 在典型部位可放上红色指针作为标识。

2 数字化虚拟实验室在组胚中的应用

2.1 在组织学中的应用

在讲解人体柱状细胞纤毛摆动、血液的流动等较抽象的知识的时候, 利用虚拟实验室, 使学生能够进入虚拟人体内部进行动态观察, 以获得第一手知识。这样, 便打破了只能依靠教师口头讲述的局面, 大大提高了学生的理解力。

2.2 在胚胎学中的应用

利用数字化虚拟实验室, 在课堂内就可以实现对胚胎发育的展示。学生可以在虚拟的“孕妇”身上对人胚胎的发生和早期发育进行全过程的了解, 减少对实际孕妇和胎儿进行跟踪研究的不便。虚拟实验室还可以突破时间的限制, 将一些需要很长时间才能观察到的变化过程, 在很短的时间内就呈现给学生。以往对于各种危险的或危害人体的实验较难实现, 而利用虚拟实验室则可随时控制过程的进度和速度, 并可以反复操作, 这是训练学生实践能力和测试学生处理病例实验水平的有效途径。它的应用大大降低了实验风险, 填补了学生无法直接参与实验的空白, 提高了教学质量。

2.3 在组胚实验指导方面的应用

在实验室, 部分实验师不具备进行实验研究的能力, 对于复杂或者有争议、难以确定的实验方案, 可以借助远程指导系统, 在了解实验目的和方案后, 由高一级的实验师或其他学校专家在虚拟系统上调用相关数据并确定实验方案, 以指导现场实验师的操作。

2.4 网络虚拟教学平台

通过虚拟教学平台, 学生可以看到教师的上课视频、课件和电子教材, 以提高虚拟教学效果。在这个虚拟平台中, 学生可任意提问、讨论、提交作业, 并获得反馈成绩。同时, 在这个平台上还上传了很多与组胚相关的学习资源, 包括多媒体教材《女性生殖生理与妊娠生理》、《心脏的基础与临床》等。虚拟教学平台把课件点播系统、学习参考资料库、在线辅导系统、智能答疑系统、网上作业系统、网上考试系统和课程管理模块整合起来, 从资源共享性与教学内容的相关性、学习反馈、易操作性、对使用者的评价等方面进行考虑, 增强了实时交互功能。通过该教学平台, 加强了师生间的交流与学习, 满足了学生个性化学习的需要, 提高了其学习质量和效率。

2.5 娱乐型虚拟教学

为了将枯燥的知识兴趣化, 我们在组胚实验教学中引入了带有娱乐性质的虚拟情境教学游戏以及针对单个知识点的虚拟教学课件等, 如模仿人体的器官拼图游戏、组织器官与神经系统等的匹配游戏。将组胚教学与游戏相整合, 通过“寓教于乐”的方式提高学生的学习积极性, 达到主动构建知识、提高教学质量的目的。

2.6 在远程教育方面的应用

国内远程教育是通过互联网进行的实况或非实况的教学活动, 最突出的特点在于非线形结构, 即教与学双方的自由结合。如异地的学生可以通过网络在虚拟实验室模拟的现场学习人体受精, 学生可以看到模拟精子的发育过程、精子头的细胞膜与卵细胞膜融合等。远程教育有效利用虚拟技术, 不仅可以满足学生的多层次需求, 还可实现组胚信息资源的数据共享。

2.7 考核模块

考核模块具有以下特点: (1) 题库支持子题库 (即类别) 、试题难度, 并可根据子题库、试题难度以及题型组成随机试卷, 防止考生抄袭, 保证考试的公正性; (2) 自动控制时间, 自动评分; (3) 满足各种成绩统计与分析:分数平均分析、分数比较分析、难度平均分析、难度比较分析; (4) 考核模块还具有视频监控和成绩查询等功能。复习模块包括知识点的讲解和自测题两部分内容, 学生上网登录系统, 在进入复习模块后可自由选择, 既可复习各个章节的重要内容, 又可选择性地做自测题, 教师可以了解学生掌握知识的程度, 从而强化教学效果[2]。

数字化虚拟实验室还是一项年轻的科学技术, 尚存在很多有待解决的问题。但虚拟实验室开辟了富有发展潜力的领域, 它会随着时间的推移日益完善, 对以实践为主要特征的医学领域发挥的作用也将会越来越大。

参考文献

[1]王东玲, 谢百治, 冯潇.虚拟现实技术在组胚学教学中的应用[J].中国医学教育技术, 2010 (1) :58-61.

数字化实验在化学教学中的应用 篇3

关键词：数字化实验 化学实验 中和热的测定

【分类号】G633.8

随着现代化科学技术的发展，越来越多的新技术走进我们的视野、我们的校园。我们教师的授课和学生的学习并不是一成不变的，而是需要适应周围环境的改变随时做出相应的调整，这就需要我们教师不断吸收新事物，并且将其带进课堂。化学是一门以实验为基础的学科，传统的瓶瓶罐罐的实验已经不能满足中学化学实验的要求，新型的数字化实验已深入社会生产和生活的各个领域，对我们化学课堂也产生了巨大的冲击。数字化实验一方面弥补了传统实验工具的缺陷，革新了化学实验的仪器，拓展了化学实验的内容；另一方面，使实验的方法更加先进，实验的数据更加准确，实验的步骤更加清晰。数字化实验对我们的教学提出更高的要求，是教学改革的前沿课题。

一、数字化实验的仪器

数字化实验平台主要是由传感器、计算机、数据采集器以及通用软件等构成，把各种信号转化成电流信号，然后传入到计算机当中，通过通用软件的分析和处理，把相关的信息以图表等形式呈现出来。在教学中应用数字化实验能够对传统模式下的实验不足加以弥补，能够将化学反应的现象及本质逐步地转化为可以进行监测的信号，这样也有利于学生深入研究化学反应的本质规律，并且数字化实验系统具备了直观、先进、准确、实时等诸多方面的特点，能够提高教学效率。通过数字化实验在化学教学中的运用，能够使化学课堂教学更加优化，在降低课堂教学内容难度的同时，提高学生学习化学的兴趣。

1. 传感器：由各种感应元件组成，它们在不同的环境下改变自身特征，如热敏电阻、压敏电阻、光敏电阻等，它是实验测量的核心部件。通过“感”和“传”两个动作來反馈事物的变化过程，其中“感”将物理量的变化转化成电流信号的变化；“传”将变化的电流信号传递到数据采集器装置，再把处理好的数据传递给计算机平台。在化学教学中常用的传感器包括温度传感器、pH值传感器、电导率传感器、色度传感器、气体传感器、浊度传感器、氧化还原传感器等等。

2. 数据采集器：采集传感器感知的数据，并传给计算机及内部处理软件进一步放大。

3. 计算机及通用软件处理：负责处理由采集器传递的信息，通过图表等的形式来展示实验变化的规律。

二、数字化实验的具体应用——以“中和热的测定”为例

针对高中化学课本上的传统的学生实验“中和热的测定”，我将传统的温度计改变为数字传感器（连接数据采集器和计算机）记录实验中温度的变化，使得这个实验更加简单，精确。

1. 实验原理

50mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/L NaOH溶液发生中和反应时放出的热量为：（m1+m2）·c·（t2-t1）= 0.1×4.18×（t2-t1） kJ。

该反应生成的H2O为0.025 mol，生成1molH2O时放出的热量即为中和热

中和热实验测定装置利用温度计来测量反应前后的温度，运用公式计算反应放出的热量。因此，在实验的每一阶段溶液的温度一定要测量准确，及时记录。

2. 实验仪器、药品

大烧杯（500mL）、小烧杯（100mL）、量筒（50mL）两个、泡沫塑料、泡沫塑料板 （中心有两个小孔）、环形玻璃搅拌棒。0.50mol/L盐酸、0.55mol/L NaOH溶液、蒸馏水、吸水纸。温度传感器、数据采集器、计算机。

实验整套装置。将小烧杯放在大烧杯里，烧杯口平齐，中间用泡沫塑料填满。在泡沫塑料板上打两个孔，把温度传感器和环形玻璃棒分别从孔中插入，盖在两个烧杯上，就是一个简易的量热器。

3.实验步骤

①组装仪器：连接计算机、数据采集器及温度传感器。点击进入桌面程序，打开普通模式，设置记录频率每秒2次，采集时间为连续。

组装中和热实验装置，将传统温度计改为温度传感器。

②药品取用：用量筒量取50mLNaOH溶液，将温度传感器的探针置于溶液中，点击“开始”，记录NaOH溶液的温度，待传感器读数稳定后，点击“停止”，保存数据为TOH。将温度传感器从NaOH溶液中取出，然后用蒸馏水清洗干净，用吸水纸擦干。

用另一个量筒量取50mLHCl溶液并加入到小烧杯中，把套有盖板的温度传感器和环形玻璃搅拌棒放入HCl溶液中，点击“开始”，记录HCl溶液的温度。待传感器读数稳定后，停止采集，保存数据为TH。计算两种溶液的平均温度记为T1。

③酸碱混合：先点击“开始”，记录溶液的温度变化，然后将量筒中的NaOH溶液迅速加入小烧杯中，盖好盖板，用环形玻璃搅拌棒上下来回移动，使溶液均匀反应，同时观察数据采集器上的数据及曲线的变化趋势。待温度读数稳定不再升高时，点击“停止”，记录并保存数据为T2。

中和反应前反应器中HCl溶液的温度稳定，加人NaOH溶液后温度迅速升高，约20s的时间后温度基本不再升高，曲线出现平台，温度再次达到稳定。

⑤按照上述步骤重复进行两次实验。

⑥数据处理：输入公式：Q=C*m*T3/n

“T3变化=T2-T1=24.5-21.1=3.4”（我的实验数据），代入公式，计算结果，得“Q=56.8KJ/mol”。

通过三次重复实验，根据计算公式可以求出此反应的中和热。教师参考书中给出稀HCl与稀NaOH溶液反应，中和热的理论值为（57. 3kJ/mol），相对误差为0.9%。

4. 实验教学效果

通过上述实验可知，数字化实验采集数据非常方便，在相同的时间内，采集到的数据量也很大，并且即时用图表的形式在显示屏上展示出来，一目了然。

课后与学生交流，学生们都很兴奋，尤其是男同学，表现出极大的热情。虽然只是一个小小的改动，但是却引来完全不同的效果。

三、数字化实验的优点

1. 数字化实验可以快速连续采集数据、同步显示出连续图像，而这是传统实验无法完成的。学生通过图像分析、现象归纳，更容易找出物理量的变化，可以帮助学生认知、理解实验本质。“中和热的测定”是学生实验，要求读出混合溶液的最高温度并记录数据。但是在实际实验中，温度计的精确度不够，温度的变化稍纵即逝，难以观察，从实验测定的数据计算出的中和热数值与理论值相差较大。而数字化实验中将传统的温度计改为温度传感器，温度读数可以精确到0.1℃，大大减小了误差；温度的变化以曲线、表格的形式呈现，方便学生更好、更直觀的读数。

2. 数字化实验采用计算机自动控制，系统能够在很短的时间内采集和处理大量数据，并利用计算机强大的数据处理和作图功能，将数据反映成图像来描述瞬间量的变化过程，实现了由传统的实验数据“点采集”转向到“线采集”，用极短的时间记录大量的实验数据，可以有效地解决暂态现象、难测量等传统实验无法解决的问题。

3. 数字化实验可以克服传统实验仪器的诸多弊端。它利用各种传感器可以测量传统测量工具所不能达到的精度。

四、数字化实验需要注意的问题

尽管数字化实验在信息技术与实验教学整合过程中有着不可替代的作用，但还是需要注意以下几个方面的问题：

1. 数字化实验逐步进入学校的课堂，并参与课堂教学。在使用的过程中需要一批专业人员来操作，因此，需要加大师资的培训和学生的培训，才能够发挥它的作用，使其成为在推进素质教育、培养学生创新意识和探索精神的强有力的工具。

2. 传感器的精度并非越高越好，对于初学者而言，主要学习的不是测量的准确性，而是掌握实验操作的方法、数据处理的方法，测量精度过高对于初学者进行误差分析可能带来不便。

3. 注重仪器的保护，防止传感器与采集器的触点接触不良，引起测量的故障。

4. 不要忽视常规测量工具，如温度计、酸碱pH计等。并且，在一些简单的实验中用常规教学仪器完成比较方便，也能够满足实验教学的需要。我们不能避重就轻，不能为了使用“新式武器”而抛弃传统实验手段，毕竟要以有利于教学为基本出发点。

五、中学化学数字化实验的前景

通过数字化实验在中学化学教学中的运用，依靠现代先进的教学技术和教学手段，通过动静结合、图文并茂的形式把知识更加形象的展示给学生，使知识的掌握变得更加容易，学生对抽象的化学概念和原理的认识更加清晰、深刻。在调动学生多个感官参与课堂教学的同时，帮助学生更多、更快地获得教学信息，从感性认识上升到理性认识。同时，便于学生把获得的结果运用于实际生活当中，解决更多的生活问题，从而调动学生化学学习的积极性，提高学生的探究欲望。

数字化实验除了在“中和热的测定”教学中的应用外，在很多定量实验中都可以应用，数字化实验教学对学生化学水平以及综合能力的提高有着推动作用，对教师教学能力以及专业水平的提高也有着促进作用。通过运用数字化实验教学开展化学教学工作，有利于新课标的实现，推动新课改的进程。

将传感器、计算机等信息技术设备应用到中学化学实验教学当中，本身就是开阔视野、与时俱进的举措，同时也为科学方法的培养和科学精神的塑造提供了鲜活的素材。工具的发展是脑的扩展、手的延伸，是人类文明进步的阶梯。有了飞机，人类领略到天空的高远；有了宇宙飞船，人类体验到太空的深邃；有了先进的实验手段，学生们必定能够收获意想不到的成功。

参考文献

1. 梁荣忠 数字实验在初中物理教学中的应用 教育信息技术 2015.6

数字化实验在高中化学教学的应用论文 篇4

常德市西湖区第一中学

摘 要

化学实验是中学化学教学中最重要的组成部分，由于实验条件的限制，部分化学实验的科学性、直观性、探索性和操作性等特点在教学中未能真正体现，使现有部分实验不能完全地发挥其教学作用。而现代信息技术应用于化学实验教学中，可克服实验条件的限制，提高化学实验的可见度，增加化学实验的时效性，保障化学实验的安全性，加强学生实验操作的规范性，创造学生进行实验设计的条件，丰富学生的实验知识等，以期最大限度地发挥实验的作用,提高学生学习化学实验的兴趣。

关键词：化学实验、化学网络实验、多媒体课件

本文根据笔者及同行从2007年11月开始承担省级课题《利用网络环境提高高中学生化学实验的兴趣》进行高中化学网络实验教学的探索,近几年来在化学网络实验教学实践中的一些经验和体会,以化学课程和信息技术的整合的理论为基础,总结了信息技术在化学实验教学应用的一点体会。

我们进行化学信息技术在化学实验教学一般包括录像、视频技术，计算机多媒体课件和网络技术在化学实验教学等几方面。现就以下几方面在实验教学中的应用进行探索和研究。

一、录像、视频技术在化学实验教学中的应用

（一）、加强演示实验的时效性

有些演示实验的全过程需要较长的时间，且伴随着一些无关紧要的实验现象，干扰学生正常观察实验现象，影响实验的效果。由于学生课堂学习时间是有限的，要让学生在有限的时间内尽可能多地获得信息，给予学生的信息要有选择，使学生观察到的现象对所需习得知识有价值。因此，采用摄像、剪辑技术，对实验的全过程进行加工，既为学生提供实验的全过程，又突出重要的实验现象，同时也不失实验的真实性。例如，高中化学中石油的分馏等实验可采用此技术在课堂上播放，大大增强演示实验的时效性。当学生在很短的时间内看到分馏的全过程，不仅对分馏要领理解，而且对蒸馏与分馏概念的理解更深刻。

（二）、保障演示实验的安全性

中学化学实验教学中有些实验具有一定的危害性和危险性，在课堂上无法实地演示，借助于录像教学，既保证了学生的安全和保护环境，又达到良好的教学效果。同时，通过录像技术，还可以对实验中的错误操作引起的危害进行真实再现，以引起学生的重视，帮助学生掌握正确的实验操作步骤和操作技能。例如：浓硫酸的稀释实验，课堂上一般演示正确的操作，对不正确的操作进行讲解，通过录像对浓硫酸滴入水中放出大量热量使酸液飞溅现象进行演示，使学生加深对这一知识点的理解；加热胆矾晶体实验，把试管口没有向下倾斜，水流入试管底部，白色的无水硫酸铜又变成蓝色，使实验失败，然后把这一过程拍成录像。这样教学不仅使学生掌握了硫酸铜晶体与无水硫酸铜之间的相互转换，更让学生体会到正确的实验装置对实验成功的作用。

（三）、加强学生实验操作的规范性

学生实验是学生学会实验基本技能的最有效途径。对一些操作较复杂的实验，通过录像对学生进行正确、规范的指导，避免了因教师演示需较长时间的缺陷。例如，对高三学生实验基本操作的复习中“取、量、热、装、洗”的教学，可采用录像技术进行演示，同时对操作注意点进行局部放大、停顿、旁白介绍，使学生不仅能理解“为什么这样操作”，更能体验正确的操作，对学生最终学会这些操作提供保证。

高速或缓慢的摄像技术和放像的快、慢、倒等功能，不仅可以使学生缓慢地看到快速的变化，还能使学生快速地观察到缓慢的变化，让学生迅速感知不易观察到的实验细节，提高学生观察的敏捷性，同时缩短了教学时间，增加了演示实验的时效性，提高了教学效益。摄像、放像技术还可以显示较复杂的化工生产过程，使抽象的教学内容直观化，便于学生对这类知识的理解和掌握。对一些价格昂贵的实验、危险性大的实验、要求较高的操作技术或装置复杂的实验也可以借助教学录像来完成，保证演示实验的安全性，加强了学生实验操作的规范性。

二、计算机多媒体课件在化学实验教学中的应用 多媒体课件在化学实验教学中的运用的研究，我们通过反复探索、实践、对比，确定出以下几种情况：

确定选择多媒体课件的几种类型：一是演示实验。二是实验操作中分解组合模拟。三是实验中化学原理分析。四是对习题中的综合实验设计、创造。五是实验批判与评价等。

确定选择实验课件来源是：高中化学课本中的187个演示实验；50个学生实验；各层次不同能力要求的自创实验、设计实验、实验评价与改进、综合实验等。

确定选择多媒体课件课件使用方式：一是与实物实验并用，很好地为实体实验加深印象。二是对实物实验的补充，主要适用于微观变化的动态难以在宏观中展示；有的实验现象微弱；综合组装实验等。三是独立使用多媒体模拟演示实验。它适用于分析实验原理；内容多、战线长、涉及面广的实验；微观变化宏观反应；逻辑抽象想象太强；理论与实际实验中有很大跨度等等类别实验。在模拟实验中，要求要以新的视觉，作用于学生感官，显新奇、神异，但不失科学性。扣住教学原则，认知理论心理学，能有效调动学生积极思维，拓展视野，兴奋神经，引起学生极强的专注，极大的兴趣，看后久久回味。

确定选择多媒体课件课件的来源：一是重点放在充分利用现有条件下的网络信息资源素材库和教学软件中。根据不同教学情境的需要，有的直接使用，有的根据该实验的特点，加以增、删、改后使用；二是自己设计制作课件。通过集体共谋，论证出可行性，在实验中那些问题该发展？那个地方该改进？选择什么样的内容？做出什么风格的课件，都在教研会上，大家积极献策献力，以求模拟实验具有客观性、在现真实性、包容性，引起深层思考，由此架起抽象顿悟的桥梁。

实物实验展示的是立体化。实验现象偶而会出现始料未及的复杂多变，以事实胜于雄辩的亲身感，会激起学生思维的一种亲近感。但它要受空间距离不同，导致对实验观察有影响，由反应快慢又多受时间制约。多媒体技术，形成的模拟实验课件，虽有声、形、图、动画毕竟在银屏上是流动的一副平面画。对实体有所矫正，导致颜色偏差，体现了设计者主观性，表现不出实体实验的多重困难，多向复杂。但它有利于控制时间，指向性强，便于大家观看和操作。因此在用多媒体设计模拟实验中，我们有清醒的认识，任何课件实验代替不了实体实验，它不是实验教学的万能，只是一个补充释译，通过对实验模拟、虚拟促进对实验的发明创造。

确定选择多媒体课件的原则是：必有实效性，遵循教学规律及教改的发展方向，要体现学生认知规律，唤起学生的内在学习动力（需要、兴趣、信心），提升主动探求的欲望和动力，在学习中获得体验。注重潜在能力的挖掘，关注全方位学生发展，注重知识结构，使学生自主学习空间增大；能提供师与生、生与生积极有效互动、实现沟通、共享、形成智慧的流动场相互促进。能有效组织控制创造本学科结构知识学习的课堂动态的生成。关注学生探究发现创造性占有的过程，使其在掌握分析化学实验的成败、知识结构、运用能力中，增强参与性、反思性、开方性，执着与责任感，在置疑中体现严谨、成熟富有批判性、创造性科学素养。

确定选择多媒体课件要领是：一是转换反应的速度。根据有的实验反应瞬间即成，如Cl2与H2混和光照反应刹那间就完成，观察者很难捕捉到过程现象，像这种实验可通过课件模拟实验，减缓反应速度，帮助理解反应原理的分析。有的反应需要一定的时间，如乙烯的制取，多糖的水解等等，这些需要课件中化慢为快，给学生以更多的自主空间去探讨。

二是化危为安。有的实验毒性很大，产生气体污染也严重；气体制取实验、性质实验战线拉得过长，很容易出现不安全隐患。如氯气制取，除杂、干燥、性质，尾气处理等综合实验；如石蜡裂化，所需时间长，裂化的产物检验现象不明显，如果用违反操作引起高锰酸钾溶液倒吸在反应容器里褪色现象很明显，但又怕实验事故发，像这类实验都可以用课件模拟实验来阐明。

三是化微观为宏观，微量夸大化。在有的实验中微观粒子流动不可视的，为了促使形象思维上升到抽象思维，需要建构一个使学生认知过度的思维平台，如原电池中微观的电子流流向，阴、阳离子流向，电子互换；弱电解质的电离平衡过程展示都需要通过多媒体模拟实验课件用上述观点来完成。还有反应速度慢，浓度极低，生成量太少，而影响定性实验分析，也需通过课件实验将微量聚合造形夸大。如碳酸氢钠加入氯水；分析反应速度变化如盐酸与锌反应中加入大量醋酸钠观看反应中汽泡产生，实体很难观察到，通过课件实验会历历在目。

四是化无形为有形。此法适用于气体制取、除杂、性质尾气处理综合实验气体流向及变化分析；演示倒吸可能产生的危害；分析实验中的化学原理。如苯酚与农溴水反应在分析旧健裂新健产生无形变化化为有形促使学生理解能力增强。

五是化难为易。此法适用于讨论实验装置的系列衍变；不同气体用不同装置制取的辨析；综合装置的设计与变迁；讨论某气体收集由排气法转移到排水法，拓展转移到防倒吸原理分析，运用于喷泉实验中。像这样富含知识、能力、创造性的实验用课件就能达到化难为易；也适用于各阶段的实验复习中；还适用于难以实现的实验（如甲烷的取代反应）；还能适用于仪器的剖面分析（如制蒸馏水、乙烯温度计的水银球位置确定的区别）。

六是化微声为有声。有些化学实验是伴有声音，为增强效果需放大音量。如镁条燃烧，钠与水反应，检验乙醇与钠反应中产生的氢气实验。在这些实验中声音都很微弱，不易察觉。也有的实验在模拟错误操作中，为增强危险感也必须要配制声音，以极佳的渲染效果，充分调动学生的各种感官引起兴奋而产生兴趣。

当然这六个要领不是独立的使用，根据实情，彼此相辅相成，融会贯通。达到利用多媒体技术对化学实验开发、加工、再创造、再设计，以求实验课件的最优整合。

三、网络技术在化学实验教学中的应用

在当今知识迅猛增长和信息膨胀的环境中，教师不再是学生知识和信息的惟一来源。为了加强网络化学实验教学，我们开设了ftp://172.16.2.200/校园网，在化学实验教学资源中我们开设化学动态习题、化学实验视频、化学flash课件、三维及晶体图、化学网址、化学比武课件、化学图片、化学实验创新大赛、高中化学课件全集、网络虚拟实验等项目。通过网络技术教师和学生可从中获得大量的有关化学实验的信息；通过网络的问题组还可与世界各国的学生和教师在网络上对某一实验问题进行讨论。这不仅可以扩大学生的知识面，丰富学生的课余知识，更培养了学生主动获得知识的能力。例如在网络虚拟实验,我们在石油的分馏演示实验过程中采用了多媒体网络课件来进行仪器的识别、仪器安装顺序的教学;利用多媒体形式建立实验基本操作素材库,让学生学习实验操作的形式;采用动画模拟来强化学生对错误实验操作的危害和后果的认识。又如我们采用一些设计较好的虚拟实验室软件系统,例如用Chem-lab中的虚拟气体实验室等来进行关于气体摩尔体积演示实验的教学，使学生对气体摩尔体积理解留下深刻印象。

网络技术将为学生的自主学习提供最丰富的信息资源，使学生的知识来源更广泛、更丰富；使学生可以不受时间、空间的限制对有关实验问题进行探讨；同时培养了学生获取信息，分析、归纳、整理信息、应用信息解决问题的能力。

数字化实验在高中化学教学的应用论文 篇5

班级：化学1001班 姓名：代有来

学号：2010254030107虚拟现实技术在中学化学实验教学中的应用

摘要：化学式自然科学的重要组成部分，着重研究物质的组成、结构和性质的关系，以及物质转化的规律和调控手段。化学课程可以帮助学生从化学的视角去认识科学技术和社会生活方面的问题，在基础教育阶段，化学课程的教学呈现出“通过实验学化学”的发展趋势，将实验贯穿整个化学课程实施。目前，中学化学课程中探究性试验占有重要地位，是学生积极主动的获取化学知识、认识和解决化学问题的重要实践活动，也是构建化学基础知识和提高学生素质的需要。随着信息技术的发展和课程整合成果的不断涌现，将虚拟实验系统引入中学课程教学，成为教育工作者关注的热点。在化学学科教学过程中合理运用虚拟现实技术，将虚拟实验室与化学学科实验课程有机整合，根据虚拟实验室特有的优势，应用虚拟实验室进行探究性试验教学。

关键词：虚拟现实；实验教学；探究实验 正文：

一、中学化学实验的分类

化学是一门比较成熟的基础自然科学，实验是化学事实的重要组成部分，也是化学 基本理论和观点的重要支撑点，化学科学领域的任何一项重大突破，无一例外地都要经 过化学实验这一环节，化学实验是化学科学赖以形成和发展的基础，因此，化学实验也 是化学教学的重要内容。

中学化学实验是根据培养目标和教学任务，遵循学生认知规律，体现化学学科发展

特点而精选的基础实验，其内容丰富，形式多样。为了研究方便，按照不同的分类维度，对中学化学实验有不同的分类方法。

按照实验的主体不同，可将实验划分为：演示实验、学生实验、实验习题、家庭小 实验；按照实验内容分类，可分为：化学基本操作实验、元素化合物性质和制备实验、阐明化学概念和基础理论的实验、化学反应应用于化工生产中的实验、解释日常现象或 解答化学问题的实验、趣味实验；按照实验中质与量的关系分类可分为定性实验和定量 实验。

以上分类标准是按照不同的研究目的、不同的研究方法等对化学实验进行的不同维 度分类，在这里我们按照建构主义思想，从学生的认识出发，按照实验在认识过程中的 作用分类，将中学化学实验分为：验证型实验、探究型实验、模拟型实验和对照型实验。验证型实验：验证型实验是为检验化学理论、验证化学假设、提供实验事实而进行 的一种实验。验证实验是科学的研究方法和科学的研究态度的重要组成部分，在化学研 究中没有被验证的理论、假说或者事实都被认为是不确定的。在化学课程的教学过程中，验证型实验通常用来验证或证实所学的化学知识。这种类型的实验在中学化学中如：碘 升华实验、完全燃烧和不完全燃烧等。

探究型实验：探究，是指围绕问题展开的活动，是逐步分析和解决问题的过程。探 究学习是指运用探究的方式进行的学习活动和过程，亦即学生在教师的指导下，主动发 现问题，以一种类似科学研究的方法对问题进行分析和研究，从而达到问题解决和知识 获得的过程与活动¨。通过以上对于探究学习的研究可知，探究型实验是指围绕某一化 学研究对象，在观察和总结研究实验现象和实验数据的基础上，归纳总结出结论的一种 学习模式。探究型实验以实验作为基础，启发引导学生独立的探索知识，是学生了解知 识的产生和发现过程，让学生通过自身的努力，通过积极的思维活动，概括得出有关的 结论，并进行科学探究过程和探究方法的系统训练。新的化学课程标准中指出“化学实 验是进行科学探究的主要方式，教师应改变传统的实验教学，精心设计各种探究型实验，促使学生主动的学习，逐步学会探究”通过这种教学方式，既激发学生学习兴趣，使学 生掌握实验技能，又能够改变学生传统的学习方式，是学生主动学习、自主探究，逐步 形成科学探究的能力。我们这里将详细探讨探究型实验在中学化学实验中的应用。模拟型实验：由于受到实验条件限制、安全性制约、常规环境下反应现象不明显等 因素的约束，通常教师借助模拟的方法，选定替代物对实验进行模拟。这种实验在中学 化学实验中如实验室里用模拟接触法制硫酸等。

对照型实验：这种实验通过对比或对照来研究物质的某种属性的一种实验。这种实 验要设计两个或两个以上的对比组实验，一个作为标准组；另一个为实验组，通过对比 实验对比、对照判定实验组是否有相同或类似的性质。

二、虚拟环境下的教学模式选择

教学模式这一概念最早是由美国学提出，它是指在一定的教育思想、教育理念指导 下，结合大量的教学经验，将教学四要素有机的组织起来，形成相对稳定的教学活动框 架。也就是在相应的教育思想、教育理论、学习理论的指导下，结合一线教师的实践经 验，将教师、学生、教学媒体、教学内容有效组织起来。教学设计的过程模式可以作为 学校和委托教学培训机构的沟通手段，还可以作为管理教学系统设计活动的指南，以及 作为整个教学设计过程的依据。

为了更好的分析中学化学的教学情况，从而总结归纳出实践性好并且符合学生认知 规律的中学化学实验课程的教学模式及教学设计过程，我观察并分析了2007年、2008 年和2009年全国中学信息技术与课程整合优质课大赛(化学部分)的视频、音频、幻 灯片及说课稿等资源，其中涉及来自全国12个省市的45名中学教师，从中总结出信息 技术支持下探究型教学模式的教学设计过程和学生探究学习流程。首先对教师教学模式 的选择和教学的支撑环境情况进行分析

多数教师在教学过程中采用探究型的教学，其中在分析 的45节获奖课程中，有27节应用的探究型教学模式。义务教育阶段，化学课程中的探 究型实验教学，是一种重要的学习方式，也是义务教育阶段化学课程的重要内容，对发 展学生的科学素养、化学基础知识和技能的培养具有不可替代的作用。多数一线教师已 经意识到信息技术在教学过程中的重要作用，大多采用多媒体环境下的教学，少数教师 结合网络平台开展探究教学活动。

与探究活动的一般过程相同，中学化学的探究型教学过程仍然在教师和学生两个方 面研究教学过程。所不同的是，中学化学的探究过程首先是教师的教学准备阶段，这一 阶段无学生参与，教学准备阶段由教学分析阶段、探究准备阶段和设置并说明问题阶段 组成。教学分析阶段又包括学习者特征分析、学习任务分析、解决问题可行性分析、三 维教学目标分析阶段等；探究准备阶段是教师为学生的学习过程提供必要的前提，包括 先行组织者的准备、探究平台准备、探究工具准备等；学生的探究学习是在教师预先设 定的范围内开展探究活动，在学生探究活动开始前，教师要设置探究问题，并对探究主 题作简要说明。

进入教学过程阶段，这一阶段分为教师活动和学生活动两个方面进行，这两个方面 是同一教学过程下的两个方面，而不是分开的教学过程。教学过程方面，教师在探究活 动开始前对学生学习进行启发、引导。教师在整个教学过程中引导、监控整个学习过程，并适时的组织讨论，并对实验现象作出解释，最后教师对整个虚拟探究过程进行总结，对探究活动进行总体说明，讲虚拟实验回归真实实验，促进学生知识的拓展和迁移，促 使学生能力的提高。

学生方面，由于是在虚拟环境下开展的学习活动，首先进行虚拟仪器的使用练习和 对于先行组织者的学习，然后是整个探究学习过程，在学习过程结束后与同伴交流，并 反思探究过程，最后进行自我评价和教师评价，对学习结果升华。

我们将在此教学模式的指导下，运用相关教学设计思想，从教师和学生两个方面设 计探究过程：

三、虚拟环境下学与教的教学系统化设计过程

在这种教学模式下，对于教学过程的系统化设计也与传统的教学设计流程有较大的 差异。在建构主义思想和新课程理念及素质教育思想的指导下，我们根据我国一线教师 的教学经验，并结合“主导一主体”的教学设计思想，以“学教并重’’理念为指导设 计出适合虚拟环境下中学化学探究型实验教学的教学系统化设计流程。

对教学过程进行分析可以反映出中学化学实验课程教学的基本情况，最终目的是要 得出出在初中化学教学中教学设计过程和学生自主探究流程。由此我们选择了观察法、数据统计法、内容分析等方法对优质课大赛资源进行分析。根据教学过程中探究活动的 开展情况，再结合科学的教学理论和新课程及素质教育理念，归纳出适合于探究型实验 教学的教学模式和教学设计流程。我们分别在教学分析阶段、教学目标分析、教学准备、教学指导、平台利用、评价反思等几个方面进行了分析。

对于信息技术与课程整合大赛中的资源进行分析，我们得出，在教师方面探究过程 基本包含以下基本环节：学习者分析、教学内容分析、学习目标分析、学习指导、教学 媒体设计、数字化学习资源的利用、教学评价和教学反思等。对以上问题的对研究虚拟 环境下中学化学课程探究实验的过程和步骤提供了良好的依据。

通过教师教学过程表的分析，可以看出一线教师在教学过程中，着重对学习者分析、教学内容分析、学习目标分析、学习指导、教学媒体设计、和教学反思等；多数教师在 教学过程中涉及数字化学习资源的利用、教学评价；较少教师在教学过程中使用先行组 织者策略；几乎没有教师对解决问题的可行性分析进行分析。然而在实际的教学中先行 组织者策略和解决问题的可行性分析是教学过程中的重要内容，尤其是在虚拟环境下的 探究实验中，这两方面显得格外重要。

其中，先行组织者策略是能促进有意义学习的发生和保持的最有效策略，是利用适 当的引导性材料传递当前所学的新内容加以定向与引导。这些引导性材料通常和新知识 间存在着包容性、概括性、和抽象性上的联系，便于新旧知识间建立联系，从而促进新 知识的学习。这种策略尤其适合探究型学习，在学生进行探究学习前，将先行组织者呈 现给学生，便于学生探究学习的进行。

解决问题的可行性分析，在处理教学中遇到的问题时，分析造成这种问题的原因是 什么，这种问题是什么性质的，运用虚拟环境下的探究实验以及教学系统化设计是否能 解决这一问题，这一步骤在教学过程中是极为重要的一步。然而，通过分析我们得知，在实际的教学中，教师很少考虑这一问题，造成了人力及资源的浪费。

对于虚拟环境下的探究型教学实验，与以往的教学方式有很大差异，教师在整个实 验过程中起到引导和辅助学生学习的作用，由此，教学设计环节也较传统的教学设计有 很大差异，下面我们从教师角度探讨一下虚拟环境下中学化学实验课程的教学设计流 程：

整个教学设计环节分为三个阶段进行，其中包括教学分析阶段、教学目标确定阶段、准备阶段、指导阶段和探究型实验的总结性评价阶段。

教学分析阶段包括学习者分析、学习任务分析和解决问题的可行性分析。

学习者分析：教学的最终目的是为了有效促进学生的学习，学生的原有认知结构和 认知风格对学习的结果起到至关重要的作用，对教学设计起到重要作用的心理因素进行 分析，为后续的教学系统设计步骤提供依据。

学习任务分析：探究型教学是以学习任务为基础的，教师在探究活动开始前对学习任务进行分析，找出其中的重难点及学生难以解决的问题，在探究活动开始前向学生说 明。探究问题的可行性分析：了解并掌握学生已有的知识同本次探究活动的相关性以及 学生对以往知识的掌握情况，判断学生探究活动的可行性。

教学目标分析阶段，新课程标准下，将学习过程的目标分为三个维度：知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观目标。教学无论是探究型的实验教学还是其他形式的教 学，其目标都是促使学习者朝着目标所规定的方向发生变化，在教学的系统化设计中，教学目标是否明确、规范、具体，直接影响到学习活动能否沿着正确的方向进行，它是 纵贯整个学习、探究活动的整个过程的一种指导思想，是对教学活动的一种原则性规定。准备阶段：是教师对于学生探究活动的准备，其中包括准备并提供给学生探究新知 识的先行组织者、实验平台的提供、探究工具的提供。尽管这一过程是在虚拟环境下完 成，但这些步骤仍必不可少，尤其是虚拟环境下探究平台的准备和探究工具的提供，是 学生在虚拟环境中进行探究的必要前提。

提供先行组织者：先行组织者是利用适当的引导性材料对当前所学的新内容加以引 导，这类引导性材料与当前所学新内容之间存在包容性、概括性和抽象性符合同化理论 的要求。

探究平台的准备：在虚拟实验室中完成探究实验，实验平台是完成探究过程的必要 前提。虚拟实验同实物的操作实验相同，需要教师做大量的准备工作，包括实验虚拟实 验平台的使用和调试等。

探究工具的准备：探究工具包括相关资料的搜索工具，实验记录工具、数据处理工 具以及实验过程的协作交流工具等。这些工具在虚拟环境的探究实验中显得尤为重要，也是探究过程必不可少的条件之一。

指导阶段：这一阶段是学生实施探究活动的过程，也就是课堂教学过程。在这一阶 段教师的教学功能已经转变为指导、辅助功能，教师在这个过程中回答学生的疑问，对 所有同学都遇到的共性问题做及时的纠正。真正做到“以学生为中心"的教学，所有虚 拟资源和非虚拟资源都是为了支持学生的“学”，而非教师的“教”，教学的中心已经从 教师向学生转变。逐渐形成以教师为“主导”，学生为“主体”的新型教学结构，以适 应新型教学环境，实现信息技术与学科教学的深层次整合，实验教育改革的跨越式发展，最终实现培养创新型人才的目标。

探究的成果评价：对于探究学习过程的评价要基于三维教学目标，从多个角度出发，尤其是实验课程的探究过程，涉及到各种实验过程、步骤的规范性、探究过程的态度、协作交流情况等涉及到所有探究过程的环节。对于课堂教学的评价通常是总结性评价，总结学生探究过程的不足。将学生学习过程中的表现即时的反馈给学生，供学生修正自 己的探究模式，便于学生更好地进行以后的学习。

教师是整个探究活动的指导者和促进者，涉及到给学习者指定方向，通过各种手段 提升学习者的兴趣；为学生解释任务和对实验资源的基本操作做出解释；对整个探究过 程作基本的描述，使学生不至于漫无边际的探究，为学生提供完成探究所需的所有策略、步骤等；最终在同学问完成评价后，教师对整个探究过程做最后的总结性评价。学生是整个探究式学习活动的主体，一切问题的出发点和归宿都是促进学生学习，学生的探究学习过程可参照科学探究的一般过程：发现或提出问题、提出猜想和假设、制定研究计划与设计实验、进行实验搜索证据和分析数据得出结论。与一般的探究活动 所不同的是，学生的所有探究活动都是在教师的指导和监控下进行的；学生的探究活动 不同于科学探究，其目的在于通过探究活动获取知识，学习过程要在教师设定的总体目 标下进行，进行探究活动前，学生要仔细阅读教师对探究活动的总体要求；鉴于学生探 究活动的学习目的，在完成探究活动后要进行小组或组间的交流协作，教师对整个探究 活动给予评价反馈，最终实现学生学习目标的实现。总体说明：学生在教师的指导下进行探究活动，根据三维教学目标，并且结合多数 学生的认知特点和思维习惯，分析学习任务，给学生探究实验指定方向，通过各种手段 提升学习者的兴趣。并向学生提供先行组织者，使学生掌握与新的知识相关或相近的知 识；对实验的目标作概括性的描述，必要时要向学生说明该实验的注意事项，把实验的 难度控制在合理的范围内，既激发了学生探究知识的兴趣，又不至于是学生由于无法完 成实验而产生挫折感。

猜想与假设：学生根据已掌握的知识和技能，对新问题提出假设。这一过程中可以 和同伴或教师交流，以优化自己的假设，为自己下一步设计实验奠定基础。

设计实验：根据上一步自己的假设，设计自己实验步骤和过程，其中包括仪器的连 接、药品的选取等。

实验过程：这一步是进行实验的过程，学生独立或者小组跟组设计的实验步骤实施 实验方案。在虚拟环境下的实验，可以充分满足学生的探索欲望，适当扩大学生药品的 使用范围和仪器数量，在实验过程中学生要认知观察实验现象。

收集数据：实验过程中不断的对实验现象和实验数据进行记录，这一过程培养学生 对待科学的态度，绝不错过任何一个实验现象，也绝不漏掉任何一个实验数据，为之后 的实验分析打下良好的基础，进一步培养自己科学探究的能力。

验证假设并解释结论：通过对收集到的数据和实验现象的认真分析，得出自己的结 论，并回头验证自己的假设。这是一个反复的过程，学生可以根据得到的数据修正自己 的实验过程重新设计自己的实验。同时，这一阶段完成后可以和同伴交流，并且形成最 终的汇报，将最终的结果反馈给教师，作为教师评定探究过程的一项依据。

反思与评价：整个实验过程结束，学生对自己的实验过程反思，总结自己在探究过 程中的得失同时进行自身评价、小组间的评价和教师的总结性评价。

表达与交流；这一环节是总结与提高的过程，同学间通过不同的假设与步骤，通过 不同的途径，探究完成了实验任务。通过表达与交流可以取长补短，为以后的实验学习和科学研究奠定良好的基础。

形成性评价：这一过程由教师完成，教师在观察分析整个实验组的探究过程后，对 实验进行相对性评价，总结学生探究过程的不足。将学生学习过程中的表现即时的反馈 给学生，供学生修证自己的探究模式。

数字化实验在高中化学教学的应用论文 篇6

数字切片 (Digital Slides) , 又称为虚拟切片, 系经全自动显微镜扫描及相关软件系统对传统玻璃切片进行扫描和无缝拼接而生成, 包含了传统玻璃切片的一切信息。数字切片的应用大大提高了病理学实验课教学效率, 显著提升了教学效果。

1 玻璃切片的局限性

在以往病理学实验教学中, 学生需要使用显微镜对传统玻璃切片进行观察, 而传统玻璃切片在教学中存在较大的局限性。因观察玻璃切片需要在实验室使用显微镜才能进行, 所以学生的学习有着时间和空间上的局限性;玻璃切片制作数量巨大, 但不能保证每一张切片的质量, 存在影响实验教学效果的可能性;玻璃切片经反复使用及长期保存易破损或褪色。所以, 玻璃切片在实际使用中有一定的缺陷, 影响了实验课的教学效果, 且不利于学生的自主学习。

2 数字切片的制作

数字切片是利用数字切片扫描系统将玻璃切片数字化而生成的完整切片。制作数字切片的基本过程如下:

首先, 在低倍物镜下使用全自动显微镜对玻璃切片进行扫描逐幅采集图像, 显微扫描平台将自动按照切片的X/Y轴方向进行扫描和移动并在Z轴方向进行自动聚焦而得到图像。在低倍物镜对整张切片进行图像采集完成后, 在高倍物镜下进一步扫描采集高分辨数字图像。然后由图像压缩和存储软件系统将扫描系统采集到的图像进行自动化无缝拼接, 最终生成整张全视野的数字化切片 (Whole Slide Image, WSI) 。

3 数字切片在病理学实验教学中的应用

数字切片包含玻璃切片的全部信息, 并且仅需用电脑鼠标选择切片任意位置即可实现无极变倍连续缩放浏览。数字切片还可在切片全景导航下进行不同倍数的观察, 这样高倍镜下的图像与低倍镜下的位置形成良好对应, 弥补了玻璃切片“肉眼看不见、镜下看不全”的缺陷 (数字切片与玻璃切片的比较见表1) 。数字切片的应用提高了病理学实验课的教学效率, 提升了课堂教学效果。

3.1 提高了教师的备课效率

在以往的实验课备课中, 教师通过多媒体课件或者显微镜多媒体教学系统来展示显微镜下切片的病变特征。这样的展示具有一定的教学效果, 但不能够对切片进行全面的、动态的、清晰的观察。多媒体课件的制作以及显微镜的调节还会占用一定的时间。数字切片的应用减少了制作多媒体课件的准备工作, 仅需使用图片浏览软件进行观察并且方便于病变特征提前定位和标注及集体备课, 提高了教师备课的效率。

3.2 提升了学生的学习效果

病理学实验课中数字切片的使用, 使学生不但可以对照病理学图谱观察切片中典型的病变特征, 还可以全视野浏览, 进而更好地掌握病变特征。在对病理学切片的观察中, 学生还可以结合组织学数字切片进行正常组织和病变组织的比较, 在对照中找寻病变组织的特征。同时, 数字切片的应用还使得师生之间及学生分组讨论更容易开展;数字切片的使用突破了玻璃切片的时空及设备限制, 满足了学生的个性化学习需求, 学生可以通过实验室、在线学习等方式对所学内容进行预习、复习等。

3.3 改进了学生的考试方式

使用玻璃切片进行病理学实验考试存在考核内容单一、受偶然因素影响、考试过程复杂等缺点。使用数字切片则可对考试内容进行标准化设置, 减少了考试中偶然因素的影响从而为考生提供公正的平台。

总之, 数字切片的应用促进了病理学实验教学模式和考试方式的革新。数字切片在教学培训、远程教育、远程会诊、切片存档、病理读片等方面还有着广泛的应用[2,3], 这必将在很大程度上促进病理学实验课乃至理论课教学模式的改进。

参考文献

[1]何琼琼, 周建华, 文继舫, 等.强化病理学实验教学, 培养医学生综合素质[J].山西医科大学学报:基础医学教育版, 2007, 9 (3) :282-283.

[2]危晓莉, 姚根有, 周韧, 等.虚拟显微镜技术在病理学中的应用[J].基础医学与临床, 2012, 32 (7) :847-849.

数字化实验在高中化学教学的应用论文 篇7

关键词：实验探究；高中化学；教学

中图分类号：G633.8 文献标识码： A 文章编号：1992-7711（2016）10-087-01

随着我国教育体制改革的深入，新型的教育理念和教育模式层出不穷，实验探究作为高中化学教学的新方法备受关注。在传统的化学教学过程中，对于学习过程中的问题，大多采用教师讲授的方式，这样虽然能够直接传授学生知识，但是容易降低学生的积极性，长此以往，学生就会失去化学学习的兴趣。基于此，实验探究教学的方法被引入高中化学教学中，在此过程中，不仅能够提高学生的创新思维能力，还能增强学生的学习兴趣，提高学习效率和学习成绩。

一、何为实验探究教学

实验探究是指在教师的引导下，学生通过探究实验的方式发现问题、分析问题并且解决问题。在此过程中，学生的积极性和主动性得到充分调动，亲身参与到实验过程中，从而大大增强了学生的学习兴趣。高中化学实验探究就是指学生在实验过程中探索未知领域，包括研究对象的性质、属性、变化特种等等。实验探究的具体过程如下：问题的提出——问题的假设——实验方案的拟定——实验过程——证据的收集——结论的得出——实验结果的评价——实验结果的讨论——实验结果的应用。

二、实验探究教学在高中化学教学中的应用现状

（一）教师缺乏引导。不可否认，实验探究教学需要发挥学生的主体作用，但在实验探究的整个教学过程中，教师的正确引导更为重要。在实验探究进行过程中，对于学生遇到的各种难点，教师要及时准确地给予指导和帮助，不能充当旁观者的角色。倘若在实验过程中，教师不能及时引导，会使得学生偏离探究的正确方向，实验探究也变得毫无意义和价值，因此，教师要充分发挥主导作用，严格把控好课堂，让学生体会到实验探究的乐趣，进而提升教学质量。

（二）忽视探究问题。在实验探究过程中，探究问题的选择至关重要，会直接影响实验探究的效果和质量。教师要根据学生对知识的掌握程度科学合理的选择探究问题，在此之前，教师必须明确哪些探究问题比较有价值，哪些探究问题比较新颖，哪些探究问题是学生自主发现的。而在实际操作过程中，教师大多忽略了探究问题的意义和价值所在，只是强调整个实验探究，违背了实验探究教学的本质。

（三）探究方法不当。教师在组织和引导学生进行探究实验时，一方面必须事先拟定探究方案，合理选用探究问题，另一方面必须创新教学思维和方法，对于学生探究过程中的问题予以高度重视，不可过于依赖探究方案。而很多教师在实验过程中，没有精心设计探究内容，只是机械死板地依赖探究方案，这种呆板的探究方案不利于培养学生的探究兴趣，缺乏创造性和灵活性。

（四）实验配备缺乏。以烟台市某高中为例，省重点中学和规范化学校。全校高中生一共5000多名，教学班将近90个，却只有20名化学教师，7个实验室，1个实验员。实验室的工作人员以及实验室的数量太少，实验课排班困难，导致化学实验教学课无法正常进行。

三、实验探究教学在高中化学教学中的应用策略

（一）创新教学目标，注重学生素养。我国受应试教育的影响，大多教师只是一味地关注教学目标和教学任务，完全忽略了学生价值观和综合素质的培养，在高中化学的教学过程中更是如此。基于此，在应用实验探究教学的过程中，教师应以培养学生的探究兴趣和探究精神为主，创新教学目标和教学方法，着重锻炼学生的自我探究能力，促进学生的全面发展，增强他们的综合素质。

（二）创新教学内容，注重学生能力。化学实验能力可以定义为运用实验解决化学问题的能力。具体来讲，就是利用化学实验和手段发现问题和解决问题的综合能力，既包括基本化学知识，又包括学生的方案设计能力，以及实验过程中的分析归纳和推理判断的能力。目前，高中化学的教学内容太过陈旧，多数来源于书本实验，不利于提高学生的化学实验能力，这就要求教师在运用实验探究的教学方法时，创新教学内容，可以选用国内外的经典化学案例进行教学，在此过程中，还要注重提高学生的学习方法和学习能力。

（三）创新评价方式，注重学生技能。在化学实验完成之后，要对实验结果进行分析和评价，而传统的评价方式大多是通过纸笔测验的方法，这种评价方式只能检测学生的语言表达能力和逻辑思维能力，缺乏对学生操作技能和设计能力的评价。因此，教师在实验结果的评价过程中，要采用多元化的评价策略和方法，构建一套合理的评价体系，包括学生的操作技能、实验方案的设计能力以及实验态度和情感价值观等等。

结语

综上所述，实验探究的理念和方法符合高中生的成长规律和发展规律，在高中化学的教学过程中，应加快推进和运用。这种教学方法既能提高学生的学习效率，又能培养学生的团队合作精神，从根本上增强教学效果，提升教学水平。因此，教师应深入了解和学习实验探究的相关理论知识，努力实现教学目标，推动化学教育事业的长远发展。

[参考文献]

[1] 赵姝婷.新课改背景下的高中化学实验探究式教学策略研究[D].辽宁师范大学，2010.

数字化实验在高中化学教学的应用论文 篇8

内容摘要 课堂演示实验是化学课堂教学中最重要的媒介，是实现新课程三维目标的重要载体。传统演示实验受自身条件的限制，实验的效果往往并不明显、直观，不能完全地发挥其教学作用。而现代信息技术应用于演示实验教学中，能够克服实验条件的限制，提高演示实验的可见性，增加演示实验的实效性，保障演示实验的安全性，从而最大限度地发挥实验的教学作用。

化学是一门以实验为基础的学科，课堂演示实验又是其中最重要的教学手段与媒介。它可以提高学生对化学的学习积极性和参与程度，体现实验过程的真实性、科学性，是培养学生观察能力的重要途径，也为引发学生思考、讨论、探索、发现提供了基础条件。所以，教师应该在充分保证实验现象明显、效果理想上进行教学设计。然而，传统演示实验方式往往因为现象不够明显，不能面向全部学生，以及实验演示与课堂教学产生时间冲突而达不到预期目标。在提倡科技创新的当前，采用现代信息技术能克服其中许多局限。笔者根据多年的教学实践，结合目前大多数中学的教学条件，对现代信息技术在课堂演示实验中的实践手段、适宜对象、实施效果分别进行介绍和评价，在最大限度发挥其作用方面与同行共探讨。

1.现代信息技术在化学演示实验教学中的作用 1.1使静态现象动态化

化学变化中的许多现象，表面上往往看不出什么不同，而内部微粒却处于时刻运动、变化状态中。如各种平衡问题（溶解平衡、化学平衡、电离平衡）、分子的运动等内容都比较抽象，学生往往习惯于静态分析，缺乏动态观。教师也无法用实验来彻底解决其中的具体过程、细节、原理等，难以用语言形象描述，也不便用挂图揭示变化。若借助于现代信息技术，用flash等软件进行微观模拟，实施动画教学，就很容易解决这一问题。1.2使实验细节宏观化

演示实验多为选用试管，而试管容积较小，试剂用量也少，实验现象只能让讲台周围同学看个“真真切切”，而教室后排和角落学生就只能“雾里看花”了。如果把演示实验进行“宏观化”展示投影处理，使整个过程纤毫毕现，那么全班同学都能清楚地观察到现象，从而保证了演示实验的效果。1.3使抽象知识形象化

在化学教学中，有很多涉及到微观粒子结构的内容，学生很难理解并掌握。用多媒体计算机技术，可以帮助学生理解概念、掌握知识，真正提高学生的学习能力。如原子的概念与结构，电子云模型，金刚石、氯化钠等晶体结构，晶体中微粒数目的计算等内容，用常规实验手段难以表达。如果利用flash或者3Dmax动画进行演示，学生理解起来就容易得多。

1.4使危险实验安全化

在化学实验中，有不少是具有危险性的。如氢气的验纯、甲烷与氧气、面粉的爆炸性实验，演示起来具有一定危险性。若这些爆炸性实验做成计算机多媒体课件，配上爆炸响声进行模拟播放，可以避免了在实验过程中可能造成的危险，确保了的安全。1.5使污染实验环保化

对污染严重的各种化学实验都可以做成计算机多媒体模拟演示播放，以避免有害物质造成的污染，防止其对师生以及环境的危害，如用一氧化碳还原氧化铜的实验。2.演示实验教学中常用的现代信息技术手段及评价 2.1现代信息技术在演示实验教学中实施的硬件条件

目前中学的教学条件在不断得到改善，基本上每个学校都有多媒体教室，很多学校的所有教室都能进行多媒体教学。所需硬件条件包括：（A方案）一台电脑，一个投影仪，一块投影布和一根VGA连接线。（B方案）一台电脑，一台大屏幕平板等离子电视，一根连接线（s端子连接、VGA端子连接或HDMI连接）。A方案由于是大屏幕投影，演示效果好，但是投影仪和投影布需要固定位置，往往只是在每个学校的阶梯教室、报告厅安装。B方案则较方便，只需要固定数字电视即可，且电视机还可以做实现其他教育功能如让学生每天看新闻联播等，目前大多数教室都是这种配置。缺点就是屏幕小（通常47-60寸），有视觉死角，尤其是在教室两边前排学生。

2.2教学媒介之一：多媒体课件、动画、模拟实验室等

多媒体教学的实施，最主要的媒介就是多媒体课件，可以是使用powerpoint、Authorware、flash这些常用软件制作的整体课件，也可以是单独的flash动画（积件）。这也是现代信息技术的最主要的应用形式，使用过程中能展示电子板书、动画模拟等内容。评价：这是目前最常用的一种方式，也几乎成为当下多媒体教学的基本模式。而教学中，使用这种教学手段能增加课堂容量，提高课堂效率，演示效果生动；课件制作相对较容易掌握，网络课件资源丰富。但也有如下弊端：学生往往只顾看屏幕而忘记记笔记，演示实验都是动画模拟，不够客观、真实，缺乏说服力。故在使用中最好是用来演示微观结构、空间构成、微观粒子运动等效果较好。建议教学时给学生配发人手一份的学案，减少学生记笔记的时间，将更多的精力投入课堂思考当中。2.3教学媒介之二：实验操作视频、录像

由于动画模拟无法达到真实实验的说服力，对于许多老师来说，采用实验视频、录像教学就是一种折中的办法。能减少教师动手操作实验的时间，也显得比较有说服力。教学资源相对普通教学课件少一些，自己制作不现实，可以购买相应光盘，或者在网络上可以去优酷网等视频网站搜索下载，或者使用百度搜索中输入关键字进行查询、搜索。

评价：比模拟实验有说服力，可以通过重播、慢放、定格等手段突出重点。有些学校无法演示（如金属铷、铯与水反应），或者具有一定的危险性如浓硫酸的稀释。借助于录相教学，既保证安全，又揭示事实，能达到良好的教学效果。但网上视频质量参差不起，很多实验现象不够清晰明显，不利于细节观察。且实验设计、观察点等受制于制作者，并非都适合个人的教学实际。在教学中教师可以自制视频,既可以避免一定的危险性,又可以提高 课堂教学效果.2.4教学媒介之三：实物投影仪

很多教师在教学实践中通过传统演示实验和多媒体演示实验对比，往往都有这种感概：该做的演示实验必须要动手做，不能用课件、视频代替。但是传统演示实验也有很多弊端，如重复性差，若多次重复则影响课堂教学进度。演示效果差，后排同学基本看不到，就算教师采用原始物质对比、教室中巡回展示等方法，也不能完全解决。某些现象如钠的表面被氧化变暗基本上只有围上讲台的前一圈同学能看到。解决这些问题的方法之一就是改演示实验为学生小组实验，这也几乎成为目前各级公开课的必备方案。其实运用投影法就能很好的解决这个问题。

实物投影仪能把较小的实物投影到大屏幕上，克服演示实验可见度小的缺陷，使学生能清楚地观察到实验现象，特别是一些细小的、不易观察到的实验现象。如空气中氧气含量的测定、电解是水实验等的观察。在使用中将实物投影仪与多媒体投影仪用数据线连接，使用时用遥控器在电脑和实物投影仪切换投影信号源。

评价：实验现象更明显，更能揭示细节，利于学生观察思考。但附加只有图像冻结功能，不利于强调某一段实验变化过程。仪器价格较贵，体积大，所以现在一般都是在学校阶梯教室或者报告厅配备。

2.5教学媒介之四：高品质摄像头+视频监控软件

此方案采用目前市面上主流摄像头对演示实验过程进行捕捉，用专门视频监控软件将实验现象实时通过电脑输出到投影仪或者电视机上。此外还可以在输出的同时进行视频录制或者画面抓拍，实验结束可以重复观看整个过程或者某一细节画面，演示效果更好。操作中只需将摄像头放置于桌面上，通过调节摄像头和需要观察的实验仪器之间距离来调节焦距使画面清晰，固定位置后再运行软件即可进行演示。

数字化实验室在教学中的作用 篇9

一.提高了教学效率

数字化实验室发挥了传感器和计算机的优势，实现了高精度、高速度和自动化的测量，采集到多种完整、动态的信息，并且能够对实验数据作出多维的、综合性的分析处理。这样就把教师和学生从繁琐的、重复性的劳动中解放出来，集中精力于设计实验方案、归纳总结、交流信息和从中发现规律。经统计，与传统教学相比可以提高效率100%以上。

二.解决了教学难题

很多传统的实验设备，具有简单、直观、易于操作等优点。但是其用途往往单一，而且需要人工读数和记录，难以观测快速变化的过程，也不便于研究复杂的问题。而数字化实验室通过高精度、高速度的数据采集，能够实时记录实验的每一个过程，把转瞬即逝的实验数据记录下来，高效、直观，便于学生仔细观察，加深理解，从而轻松解决教学中的难题。

三.培养了学生的动手能力和研究精神

数字化实验室的开放性和易操作性，提供了一种良好的环境，激励学生进行研究性学习，自主提出感兴趣的研究课题，自主进行实验研究。在这个过程中，学生通过了解和掌握现代实验手段，增强创新意识，提高实践能力，培养实事求是、严谨认真的科学态度，养成交流与合作的良好习惯，认真分析误差，对实验方案和实验结果做出评估。总之，学生的科学素养、动手能力以及探索精神可以得到极大的提高。

四.实现了理科实验教学及考试的信息化

目前全国各省级教育部门组织的高中会考中，理化生实验考试是必考的内容，每年有458万名考生参加。在全国各地市组织的中考升学考试中，物理、化学实验操作考试也是作为必考加分内容，每年全国大概有2085万初中毕业班生参加。（数据来源《教育统计年鉴》）

但是，在目前进行的上述理科实验考试中，存在着两大问题。