计算机在高中化学教学中的运用与思索

随着现代教育技术的发展，学校办学条件的不断改善，计算机已步入高中课堂。如何在高中化学课上运用计算机提高教学效益已成为一个新鲜的课题。笔者耳闻目睹了各学科同仁或开发利用现成软件，或自己动手制作课件来解决教学难题的事例，感动之际也自费购置了一台微机并尝试用于教学。在近一年的教学实践中，感到高中化学课中，许多难以操作或有毒的实验和一些较繁杂的化学式、结构式以及一些抽象的概念和理论，用传统的教学方法和手段常常难以突破，易使学生感到枯燥乏味，影响教学效果，如果能恰当地利用计算机的作图模拟功能和速度快、容量大的特点就能够很好地化解这些难点，大幅度提高教学效率。

我们体会，利用计算机的作图功能可以模拟微观世界。在教学中，我们可以利用计算机模拟把静态图示转变为动态图示，把微观问题宏观化，把抽象问题形象化，有利于帮助学生理解概念、掌握理论，其效果是利用图片或其他传统手段所不及的。例如，在高一“原子核外电子运动的特征”部分，内容抽象，教材中仅提供了氢原子电子云示意图，其他内容要靠教师讲述，教师不易教，学生难理解。若利用计算机把这节课的内容制作成课件，在原子核外电子运动特征中设这样两个小标题：“原子核外电子的运动特点”和“电子云”。然后，先指出原子核外电子的质量小、运动速度很快、运动范围小。人类是无法观察也不可能观察的，之后借助计算机模拟在显示屏左边画出一个氢原子核，核外一个电子，由于电子运动速度很快，我们看到的是一个亮环在原子核外空间“无规律”出现，并将左框运动情况在右框中累积，从而引导学生分析并找出核外电子的运动规律。再借助计算机模拟，给氢原子拍照，在显示屏左边显示出氢原子某瞬时的照片，右边显示出瞬时照片的叠印，当其照片叠印到一定数量时，就能清晰地看到核外电子在氢原子核外空间出现机会的统计结果的形象表现——电子云的图形，从而使只能通过口头语言描述的抽象概念变成了动态的直观图示，能有效的加深学生的理解和记忆。

又如，铜锌原电池原理，它既是教学中的重点又是难点，在教材中仅设一个演示实验，演示时只能观察到宏观结果，不能观察到微观过程。如果利用计算机动画模拟，把铜片和锌片浸入稀硫酸中，先是锌片上有气泡，再用连有电流计的导线把锌片和铜片连接起来，气泡改在铜片上放出，电流计指针有偏转，并观察到电子移动的路径，这样，就可以启发学生思考电流的方向、构成原电池的条件、原电池的正负极的确定等问题，整个过程清楚、直观，学生很容易接受。

我们还可以利用计算机的作图功能来模拟化学实验。许多化学实验有毒，具有一定的危险性，如果操作不当，就有可能发生意外事故。化学实验中的一些错误操作，过去只能靠教师讲其错误的原因以及错误操作可能带来的危害，不能为了加深学生印象而用实验证明，否则会造成危险。如果用计算机动画模拟这些错误操作，则可将步骤分解，放慢动作，不仅把错误的原因演示清楚，而且可以渲染气氛，学生看后印象深刻。这种做法特别适合于易燃、易爆、产物是有毒气体以及使用强酸、强碱、剧毒药品等实验的模拟。例如，稀释浓硫酸时将水加入浓硫酸中，液体就会沸腾并飞溅出来；点燃未经验纯的氢气，导致整个装置的爆炸；用排水法收集氧气时，先停止加热，后将导气管撤出水面，水倒吸使试管炸裂。对这些错误操作、危险操作的模拟，既能加深学生的印象，又能使学生准确地掌握知识、加深对错误操作原因的理解，还能在以后的实际操作中避免意外事故的发生。

利用计算机的作图功能还能模拟化学反应历程。化学实验本身往往是宏观的，而反应原理则往往是微观的，教师在讲解时描述起来和困难，需要学生具有较强的空间想象能力和抽象思维能力，大多数学生理解起来感到吃力，这也许就是某些学生学习化学的难点。笔者认为，如果能在讲解实验原理时，用计算机模拟反应原理，就可以起到事半功倍的效果。例如，在有机化学中羧酸和醇的反应中，羧酸是提供氢还是羟基？学生根据已有的经验，很容易把中和反应跟酯化反应类比，错误地认为在酯化反应中，羧酸提供氢而醇提供羟基。我了突破这一教学难点，可利用计算机模拟含有带标记的氧原子的醇跟羧酸起酯化反应，形成含有带标记的氧原子的酯这一反应历程，从而证明羧酸提供羟基而醇提供的是氢。再如，高三的“电解质溶液”一章，是高中阶段的重点和难点，有的教师采用的是以大量习题和小测试强化学生记忆的方法，这样不仅容易加重学生的负担，而且也不一定能达到教学目的。我们在讲述这一章的第四节“盐类的水解”时，为了让学生深入理解盐类水解的实质，借助了计算机，利用3Dmax软件制作了水的电离、醋酸钠、氯化铵及氯化钠溶于水后电离成离子，醋酸根离子和铵根离子水解的情况，增强了直观性，使同学们仿佛身临其境，自然归纳出盐类水解的实质，取得了非常好的效果。

利用计算机还能模拟化工生产过程。在高中化学教材中有关于化工生产的内容。对一些化工生产过程，如接触法制硫酸、氨氧化法制硝酸等，学生大多数未见过，缺乏感性认识。在传统的教学中，教师大都是通过挂图或模拟教学，直观性差。利用计算机的模拟功能，可以绘制化工生产的流程图，模拟化工生产的全过程。若再利用三位动态图形“真实”展示沸腾炉、氨合成塔、氧化炉和吸收塔及其内部反应发生的过程，对各个环节进行反复演示或局部放大，则更能有助于加深学生对知识的理解。

我们还可以利用计算机速度快、容量大的特点，结合教材具体内容，将课堂教学中的部分板书、挂图、例题、练习题等教学内容进行恰当地包装组合，设计制作成课件，在教学中应用，就能增大课堂教学容量，激发学生学习兴趣，有效提高教学效率。例如，若我们利用计算机把“原子核外电子排布”一节制作成课件，将计算机模拟氢原子核外电子运动情况、氢原子电子云图形以及1~18号元素原子的电子层排布、稀有气体元素原子的电子层排布、核外电子的排布规律、书写原子结构示意图、课堂练习等装入计算机，上课时，教师不需再考虑如何板书、悬挂挂图等繁琐事务，主要精力可以完全放在如何启发、调动学生上。原来需要两课时才能完成的教学任务，一课时就能完成。

当然，计算机在课堂教学中的运用要尽量避免“课本搬家，黑板搬家”的形式主义，要以解决教学中难以解决的问题为出发点，以培养学生能力为目的，切实从实际需要出发来合理地使用计算机。