多媒体CAI辅助化学实验教学的

点赞:5782 浏览:20647 近期更新时间:2024-02-03 作者:网友分享原创网站原创

摘 要:将具有形象直观、生动逼真和人机交互性的多媒体现代教育技术应用于实验教学,能激发学生的学习兴趣,培养创新思维,实现个性化教育和自主性教育.本文针对传统化学实验教学中的问题及单一的教学模式,探讨了多媒体CAI在辅助实验教学方面的应用,并讨论了多媒体辅助教学与传统实验教学模式的关系.

关 键 词:多媒体CAI;化学实验;教学

中图分类号:G642文献标识码:A

文章编号:1009-0118(2012)10-0159-02

化学是以实验为基础的学科,化学实验贯穿于整个化学的学习过程,也是培养化学创新人才的重要途径.目前,许多高校都致力于实验课程体系、实验内容和实验管理体制方面的改革,并取得了一定成效,但实验教学的形式和手段却变化不大.在化学实验中运用多媒体CAI(ComputerAidedInstruction简称CAI),改进教学手段,能增强实验的可视性、可听性、直观性、可控性,加强动态感、形象感、立体感,自然会激发学生动手做实验的浓厚兴趣,营造实验教学活动良好的氛围.本文结合一些化学实验教学的现状,就多媒体CAI辅助化学实验教学方面作一些探索和思考.

一、利用多媒体CAI模拟化学实验

通过计算机模拟为学生建立一个全新的实验场景,在这种实验场景中,学生可以进入互动、三维局面,直观地了解设备的结构、了解实验目的和实验原理,选择正确的仪器组装实验装置,模拟实验操作,观察现象,得出结论.

(一)模拟微观运动世界

现代教育教学技术具有丰富的表现能力,可以冲破时间和空间的限制,为学生提供丰富的感知对象,创设教学情景,再现各种事物的细节和物体的运动,明确展示客观事物的本质属性和内在联系,提高教学效果.运用多媒体模拟微观,以“宏观”“微观”,以“动”示“静”,展示实验现象的内在变化原因,促进学生的认知活动,促使认识过程从感性到理性产生飞跃,达以优化实验教学之目的.例如物理化学中对于化学反应的动力学研究,有碰撞理论和过渡态理论两种模型,教师可以通过多媒体课件形象生动的表示这两种理论的具体内涵,化抽象为具体,使学生在大脑中对这两个具体的过程有一个直观的认识,以便于学生更快更好地掌握.

(二)模拟仪器分析实验

目前仪器分析已作为化学专业基础课开设,但面临的问题是学生对分析仪器的了解较少,仪器原理抽象,结构复杂,学生多而一些大型仪器的数量不足和短缺,如核磁共振谱、X射线荧光光谱、电子能谱、质谱仪等.即便对现有的红外光谱仪、高压液相色谱仪、气相色谱仪等仪器,学生的使用和操作也非常有限,没有足够的动手机会.借助计算机三维图像和软件技术,可以对仪器原理和实验进行智能化仿真模拟,展现各种仪器内部结构,动态演示微观分析过程,通过仿真图形界面操作仪器,完成分析任务,处理实验数据.学生在实验前若能首先在计算机上熟悉这些模拟装置和使用方法,在实际实验时,就会更加轻松自信,也有利于仪器设备的维护、延长仪器使用寿命.

(三)模拟现象模糊或不明显或操作失败的实验

在基础化学实验中,元素性质实验对元素单质及化合物性质和反应的掌握非常重要.但在学生实验中,常出现观察到的现象与理论不符或现象不明显等情况,而影响学生对物质性质的感性认识.采用CAI动画模拟,可以使学生清晰而形象地看到加入试剂发生反应后正确的颜色状态变化,了解试剂用量、浓度及试剂加入顺序,掌握正确的操作,分析实际实验中现象与理论不符的原因,提高思维分析能力.

多媒体CAI辅助化学实验教学的参考属性评定
有关论文范文主题研究: 关于多媒体的论文范本 大学生适用: 学位论文、专升本毕业论文
相关参考文献下载数量: 78 写作解决问题: 怎么撰写
毕业论文开题报告: 论文模板、论文前言 职称论文适用: 技师论文、高级职称
所属大学生专业类别: 怎么撰写 论文题目推荐度: 免费选题

实验中有时也因种种因素导致实验失败,而由于实验时间、试剂所限不能重复进行,在学生心里留下缺憾.采用CAI模拟可以再现整个实验过程,模拟真实的操作,使操作者身临其境地观察反应、记录结果;同时可对比自身的操作,找出问题所在,提高实验技能.

(四)模拟一些特殊的实验

化学实验中常涉及到一些有毒有害物质的反应,如二氧化氮、氯气、二氧化硫、硫化氢等等.由于实验室通风设备限制及对有毒气体的恐惧,实验时忙中出乱的情况时有发生,结果造成空气污染,影响学生情绪而不能正常进行实验.采用CAI模拟,不仅可以达到与实际操作相同的逼真效果也可以减少环境污染,有利于学生树立绿色化学实验的理念,增强环保意识.

实验课时少、实验经费不足等因素限制了一些仪器和试剂昂贵、操作复杂的实验的开出.另外,实验操作危险性较大的实验也不便在实验室让学生进行.采用CAI模拟则可以弥补以上不足,而且可以多次重复,有助于加深学生对知识的理解,拓宽学生的实验视野.

一些实验操作不当会引起不良后果,甚至酿成事故.用CAI模拟违规操作,将产生的后果展示给学生,让学生看到错误操作产生后果的严重性,可有效地防止错误操作的发生.例如,模拟停止减压过滤时模拟先关水结果导致水倒吸至吸滤瓶的现象;用氢还原氧化铜的实验中应先通氢气后加热,利用CAI模拟先加热后通氢气即发生爆炸的现象;再如模拟高锰酸钾与浓盐酸反应制取氯气时误加浓硫酸的现象,经过反向实验模拟,形成强烈的视觉反差效果,从而突出一些特殊性质和特殊操作,达到激活思维强化记忆的目的,增强实验效果.

(五)模拟一些反应时间较长或较短的实验

有些反应反应时间较长,而课堂教学时间有限,无法直接观察结果,学生情绪受到干扰,不利于教学.如铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀问题,可将二根铁钉放在盛有水的水槽内,铁钉上罩有试管,打出字幕“一段时间后”,通过电脑模拟存在的变化、有无色气体产生,启发学生思考原因.这样的模拟使学生如临其境,更易发现问题的本质,提高分析问题的能力.

有些反应反应时间较短,学生无法捕捉到反应的具体细节.一方面使学生的好奇心无法得到满足,另一方面使学生知识掌握的不够牢固.如氯水分解反应速度非常慢,课堂上难以演示;再如浓H2SO4的稀释时错误地将水倒入浓H2SO4,会带来什么后果呢?这是不能用实验来演示的,但都可通过动画模拟及加配音得到解决.

二、利用多媒体CAI建立实验习题、资料库利用微机存储信息量大的特点,可以建立实验习题库,并配备相应答案,为解答学生的疑难问题提供方便.充分利用微机文字处理系统的功能,实现多机分配和多窗口分配,使学生可以根据自身问题或兴趣进行选择,既能发挥学生的参与性和主动性,增强学生的学习兴趣,又能巩固实验知识.

利用微机多媒体还可以建立各类资料库.如元素原子量、常用酸碱常数、无机物溶解度、有机溶剂数据、干燥剂类型等.学生在完成模拟仿真实验的同时也能方便地查阅有关数据资料.也可以在资料库中设立各类实验报告格式样本,根据不同类别的实验给出不同要求的实验报告格式,供学生学习参考,使学生较快地掌握完成实验报告的方法,有利于提高学生处理实验数据、归纳总结实验结果的能力.

三、学生实验中产生逆反心理时运用CAI

在做中教法实验时,有些实验如:在稀释浓硫酸时,将水倒入浓硫酸中;撤消制取氧气的装置时先撤去酒精灯等错误操作导致的后果,虽然老师作了强调,但单靠教师口头讲解,学生凭空想象,学生心理很难满足,个别学生反其道而行之,偏偏错误的进行操作,等看到实验后果方肯罢休,学生的这种做法,往往给实验带来较大的危险性.

如何使学生既能顺利完成实验,又能消除他们的逆反心理呢?等学生正确的做完实验后,教师可以利用录像或计算机课件等多媒体材料演示错误的操作及造成的后果,这样做,既不会造成仪器、药品的不必要浪费,又能让学生从另一个方面来加深对实验的印象.

四、对多媒体CAI辅助实验教学的思考

计算机多媒体在教学中的作用是不容置疑的,但它是为教学怎么写作的,是辅助教学.在现代教学中,多媒体教学仍是从属地位,所以不能用多媒体完全代替化学实验操作,只能作为化学实验的补充和延伸.

目前,现有的化学实验多媒体CAI教学软件中模拟的实验项目还很有限,与实际实验教学差距较大.因此,一方面应加大经费投入,购置一些相关的优秀实验软件来充实多媒体CAI辅助系统,以满足教学需要;另一方面应组织实验教学经验丰富的教师与熟悉软件应用的人员共同协作,根据实验类型和内容特点精心设计,尽快研制出内容丰富、制作水平较高的模拟软件包.在软件制作中还应溶入先进的教学思想和教学方法,画面设计既要给人以美感,又要避免过多的修饰分散学生注意力,使重点突出;同时还应合理设计框架,给学生留下思考和观察的空间.


五、结论

教师要熟练使用多媒体辅助教学,就必须有创新精神、科研意识、树立终生学习的观念和不断进取的精神,这正是教学改革的动力源泉.综上所述,应用多媒体课件辅助化学教学,具有其它手段无法替代的功能.只要善于将这种现代化教学手段与传统教学相结合、互相渗透、互相补充和完善,必将大大优化化学实验教学.实验多媒体CAI辅助系统既可用于教师实验教学,又可用于学生课前预习,也可作为学生实验后的补充,使学生进入“虚拟实验室”,激发学生对课程学习的兴趣和热情,使教和学在时空上得到突破和延伸.在实验教学中,只有明确目标,注意多媒体CAI与传统实验教学的优化组合,才能相得益彰,达到提高化学实验教学质量的目的.

06;11-14.

[2]李祥,黄宁选.无机与分析化学实验课改革探讨[J].大学化学,2003,18(6):16-18.

[3]徐息良,吴性良,姚子鹏.以技术要素为主线重组实验教学体系[J].大学化学,2001,16(6):21-22.