计算机辅助在有机化学实验中的应用.doc
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1、计算机多媒体在化学实验中的应用刘立岩1* 刘立岩 (1968 )女,实验师 北京林业大学理学院 黄凯1(1、北京林业大学理学院 北京 )摘要:实验教学是高校化学教学中的一个很重要的环节,近年来,随着高等教育观念的更新,手段的改进,计算机化学的兴起和化学知识的创新,使计算机模拟化学实验成为可能。借助计算机模拟手段,可以解决化学实验教学中存在课时不足的问题,并根据具体实验操作情况,尽可能避免直接接触危险及有毒的化学药品,减少废弃物的排放,提高学生的环保意识,从而达到提高学习效率和教学水平的目的。关键词:计算机多媒体;模拟;绿色化学;环境保护化学是一门实验性很强的基础学科,掌握该知识离不开实验。通过
2、实验可以培养学生的观察能力,动手操作能力和严谨的科学态度,学生通过亲手操作、手脑并用,可以促进思维,对所学知识理解深刻,记忆牢固。但是在传统的实验化学也存在着不足,特别是在环境保护己引起广泛关注的今天,绿色化学1己成为未来化学学科发展的趋势,而常规化学实验常伴随着大量的废水、废气、废渣未经处理就直接排放到环境中,对环境造成了污染。本文就此展开研究,探讨在化学实验教学改革中,利用计算机多媒体模拟实验过程,使传统教学模式和现代信息技术结合起来,从而达到优势互补、提高实验教学效果的目的。1、 计算机多媒体模拟有利于环境保护人类社会对资源过度开采导致我们赖以生存的环境日趋恶化,今天世界各国己经环境保护
3、达成共识。那么在高校实验化学教学中也应当贯彻这一环保理念,要求教师和学生都应从保护环境的角度来考虑各个实验设置、手段、方法等,争取在实验过程中实现零排放或零污染,而不是仅仅对过程中产生的污染进行控制和处理,它是未来实验化学发展的总趋势,是绿色化学的核心,也是保护环境最根本和最有效的方法。在常规的化学实验中不可避免地要消耗大量的药品和水资源,而且有些试剂很昂贵,有些试剂有毒,实验中还有大量有毒气体、有毒废水以及有毒物质生成,一方面污染环境,另一方面又可能影响实验的效果,若在通风橱中进行,则影响学生对实验现象的观察。例如:一个有机性质实验往往需要几十种试剂,不仅药品使用量大,而且有一部分试剂有很强
4、的毒性,甚至有强致癌性,其剩余物及产物也很难处理,并且性质实验属于验证实验,既不利于学生实验能力的培养,更不利于环保。因此在保证实验教学目的的前提下,对化学实验内容进行大幅度改革和调整是非常必要的,借助计算机多媒体模拟这些实验,既可以弥补实验教学中的不利因素,使学生易于观察实验现象,同时又保护了环境,增强学生的环保意识。计算机模拟化学实验是指利用计算机技术对化学实验过程进行模拟,是对传统实验化学教学模式的补充和辅助,随着人类对物质世界了解程度的加深,采用计算机等新技术更新教学方法,改进教学过程,尤其是改进化学实验教学,必将成为未来化学教育和教学中的一个崭新领域。运用计算机多媒体技术对部分实验的
5、原理、装置、过程进行模拟,用文字、声音、图像、动画的效果,让学生在计算机上操作也能达到身临其境的效果,这样既让学生学会了实验方式,又把那些毒性大,危险性大,试剂昂贵的实验变成绿色的实验,对环境保护起到了重要的作用。如在学习硫的知识中可设计成模拟实验:(1)模拟硫与氧气反应,指出生成的SO2是酸雨形成的主要成分之一,若直接排放到大气中,就会产生环境污染;(2)模拟实验室中温度计摔碎后对汞的处理,在汞的表面覆盖一层硫粉,以防发生汞中毒等等,由于利用计算机多媒体模拟化学实验,画面生动、逼真,特别是将反应过程慢放和重播,学生对实验过程和实验现象观察得很清楚,大大激发学生的学习兴趣,学生在掌握知识的同时
6、又加强了环保意识,起到了良好的教学效果。2、计算机多媒体模拟是传统实验化学的补充和辅助2.1、计算机模拟有利于弥补实验课时较少的问题实验教学是一种手脑并用的学生方式,既要动手操作又要动脑思考。由于实验课时的限制,往往一个实验环节需要两到三个学时就要完成,教师只能将仪器的使用和实验方法进行简要的示范和描述,一般很难有足够的时间把整个实验过程进行详细的演示,学生也没有充足的时间去思考,实验经费不足,仪器数量少,不能满足学生人人都能动手进行操作训练,学生在实验过程中难免出现各种各样的错误,导致最后得不出正确得实验结果,甚至在实验课结束后,对所做实验内容仍是一知半解。如果同时做同同一个实验得人数过多,
7、则教学效果更差。因此,采用新的教学手段,引导学生的学习积极性,将学校的校园网充分利用起来,在保证原来实验课的基础上,利用学生的课余活动时间,开通计算机网络进行模拟实验,其具体做法是:将实验内容制作称教学软件上传校园网,使学生不受时间、地点、场所的限制,打开校园网就可以进行模拟实验,这样既可以节省经费,减少环境污染。又为后续实验奠定基础,从而提高实验教学质量,达到预期的实验目的。2.2、计算机模拟有利于学生加深对实验安全规范的认识由于化学实验过程中经常接触有毒、易燃、易爆的危险品,所以化学实验室的安全教育是非常重要的。如果我们通过计算机模拟一些错误操作,例如利用计算机模拟浓硫酸稀释的错误操作,将
8、水到入浓硫酸中,液体沸腾并飞溅,并配上适当的图像、声音,从而使学生亲自感受错误操作的危险性,提醒学生避免这些错误的发生,这样会给学生留下深刻的影响,对实验中的安全规范操作会引起高度重视。2.3、计算机模拟有利于学生复习和巩固 学生做完实验后,由于受到主客观条件的限制,一般难以再安排进行重复实验,因而实验知识往往得不到巩固。如果将实验内容设计成教学软件,学生则可以自由地选择时间和地点进行多次的模拟实验,这无疑是对实验课的一种有力补充。例如在分析化学实验模拟电光天平的使用,利用计算机模拟可达到以下效果:(1)演示:将拆散了的天平部件逐一放在正确的位置,同时采用文字和语音提示该部件的名称、用途以及使
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- 计算机辅助 有机化学 实验 中的 应用
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