浅谈化学实验仿真教学课件的开发，本文主要内容关键词为：浅谈论文,教学课件论文,化学实验论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、前言
在全日制普通高级中学化学教科书（实验修订版）第二册中，有关于铁在氯气里燃烧的实验[1]。根据此实验情境，我们可以看出在思考实验装置和操作过程的同时会发现该实验方案存在着一定的污染问题！移开玻璃片伸入红热铁丝时会有一定的氯气逸出，反应过程中也会有一部分三氯化铁（烟）和氯气逸出，污染空气，对师生的健康不利，而对于这种有毒气体参与的实验在实际教学中教师是采用何种方式解决的呢？针对这一问题，笔者对成都四十多所中学的教师进行了调查，得出的结论是大部分的教师常常会回避这类实验。既然有这一现实问题存在，笔者就想以交互仿真智能性教学课件这一新的课件形式来解决这类实验，对这类有毒气体参与的实验进行了有益的探索。
二、交互仿真智能性教学课件的简介
1.交互仿真智能性教学课件的定义
交互仿真智能性教学课件是适合于教师和学生使用的课件，有别于经典的人工智能教学软件，是信息技术教育应用的一个新方向。
这类课件中，交互是指通过教师对计算机图形元素的操作以实现某一特定教学目标的过程；仿真是指尽量再现真实场景和现象；而智能性则是指对用户的操作路径进行跟踪，并具有做出相应反馈及评价的功能。有了这种及时的反馈，使学习的过程变成是一个渐进的尝试错误的过程，在这个过程中，错误的反应逐渐减少，而正确的反应最终形成[2]。而交互仿真智能性教学课件正是桑代克这一“试误说”理论的诠释。
由此可见，交互仿真智能性教学课件是指用户可以通过自己的操作，激起完成具有一定目的的教学课件的反应，由计算机根据用户的操作及时做出反馈，最终通过观察判断模拟的真实场景和过程，实现用户自身知识结构中某一知识点的意义建构。[3][4]
2.交互仿真智能性教学课件的特点在本实验中的体现
就本实验而言，主要在于从三个方面阐述交互仿真智能性教学课件的特点：
(1)交互性。课件中各对象（仪器、药品等）可以通过鼠标的拖动来实现仪器移动、酒精灯的燃烧、集气瓶的摇动等操作。
(2)智能性。化学反应的产生通常是有一定的条件的，只有当反应条件达到了才能进行正常的反应。在开发中，设置合理的程序，智能的判断反应条件是否达到，真实展现实验现象。
(3)探究性。学生对于知识的理解是一个螺旋式上升的过程，利用交互仿真智能性教学课件这种新的信息技术，营造新型的教学环境，为学生的探究性活动搭建平台。这种课件在学习过程中允许出现错误，让学生看到错误的实验操作会出现怎样的现象，然后引发他们对相关问题的思考。
三、“铁在氯气中燃烧”实验分析
教科书中的该实验是将烧得红热的细铁丝伸到盛有氯气的集气瓶中，观察现象。把预先加有盐酸的少量水注入集气瓶中振荡，观察溶液的颜色。我们可以观察到，铁丝在氯气中燃烧，生成棕黄色的烟，这是三氯化铁
的小颗粒。加水振荡后，生成黄色溶液。通过该实验主要是让学生掌握氯气的强氧化性，在与金属反应时是将金属氧化成为最高价态，这一点通过观察反应产物的颜色就能很好地了解。同时，强调反应条件在化学反应中起决定性的作用。针对上述需要解决的重点，笔者基于 Flash 8.0开发平台，将此实验从交互仿真智能性教学课件的三大特点入手，分析此课件开发的各要素。其课件设计场景见图1。
图1 课件场景
该实验是在讲解铁与非金属反应时出现，同时早在第一册氯气与金属反应时也提到过，但由于氯气的毒性又易液化，中学老师大多回避此实验。因此本课件针对交互仿真智能教学课件的三大特点，笔者作了以下阐述：
1.交互性的实现
为了与真实实验的操作相仿，笔者将场景中的对象都设计成为可以根据操作者的意愿而任意移动的形式[5]。因此在“铁在氯气中燃烧”的实验中的火柴和铁钳都设计了可拖动的语句：
同时在交互性的实现上此课件还体现在按钮操作上。例如，用按钮点燃火柴，再去点燃酒精灯，然后拿火柴的手消失，在火柴头上按钮的代码是：
2.智能性的实现
通过对实验原理的分析，我们知道此反应是必须要用烧得火红的细铁丝，如果铁丝没有烧红，那此反应就不能发生。因此，此课件首先要判断酒精灯是否点燃，接着才能将铁丝烧红，只有烧红的铁丝拖到集气瓶口，玻片才会打开，然后铁丝才能伸入瓶中进行反应。针对这些问题笔者用基于冲突的理念设计了如下的代码，予以解决[6]：
3.探究性的实现
在完成本次实验后，操作者还可以从以下几个方面进行探究性活动：
(1)本实验的重点在于向学生展示铁在氯气中燃烧生成的产物是什么，因此，在实验过程中，操作者应注意观察集气瓶中气体的颜色的变化。同时，引导观察者了解产生的是烟而非雾，比较得出结论产物三氯化铁是固体小颗粒。
(2)铁丝烧红后与氯气反应，但未被烧红就不能和其反应。因此，可以总结出此反应进行的条件。同时，回忆高中第一册中氯气这章中曾指出，在通常状态下，干燥的氯气是不与铁反应的，日常生活中可用钢瓶来储运液氯。
(3)在集气瓶中装有少量的盐酸的水而非纯水的原因。如果装有的是少量的水，那么摇动后，集气瓶中的溶液会有何变化。
四、交互仿真智能课件的优势
根据对高中化学教学进程的调查知道，“铁在氯气中燃烧”的真实实验是在高中二册进行的，此时正值冬季，在室内做演示实验时通常其通风效果都不是最佳，而本次实验中会用到氯气这种有毒气体，如果将氯气放在一密闭装置中，而燃烧是一放热过程，在密闭装置中可能炸裂甚至爆炸，而在非密闭条件下，对师生的健康又很不利的。同时，在真实实验中，由于气温较低，将烧红的铁丝伸入集气瓶的过程中，如果教师的操作动作慢了，灼热的铁丝就没有达到反应的温度，这样会影响实验现象，学生观察到的现象就不明显，对他们理解关于生成物价态的知识有一定的难度。但通过交互仿真智能教学课件这一新的课件形式展示出来就不会存在以上在真实实验出现的问题。
五、结束语
交互仿真智能教学课件是近年提出来的一个计算机辅助化学教学全新的发展方向，它是对传统化学教学的补充，也是IITC（Integrating Information Technology into the Curriculum信息技术与课程整合）阶段[7]的新生力量。它以高中化学新课标为指导，秉承以发挥教师主导作用又能充分体现学生主体地位为宗旨的教学方式，创造生动的数字化学习环境。但目前能用交互仿真智能教学课件来展示的化学知识还比较少，一是我们对这类新型课件的认识还比较肤浅；二是我们现在掌握的开发制作这类课件的技术有限。在以后的研究中，我们将会继续改进开发中的不足之处，制作出一批高质量的产品。希望在我们的努力下，交互仿真智能教学课件会对我国化学教育事业的发展作出一定的贡献。