現(xiàn)代教育技術(shù)的發(fā)展，使班主任組織教學(xué)活動的手段更豐富、方法更靈活、效率更高。現(xiàn)代教育技術(shù)中，筆記本輔助教育系統(tǒng)，因為代表最先進(jìn)的現(xiàn)代教育手段，成為教育教學(xué)實踐研究的新課題。
一、電腦模擬對于化學(xué)實驗教學(xué)有寬廣的前景
筆記本輔助教育的功能分為四種，即筆記本輔助教學(xué)、電腦管理教學(xué)、電腦模擬和筆記本智力游戲。
筆記本模擬，即借助模型來研究一個系統(tǒng)的行為特點，在數(shù)學(xué)教學(xué)中，可以拿來模擬實驗環(huán)境，借此取代或強(qiáng)化傳統(tǒng)的實驗手段。
因為筆記本模擬不受空間限制，可由宏觀到微觀；不受時間限制，可將頓時過程減緩，可將長時過程減短。筆記本模擬可將具象內(nèi)容具體化，又可從具體現(xiàn)象具象出其本質(zhì)特點；可將動態(tài)弄成靜態(tài)，利于觀察物理實驗?zāi)M軟件，又可將靜態(tài)弄成動態(tài)，利于理解。筆記本模擬還可將輸給它的信息經(jīng)過邏輯推理運算，輸出結(jié)果，判斷輸入輸出的關(guān)系，因而在輸入信息與輸出結(jié)果之間構(gòu)建某種聯(lián)系。
數(shù)學(xué)學(xué)是一門以觀察和實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)，中學(xué)生對化學(xué)知識的學(xué)習(xí)，即使是一種特殊的認(rèn)識活動，但仍要以觀察化學(xué)現(xiàn)象、進(jìn)行化學(xué)實驗作為思維的基礎(chǔ)。筆記本模擬剛好成為常規(guī)教學(xué)中無法觀察的化學(xué)現(xiàn)象、難以進(jìn)行的化學(xué)實驗的代替者。
筆記本模擬的上述特征，是其它輔助教學(xué)手段不可比擬的，因此具有寬廣的發(fā)展前景。
二、電腦模擬在數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用筆記本模擬分為兩種情況：
(一)筆記本行為模擬所謂行為模擬，是告訴中學(xué)生筆記本程序中的模型，通過運行這個程序，不斷地改變參數(shù)，得到一系列輸出數(shù)據(jù)，之后通過考察輸入輸出的關(guān)系，弄清該模型所反映出的規(guī)律或特性。
牛頓第二定理，是數(shù)學(xué)教學(xué)中的重點和難點，得出牛頓第二定理的實驗在氣墊導(dǎo)軌上進(jìn)行。由光電守門員沿塊運動的時間傳輸?shù)焦怆姅?shù)字計時器，我們再將數(shù)據(jù)輸入到筆記本中(程序清單略)，筆記本進(jìn)行一系列加速率的估算，并將加速度與形成加速度的力進(jìn)行比較，將加速度與滑塊質(zhì)量進(jìn)行比較，得到加速度與力、加速度與質(zhì)量的關(guān)系，構(gòu)建牛頓第二定理。中學(xué)生觀察實驗過程和實驗現(xiàn)象，接受筆記本行為模擬的結(jié)果，免去繁雜的手估算過程，即節(jié)約了時間，提升了課堂效率，又突出加大了對牛頓第二定理的理解和記憶。注意，教學(xué)中要采用大屏幕監(jiān)示器，將筆記本處理結(jié)果清晰地呈現(xiàn)給中學(xué)生，發(fā)揮筆記本的優(yōu)點。下列各筆記本應(yīng)用過程也要注意這一點。
互成角度共點力合成的平行四邊形法則，講授時，由班主任作二力合成的投影演示實驗。小彈簧秤底板用有機(jī)玻璃制成，分別用一個小彈簧秤和兩個小彈簧秤將橡皮條均拉到O點，如圖(一)、圖(二)所示。中學(xué)生從投影屏上，讀出圖(一)
彈簧秤上所示合力的數(shù)值，之后讀出圖(二)彈簧秤上兩個分力的數(shù)值，并通過固定于投影儀打印在膠卷上的量角器，讀出二分力與水平線傾角值，將那些數(shù)據(jù)輸入到筆記本中(程序清單略)，由筆記本進(jìn)行高分辨畫圖。
由不同組實驗數(shù)據(jù)，筆記本在顯示屏上先畫出表示合力(F)，兩個分力(F1，F(xiàn)2)的有向線段，之后以表示兩個分力的有向線段為鄰邊，做出平行四邊形，并做出二分力所夾的對角線，將此對角線與表示合力的有向線段進(jìn)行比較，如圖(三)、圖(四)所示筆記本運行結(jié)果，平行四邊形的對角線與表示合力的有向線段吻合得挺好。從教學(xué)實踐看，絕大多數(shù)結(jié)果都很確切，因而科學(xué)、可信地構(gòu)建兩個共點力合成的平行四邊形法則。
倘若形成碰巧操作偏差，如圖(五)所示，可找出偏差緣由，將實驗重新進(jìn)行。
筆記本畫圖的精確性，降低了畫圖偏差，使中學(xué)生更好地接受實驗結(jié)果。筆記本畫圖，節(jié)約了時間，班主任在課上可作多組演示實驗，既豐富了中學(xué)生感性認(rèn)識，又突出了構(gòu)建平行四邊形法則的歸納法。注意，筆記本畫圖很精確，實驗設(shè)計也較科學(xué)，這就要求確切操作，確切讀取數(shù)據(jù)，以得到正確的結(jié)果。
像斜拋運動，單擺的震動規(guī)律，光的折射定理等都可以將實驗與筆記本行為模擬結(jié)合真情行為進(jìn)行教學(xué)。
(二)筆記本模型化模擬
所謂模型化模擬，是由筆記本按照程序中的模型輸出一組表示系統(tǒng)行為的數(shù)據(jù)或圖像，讓中學(xué)生通過觀察和剖析那些數(shù)據(jù)或圖像，找出它們之間的關(guān)系，構(gòu)建系統(tǒng)的模擬。
如開普勒三個定理數(shù)學(xué)圖景的模擬程序清單(略)。首先，模擬的行星圍繞太陽運動，但看不出規(guī)律，中學(xué)生形成困擾，如圖(六)。之后鍵控，使行星在運動的同時顯示自己的運動軌跡，如圖(七)，行星的運行軌跡──橢圓便清楚地顯示下來，不用解釋，中學(xué)生了然于胸。之后再畫上座標(biāo)系，太陽呈現(xiàn)在橢圓軌道的一個焦點上，如圖(八)所示。這樣，清楚、明白地總結(jié)出開普勒第一定理。
開普勒第二定理如圖(九)，除顯示出“相等時間，行星與太陽的聯(lián)線掃過相等的面積”外，行星的運動速率也是真實的模擬、即“近地點運動的快，遠(yuǎn)地點運動的慢”。
開普勒三定理是由大量的觀測數(shù)據(jù)總結(jié)下來的，我們借助筆記本的模型化模擬，呈現(xiàn)給中學(xué)生生動的圖像，中學(xué)生很容易理解和接受。
模型化模擬可細(xì)分成下邊幾種：
1．突破空間界限的模擬：數(shù)學(xué)學(xué)的發(fā)展，大到宇宙天體，小到基本粒子。而這么宏觀與微觀在常規(guī)化學(xué)實驗教學(xué)中都無法重現(xiàn)，中學(xué)生則無法構(gòu)建起相應(yīng)的數(shù)學(xué)假象。我們通過筆記本模型化模擬，為中學(xué)生提供感性認(rèn)識。如開普勒三定理的數(shù)學(xué)圖景的模擬、衛(wèi)星發(fā)射原理的模擬、盧瑟福a粒子散射實驗的示意模擬、核裂變的模擬、光電效應(yīng)的模擬等。
2．突破時間界限的模擬：有的化學(xué)實驗用時較長，實驗教學(xué)中費時較多，無法進(jìn)行，如觀察沸騰現(xiàn)象的實驗；有的化學(xué)實驗現(xiàn)象突顯時間很短，中學(xué)生無法觀察清楚，如牛頓管中自由落體運動實驗。我們用模型化模擬，控制實驗現(xiàn)象展示的時間。
3．實驗動、靜結(jié)合的模擬：靜電感應(yīng)現(xiàn)象、導(dǎo)線中電子由無規(guī)則熱運動到電場作用下的定向聯(lián)通過程、電容的充放電過程等，構(gòu)建化學(xué)圖景的動態(tài)模擬，并用鍵控程序?qū)討B(tài)過程定格──展示化學(xué)過程的節(jié)點。
4．實現(xiàn)具象與具體互相轉(zhuǎn)化的模擬：將具象的化學(xué)過程經(jīng)過筆記本模擬而具體化，如磁化過程的模擬、電磁振蕩現(xiàn)象的模擬、電磁波傳播過程的模擬演示等。將具體的化學(xué)過程，除去非本質(zhì)的假象，直接將數(shù)學(xué)問題的本質(zhì)具象下來物理實驗?zāi)M軟件，如楞次定理教學(xué)實驗，直接模擬外磁場、感應(yīng)磁場、感應(yīng)電流，研究它們的關(guān)系。
三、電腦出擬與化學(xué)實驗教學(xué)的有機(jī)結(jié)合
所謂有機(jī)結(jié)合，即處理好筆記本模擬與化學(xué)實驗、電腦模擬與其它教學(xué)手段、電腦模擬與班主任講授之間的關(guān)系。
(一)筆記本模擬不能淡化化學(xué)實驗。化學(xué)實驗是中學(xué)生獲得數(shù)學(xué)知識最直接的手段、最真實的經(jīng)驗和最好的感性材料。筆記本模擬只能逼真，而不可能真實，不能企圖用筆記本模擬去替代化學(xué)實驗。
實驗教學(xué)中無法進(jìn)行、效果不好，需用筆記本模擬的實驗，要將真實的實驗呈現(xiàn)給中學(xué)生，再進(jìn)行筆記本模擬，將筆記本模擬與化學(xué)實驗結(jié)合上去。
難以進(jìn)行的實驗，要講清實驗環(huán)境、實驗條件、實驗過程，再用筆記本模擬。
(二)注重其它教學(xué)手段的運用
化學(xué)實驗教學(xué)，不言自明，化學(xué)實驗為其根本，我們必須強(qiáng)化實驗研究。在教學(xué)實踐中設(shè)計更合理的實驗過程，改進(jìn)和制做化學(xué)實驗儀器，結(jié)合科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，采用更先進(jìn)的實驗手段。但是筆記本模擬有其局限，如聲學(xué)實驗，演示噪聲、樂音及其波形，除示波器外，我們要用錄音機(jī)；學(xué)習(xí)天體運動，我們用錄象機(jī)和電視機(jī)，這是筆記本模擬不能達(dá)到的。有的模擬用投影、幻燈就可簡約而形象地進(jìn)行，也毋須費時、費力去進(jìn)行筆記本模擬。
(三)充分發(fā)揮班主任的主導(dǎo)作用任何教學(xué)手段，都須要班主任去安排使用、去組織教學(xué)，筆記本模擬手段也不能例外。是否用筆記本模擬，哪些時機(jī)、哪些環(huán)節(jié)進(jìn)行筆記本模擬，都要由班主任決定。并且這些決定要挺好地推動中學(xué)生所學(xué)知識的正向遷移。
四、電腦模擬于化學(xué)實驗教學(xué)所需環(huán)境
(一)筆記本模擬軟件的編制
筆記本模擬手段的引入，對化學(xué)班主任提出了更高要求，既要深入鉆研教材，又要具有編制軟件的能力。對專業(yè)人員編制的軟件，化學(xué)班主任要有改建和使用能力。同時，須要專業(yè)人員和化學(xué)班主任針對化學(xué)實驗的空白和薄弱之處，編制出著力可行的軟件。這是筆記本模擬于化學(xué)實驗教學(xué)的關(guān)鍵。
(二)化學(xué)實驗室的構(gòu)成
如今好多筆記本應(yīng)用于化學(xué)教學(xué)的嘗試在估算機(jī)房進(jìn)行，而估算機(jī)房與化學(xué)實驗室的設(shè)置是完全不同的。所以要構(gòu)建新概念的數(shù)學(xué)實驗室，即化學(xué)實驗室除常規(guī)的設(shè)置外，要配備計算機(jī)主機(jī)和2—4個大屏幕終端顯示器。這是筆記本模擬在化學(xué)實驗教學(xué)中發(fā)揮其不可取代作用的重要保證。
