基于現(xiàn)代教育技術(shù)的高中化學(xué)探究式教學(xué)實(shí)踐研究

劉秀治 唐雅婷

（泉州市第六中學(xué)，福建 泉州 362000）

一、化學(xué)探究與信息融合課的研究背景

科學(xué)探究是在創(chuàng)造動機(jī)和興趣的指引下，采用實(shí)踐形式獲得證據(jù)，在體驗(yàn)創(chuàng)造的過程中發(fā)展對客觀事物的認(rèn)識和學(xué)科高級能力，其本質(zhì)是實(shí)踐創(chuàng)新［1］。未來的教育是基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的更加開放的教育，是更加重視學(xué)生個性化和多樣化的教育，是有利于引導(dǎo)學(xué)生主動探究和快樂學(xué)習(xí)的教育，是更加智慧的教育［2］。

傳統(tǒng)的探究式教學(xué)受到課堂時間有限、教室硬件設(shè)施落后、學(xué)生準(zhǔn)備不充分以及部分探究活動用時較長等因素的影響，教師在教學(xué)過程往往不能充分放開讓學(xué)生自主探究，甚至出現(xiàn)教師包辦代替的情況，導(dǎo)致學(xué)生在探究課堂不能自主地進(jìn)行發(fā)現(xiàn)、協(xié)作、探究等實(shí)踐活動。如果學(xué)生不能充分地體驗(yàn)探究過程，探究活動就不能真正促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展，甚至嚴(yán)重打擊學(xué)生探究學(xué)習(xí)的積極性。

依托信息融合能更好地創(chuàng)設(shè)探究情境和探究條件，讓學(xué)生做好充分的探究準(zhǔn)備，促進(jìn)學(xué)生的協(xié)作交流，為學(xué)生親身經(jīng)歷探究學(xué)習(xí)過程提供保障，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力。

在高中化學(xué)教學(xué)中常用的有智慧課堂、人人通空間等教學(xué)軟件，以及360 錄屏軟件、手持技術(shù)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)、NB 虛擬實(shí)驗(yàn)軟件、鴻合白板軟件等軟件工具，筆者在教學(xué)過程中采用的探究式教學(xué)與信息技術(shù)融合的基本模型如圖1：

圖1 探究式教學(xué)與信息技術(shù)融合模型

二、高中化學(xué)探究式教學(xué)與信息融合的教學(xué)實(shí)踐

（一）利用信息融合技術(shù)，創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境

化學(xué)知識源于生活又服務(wù)于生活。《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版）》要求“緊密聯(lián)系生產(chǎn)和生活實(shí)際，創(chuàng)設(shè)豐富多樣的真實(shí)問題情境”［3］。這需從生活場景中的問題出發(fā)，利用課堂或課外開展單學(xué)科的或跨學(xué)科的探究活動，創(chuàng)設(shè)多樣化的教學(xué)情境，幫助學(xué)生溝通學(xué)校世界、生活世界和科學(xué)世界［4］。教師在探究教學(xué)中要利用信息融合技術(shù)對教材內(nèi)容適當(dāng)拓展補(bǔ)充，可以是現(xiàn)在、過去或未來的多種場景，使得問題情境更加豐富客觀且富有價值，同時注意在探究活動中滲透核心素養(yǎng)目標(biāo)，讓學(xué)生在真實(shí)的問題情境中探究學(xué)習(xí)，在探究實(shí)踐中運(yùn)用化學(xué)知識解決具有實(shí)際意義的問題，促使學(xué)生深刻認(rèn)識化學(xué)的學(xué)科價值，激發(fā)學(xué)生自主探究的熱情。探究問題情境可以與STSE有關(guān)的社會熱點(diǎn)問題和化學(xué)史實(shí)等相結(jié)合，比如探究二氧化硫的性質(zhì)和作用，如果教師除了介紹硫酸型酸雨的形成、酸雨造成的危害等，同時提供葡萄酒商標(biāo)中關(guān)于原料與輔料說明（含有二氧化硫）、果脯的制作工藝用到二氧化硫、古代人們用燃燒硫磺的方法熏蒸布料等真實(shí)情境。學(xué)生發(fā)現(xiàn)二氧化硫除了對環(huán)境有危害，居然還有相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，激發(fā)出學(xué)生主動探究二氧化硫性質(zhì)的熱切愿望，在探究學(xué)習(xí)的過程中既學(xué)會科學(xué)利用二氧化硫，又學(xué)會避免二氧化硫?qū)Νh(huán)境造成污染。通過學(xué)習(xí)讓學(xué)生學(xué)會綜合分析，科學(xué)客觀地評價和利用化學(xué)物質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和社會責(zé)任意識。

（二）依托數(shù)字化實(shí)驗(yàn)技術(shù)，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)

深度學(xué)習(xí)是經(jīng)歷由感知記憶到應(yīng)用創(chuàng)造的認(rèn)知發(fā)展過程，使得知識得以生長，科學(xué)方法得以訓(xùn)練，思維得以提升，有助于學(xué)生關(guān)鍵能力的形成，提升其科學(xué)素養(yǎng)［5］。“宏觀辨識與微觀探析”是化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)之一，要求學(xué)生能從宏觀和微觀相結(jié)合的視角分析與解決實(shí)際問題［3］。在高中階段，利用電導(dǎo)率儀、溫度傳感器、氣壓傳感器、PH 計(jì)等數(shù)字化實(shí)驗(yàn)技術(shù)開展探究活動，可將微觀反應(yīng)數(shù)字化，從而幫助學(xué)生轉(zhuǎn)變探究視角，掌握更多的探究方法，促進(jìn)學(xué)生思維品質(zhì)的提升。比如探究不同的電解質(zhì)在水溶液中的電離程度是否有差異，以醋酸、鹽酸兩種常見的酸為研究對象，依據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)用品，學(xué)生設(shè)計(jì)的探究方案有比較等體積、物質(zhì)的量濃度均為1mol.L-1的鹽酸和醋酸分別與表面積相同的鎂條反應(yīng)，觀察反應(yīng)的快慢、測量相同物質(zhì)的量濃度的醋酸和鹽酸的PH、利用電導(dǎo)率儀測定相同物質(zhì)的量濃度的醋酸、鹽酸溶液的導(dǎo)電性強(qiáng)弱來比較二者的電離程度等。引導(dǎo)學(xué)生分析對比幾個方案，第一個方案中取表面積完全相同的鎂條比較難以實(shí)現(xiàn)的，后兩個方案中用PH 計(jì)、電導(dǎo)率儀顯示數(shù)據(jù)更為直觀，在多種探究方案的實(shí)施過程中，學(xué)生對影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素、控制變量法、PH 的計(jì)算、電解質(zhì)溶液導(dǎo)電性、電解質(zhì)電離等知識有著深刻的再現(xiàn)和應(yīng)用。可見，依托數(shù)字化實(shí)驗(yàn)技術(shù)等信息技術(shù)支持能夠幫助學(xué)生從微觀角度認(rèn)識宏觀變化，在探究的問題情境中挖掘不同的探究角度和掌握不同的探究方法。學(xué)生通過自主探究，經(jīng)歷了知識由感知到應(yīng)用的實(shí)踐，能夠更多角度、更深層次地思考問題、解決問題，實(shí)現(xiàn)了深度學(xué)習(xí)和思維品質(zhì)的提升。

（三）線上推送課前導(dǎo)學(xué)，拓展探究時間和空間

線上推送課前導(dǎo)學(xué)，延伸化學(xué)探究時間，有利于做好充分準(zhǔn)備。教師設(shè)計(jì)探究活動時需預(yù)留合作與交流的時間和空間，營造靈活寬松的探究氛圍［6］。課前，教師利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺（如教學(xué)助手）推送課前導(dǎo)學(xué)，發(fā)布探究信息資源，提供支持探究需要的信息材料，布置探究學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間，獲悉學(xué)習(xí)任務(wù)，能夠有充裕的時間準(zhǔn)備探究活動需要的知識和材料，深入思考探究問題，與老師或同學(xué)充分交流討論，提前完成探究方案設(shè)計(jì)，甚至在課前可以利用家庭的條件嘗試實(shí)驗(yàn)探究，為不同能力層次的學(xué)生提供更多的機(jī)會和更加充足的時間參與探究體驗(yàn)，提升自主探究或合作探究的達(dá)成效果。比如探究二氧化硫的性質(zhì)，課前導(dǎo)學(xué)中除了發(fā)布探究情境，還可以設(shè)計(jì)課前預(yù)習(xí)問題：從物質(zhì)類別的角度預(yù)測二氧化硫的性質(zhì)；從中心元素硫元素化合價的角度預(yù)測二氧化硫的性質(zhì)；設(shè)計(jì)驗(yàn)證你預(yù)測觀點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)方案。學(xué)生可以利用課前時間準(zhǔn)備探究學(xué)習(xí)需要的知識內(nèi)容，特別是基礎(chǔ)較薄弱的學(xué)生能夠先自主復(fù)習(xí)回顧物質(zhì)的分類和轉(zhuǎn)化、氧化還原反應(yīng)等概念和原理，再次熟悉同類物質(zhì)的性質(zhì)具有相似性、含不同價態(tài)同種元素的物質(zhì)可以相互轉(zhuǎn)化，并以此為依據(jù)預(yù)測二氧化硫可能具有的性質(zhì)，保障學(xué)生探究活動的科學(xué)性。鼓勵學(xué)生提前設(shè)計(jì)探究方案并與其他同學(xué)交流討論，優(yōu)化探究方案，尋找理想的合作探究伙伴。經(jīng)過比較充分的準(zhǔn)備，不同能力的學(xué)生都能擁有發(fā)現(xiàn)、研究、探究的機(jī)會，從而保護(hù)學(xué)生探究學(xué)習(xí)的自信心和自主性。

線上推送課前導(dǎo)學(xué)，拓展化學(xué)探究空間,探究題材的選擇更為廣泛，探究方式更為靈活，學(xué)生在探究學(xué)習(xí)過程的體會將更加深刻，更加豐富，探究小組成員的組合能夠更加優(yōu)化。比如簡易電池的設(shè)計(jì)與制作，利用課前推送學(xué)習(xí)包，制作水果電池時水果種類、電極材料的選擇更多樣，簡易電池的制作方案更多元，學(xué)生在探究活動中既能體會原電池的構(gòu)成要素，還能比較不同的設(shè)計(jì)方案中原電池的電流強(qiáng)度大小，探究經(jīng)驗(yàn)體會更豐富。又如，在探究鋼鐵的電化學(xué)腐蝕，受課堂時間限制，蘇教版選修《化學(xué)反應(yīng)原理》的探究方案是向還原鐵粉中均勻混合少量的碳粉，撒入內(nèi)壁分別用氯化鈉溶液和稀醋酸浸潤過的兩支具支試管，比較導(dǎo)管中水柱的變化和試管中的現(xiàn)象，課堂之外學(xué)生可以利用針筒、鐵釘、自來水、蒸餾水、不同濃度食鹽水、白醋等材料，設(shè)計(jì)多個不同條件下的對比實(shí)驗(yàn)，間隔相同的時間（每天兩次）拍照，一段時間后，通過分析對比圖片中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，既能得出鋼鐵電化學(xué)腐蝕中吸氧腐蝕和析氫腐蝕的反應(yīng)實(shí)質(zhì)，還能直觀地體會不同濃度電解質(zhì)溶液對金屬電化學(xué)腐蝕速率的影響。隨著探究學(xué)習(xí)時間的延伸和空間的拓展，學(xué)生的探究體驗(yàn)將更加深入，從而有效推動探究實(shí)踐的進(jìn)行。

（四）創(chuàng)建深度交互課堂，凸顯探究的協(xié)作與交流

化學(xué)探究與信息融合有利于在探究課堂上實(shí)現(xiàn)教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間的深度協(xié)作與交流。教師在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺支持下，課前就能夠在線上檢閱學(xué)生課前導(dǎo)學(xué)的完成情況，充分了解學(xué)生設(shè)計(jì)的探究方案，發(fā)揮教師在探究教學(xué)中的組織、觀察、指導(dǎo)、引領(lǐng)作用。比如，教師能夠?yàn)椴煌骄啃〗M的研究需要準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)用品；對不同探究小組的實(shí)驗(yàn)方案做出預(yù)判，并且在課堂上及時提供幫助和指導(dǎo)，糾正學(xué)生的偏差認(rèn)識，把握好探究的方向和發(fā)展水平，避免探究泛化和無序的情況發(fā)生；對不同探究小組的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行監(jiān)控并捕捉有意義的探究結(jié)果，利用平板拍照上傳實(shí)驗(yàn)過程，引導(dǎo)學(xué)生對不同的探究方案和探究結(jié)果進(jìn)行討論對比，評價不同探究方案的優(yōu)劣，做到集思廣益和資源共享，讓學(xué)生親歷不同的探究過程，在沖突和協(xié)同中達(dá)成共識，獲得更加豐富的探究體驗(yàn)，發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力和解決問題的能力。比如，探究鈉、鎂、鋁的金屬性強(qiáng)弱，教師根據(jù)課前學(xué)生反饋的探究方案，批閱了解學(xué)生的探究方案，清楚地預(yù)估學(xué)生可能碰到的困難（如使用PH 計(jì)時沒有注意到每次更換溶液測試前用蒸餾水清洗干凈、直接用金屬鈉投入氯化鎂溶液以期進(jìn)行金屬間的置換反應(yīng)出現(xiàn)超乎設(shè)想的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、如何驗(yàn)證金屬鋁與水是否發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)），哪些探究小組實(shí)驗(yàn)成功的可能性大等，做到在課堂探究教學(xué)中及時為學(xué)生提供必要的幫助、答疑解惑、點(diǎn)評，將不同的探究方案和探究結(jié)果展示在學(xué)習(xí)平臺，引導(dǎo)學(xué)生討論和評價，總結(jié)出科學(xué)的探究結(jié)論。在師生、生生的深度交互中，促進(jìn)學(xué)生的個性發(fā)展和探究能力的共同發(fā)展。

（五）反思探究課堂，強(qiáng)化教學(xué)診斷

課后，教師可以針對探究教學(xué)效果設(shè)計(jì)相應(yīng)的問題發(fā)布于學(xué)習(xí)平臺，讓學(xué)生自查反饋，深入了解學(xué)生探究學(xué)習(xí)的效果，為下一步教學(xué)做準(zhǔn)備。學(xué)生可以在課后進(jìn)入教學(xué)平臺空間回放探究課堂實(shí)錄，反思自己的探究過程和探究學(xué)習(xí)成果，根據(jù)老師的問題提示，評估自己的探究思維和實(shí)踐能力是否得到了發(fā)展和提升，同時為下一步的學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。比如，學(xué)習(xí)離子反應(yīng)的類型和發(fā)生條件，為了督促學(xué)生反思，提升課堂實(shí)效，教師可以設(shè)計(jì)以下問卷調(diào)查進(jìn)行診斷（見表1）。

表1 離子反應(yīng)課后自查表

教師還可以通過下一題了解學(xué)生微粒觀的建構(gòu)水平：如果將10mL0.1mol.L-1的Fe2（SO4）3溶液與10mL 0.1mol.L-1的NaOH 溶液混合，你想到了什么？為下一步教學(xué)做好學(xué)情診斷。

三、結(jié)語

基于現(xiàn)代教育技術(shù)的高中化學(xué)探究式教學(xué)，有效地突破了探究學(xué)習(xí)的時空限制，為教師的教學(xué)提供充足的準(zhǔn)備，為學(xué)生進(jìn)行化學(xué)探究提供更加豐富的信息資源、探究技術(shù)和合作交流平臺，使得學(xué)科知識更為形象生動，探究活動更為豐富多樣，教學(xué)評價更為客觀具體。但是在實(shí)施過程中會受到某些因素的干擾，比如設(shè)備陳舊不能及時更新，部分教師對信息技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)不夠重視，有些學(xué)生的家庭條件不允許。克服這些干擾因素需要多方面的共同參與，比如學(xué)校對設(shè)備的及時更新與維護(hù)，教師認(rèn)可信息技術(shù)與化學(xué)探究式教學(xué)融合，做到與時俱進(jìn)，主動學(xué)習(xí)，提升現(xiàn)代教育技術(shù)水平，收集新信息等。