基于現代教育技術的高中化學探究式教學實踐研究

劉秀治 唐雅婷

（泉州市第六中學，福建 泉州 362000）

一、化學探究與信息融合課的研究背景

科學探究是在創造動機和興趣的指引下，采用實踐形式獲得證據，在體驗創造的過程中發展對客觀事物的認識和學科高級能力，其本質是實踐創新［1］。未來的教育是基于網絡環境的更加開放的教育，是更加重視學生個性化和多樣化的教育，是有利于引導學生主動探究和快樂學習的教育，是更加智慧的教育［2］。

傳統的探究式教學受到課堂時間有限、教室硬件設施落后、學生準備不充分以及部分探究活動用時較長等因素的影響，教師在教學過程往往不能充分放開讓學生自主探究，甚至出現教師包辦代替的情況，導致學生在探究課堂不能自主地進行發現、協作、探究等實踐活動。如果學生不能充分地體驗探究過程，探究活動就不能真正促進學生核心素養發展，甚至嚴重打擊學生探究學習的積極性。

依托信息融合能更好地創設探究情境和探究條件，讓學生做好充分的探究準備，促進學生的協作交流，為學生親身經歷探究學習過程提供保障，培養學生的探究能力。

在高中化學教學中常用的有智慧課堂、人人通空間等教學軟件，以及360 錄屏軟件、手持技術數字化實驗、NB 虛擬實驗軟件、鴻合白板軟件等軟件工具，筆者在教學過程中采用的探究式教學與信息技術融合的基本模型如圖1：

圖1 探究式教學與信息技術融合模型

二、高中化學探究式教學與信息融合的教學實踐

（一）利用信息融合技術，創設真實情境

化學知識源于生活又服務于生活。《普通高中化學課程標準（2017 年版）》要求“緊密聯系生產和生活實際，創設豐富多樣的真實問題情境”［3］。這需從生活場景中的問題出發，利用課堂或課外開展單學科的或跨學科的探究活動，創設多樣化的教學情境，幫助學生溝通學校世界、生活世界和科學世界［4］。教師在探究教學中要利用信息融合技術對教材內容適當拓展補充，可以是現在、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目標，讓學生在真實的問題情境中探究學習，在探究實踐中運用化學知識解決具有實際意義的問題，促使學生深刻認識化學的學科價值，激發學生自主探究的熱情。探究問題情境可以與STSE有關的社會熱點問題和化學史實等相結合，比如探究二氧化硫的性質和作用，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中關于原料與輔料說明（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情境。學生發現二氧化硫除了對環境有危害，居然還有相當廣泛的應用，激發出學生主動探究二氧化硫性質的熱切愿望，在探究學習的過程中既學會科學利用二氧化硫，又學會避免二氧化硫對環境造成污染。通過學習讓學生學會綜合分析，科學客觀地評價和利用化學物質，培養學生的科學精神和社會責任意識。

（二）依托數字化實驗技術，促進深度學習

深度學習是經歷由感知記憶到應用創造的認知發展過程，使得知識得以生長，科學方法得以訓練，思維得以提升，有助于學生關鍵能力的形成，提升其科學素養［5］?！昂暧^辨識與微觀探析”是化學學科核心素養之一，要求學生能從宏觀和微觀相結合的視角分析與解決實際問題［3］。在高中階段，利用電導率儀、溫度傳感器、氣壓傳感器、PH 計等數字化實驗技術開展探究活動，可將微觀反應數字化，從而幫助學生轉變探究視角，掌握更多的探究方法，促進學生思維品質的提升。比如探究不同的電解質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，依據提供的實驗用品，學生設計的探究方案有比較等體積、物質的量濃度均為1mol.L-1的鹽酸和醋酸分別與表面積相同的鎂條反應，觀察反應的快慢、測量相同物質的量濃度的醋酸和鹽酸的PH、利用電導率儀測定相同物質的量濃度的醋酸、鹽酸溶液的導電性強弱來比較二者的電離程度等。引導學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現的，后兩個方案中用PH 計、電導率儀顯示數據更為直觀，在多種探究方案的實施過程中，學生對影響化學反應速率的因素、控制變量法、PH 的計算、電解質溶液導電性、電解質電離等知識有著深刻的再現和應用?？梢?，依托數字化實驗技術等信息技術支持能夠幫助學生從微觀角度認識宏觀變化，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。學生通過自主探究，經歷了知識由感知到應用的實踐，能夠更多角度、更深層次地思考問題、解決問題，實現了深度學習和思維品質的提升。

（三）線上推送課前導學，拓展探究時間和空間

線上推送課前導學，延伸化學探究時間，有利于做好充分準備。教師設計探究活動時需預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，教師利用網絡教學平臺（如教學助手）推送課前導學，發布探究信息資源，提供支持探究需要的信息材料，布置探究學習任務，學生通過網絡學習空間，獲悉學習任務，能夠有充裕的時間準備探究活動需要的知識和材料，深入思考探究問題，與老師或同學充分交流討論，提前完成探究方案設計，甚至在課前可以利用家庭的條件嘗試實驗探究，為不同能力層次的學生提供更多的機會和更加充足的時間參與探究體驗，提升自主探究或合作探究的達成效果。比如探究二氧化硫的性質，課前導學中除了發布探究情境，還可以設計課前預習問題：從物質類別的角度預測二氧化硫的性質；從中心元素硫元素化合價的角度預測二氧化硫的性質；設計驗證你預測觀點的實驗方案。學生可以利用課前時間準備探究學習需要的知識內容，特別是基礎較薄弱的學生能夠先自主復習回顧物質的分類和轉化、氧化還原反應等概念和原理，再次熟悉同類物質的性質具有相似性、含不同價態同種元素的物質可以相互轉化，并以此為依據預測二氧化硫可能具有的性質，保障學生探究活動的科學性。鼓勵學生提前設計探究方案并與其他同學交流討論，優化探究方案，尋找理想的合作探究伙伴。經過比較充分的準備，不同能力的學生都能擁有發現、研究、探究的機會，從而保護學生探究學習的自信心和自主性。

線上推送課前導學，拓展化學探究空間,探究題材的選擇更為廣泛，探究方式更為靈活，學生在探究學習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化。比如簡易電池的設計與制作，利用課前推送學習包，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，學生在探究活動中既能體會原電池的構成要素，還能比較不同的設計方案中原電池的電流強度大小，探究經驗體會更豐富。又如，在探究鋼鐵的電化學腐蝕，受課堂時間限制，蘇教版選修《化學反應原理》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，比較導管中水柱的變化和試管中的現象，課堂之外學生可以利用針筒、鐵釘、自來水、蒸餾水、不同濃度食鹽水、白醋等材料，設計多個不同條件下的對比實驗，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驗現象，既能得出鋼鐵電化學腐蝕中吸氧腐蝕和析氫腐蝕的反應實質，還能直觀地體會不同濃度電解質溶液對金屬電化學腐蝕速率的影響。隨著探究學習時間的延伸和空間的拓展，學生的探究體驗將更加深入，從而有效推動探究實踐的進行。

（四）創建深度交互課堂，凸顯探究的協作與交流

化學探究與信息融合有利于在探究課堂上實現教師與學生、學生與學生之間的深度協作與交流。教師在網絡教學平臺支持下，課前就能夠在線上檢閱學生課前導學的完成情況，充分了解學生設計的探究方案，發揮教師在探究教學中的組織、觀察、指導、引領作用。比如，教師能夠為不同探究小組的研究需要準備實驗用品；對不同探究小組的實驗方案做出預判，并且在課堂上及時提供幫助和指導，糾正學生的偏差認識，把握好探究的方向和發展水平，避免探究泛化和無序的情況發生；對不同探究小組的實驗進行監控并捕捉有意義的探究結果，利用平板拍照上傳實驗過程，引導學生對不同的探究方案和探究結果進行討論對比，評價不同探究方案的優劣，做到集思廣益和資源共享，讓學生親歷不同的探究過程，在沖突和協同中達成共識，獲得更加豐富的探究體驗，發展學生的創造性思維能力和解決問題的能力。比如，探究鈉、鎂、鋁的金屬性強弱，教師根據課前學生反饋的探究方案，批閱了解學生的探究方案，清楚地預估學生可能碰到的困難（如使用PH 計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行金屬間的置換反應出現超乎設想的實驗現象、如何驗證金屬鋁與水是否發生了化學反應），哪些探究小組實驗成功的可能性大等，做到在課堂探究教學中及時為學生提供必要的幫助、答疑解惑、點評，將不同的探究方案和探究結果展示在學習平臺，引導學生討論和評價，總結出科學的探究結論。在師生、生生的深度交互中，促進學生的個性發展和探究能力的共同發展。

（五）反思探究課堂，強化教學診斷

課后，教師可以針對探究教學效果設計相應的問題發布于學習平臺，讓學生自查反饋，深入了解學生探究學習的效果，為下一步教學做準備。學生可以在課后進入教學平臺空間回放探究課堂實錄，反思自己的探究過程和探究學習成果，根據老師的問題提示，評估自己的探究思維和實踐能力是否得到了發展和提升，同時為下一步的學習做好準備。比如，學習離子反應的類型和發生條件，為了督促學生反思，提升課堂實效，教師可以設計以下問卷調查進行診斷（見表1）。

表1 離子反應課后自查表

教師還可以通過下一題了解學生微粒觀的建構水平：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？為下一步教學做好學情診斷。

三、結語

基于現代教育技術的高中化學探究式教學，有效地突破了探究學習的時空限制，為教師的教學提供充足的準備，為學生進行化學探究提供更加豐富的信息資源、探究技術和合作交流平臺，使得學科知識更為形象生動，探究活動更為豐富多樣，教學評價更為客觀具體。但是在實施過程中會受到某些因素的干擾，比如設備陳舊不能及時更新，部分教師對信息技術應用于教學不夠重視，有些學生的家庭條件不允許?？朔@些干擾因素需要多方面的共同參與，比如學校對設備的及時更新與維護，教師認可信息技術與化學探究式教學融合，做到與時俱進，主動學習，提升現代教育技術水平，收集新信息等。