信息化教學改革背景下高中化學教學策略分析

劉芳

摘 要：隨著“互聯網+”技術、人工智能技術等的迅速發展，在高中不同學科課程的教學過程中，也開始引入CCITIAS（互動分析編碼）系統、交互式電子白板技術等，對現有的教師課堂“灌輸式”教學方式做出革新，帶動化學課程教育模式、化學實驗操作的網絡化發展。基于此，針對當下高中化學課程面臨的教學內容、教學方式、實踐與互動模式、教學評價等的不足，在多媒體軟件、PowerPoint課件網絡教學手段的基礎上，大力實施交互式電子白板的網絡線上教育，并依托CCITIAS系統，對每節課的教育主題、問題情境導入、教師演示、學生提問與實驗的執行流程，進行CCITIAS的編碼與表述，以實現化學課程教學的信息化發展。

關鍵詞：信息化;高中化學;交互式電子白板;教學策略

從高中化學學科的數字化教學角度著手，推動“互聯網+化學教育”的新課標改革進程，依托交互式電子白板、多媒體技術，創設符合學生認知的教學情境、網絡教學內容、線上實踐與交互教育方式，并運用CCITIAS系統，進行課堂教學流程的統計與記錄、執行管理，提升化學課堂教學的效率及教育信息化水平。

一、高中化學課程教學中引入信息化技術的重要意義

（一）明確化學教學的核心問題、人才培養目標

高中化學課程教學的重點問題，在于對各種化學物質的物理性質、化學性質、化學反應等內容，進行全面客觀的講解、探究、問題解決[1]。而將交互式電子白板技術、多媒體技術，以及慕課（MOOC）、微課、翻轉課堂、SPOC（小規模限制性在線課程）等網絡在線教育技術，引入化學課程教學內容、教學方式的組織流程中，可定位與聚焦化學基礎理論、實踐教學內容的重難點，通過網絡化教學的組織設置模式，在線上平臺向學生演示化學物質、實驗執行流程，解決不同地區教學硬件、化學實驗活動實施的困難。

另一方面，網絡信息技術、在線教育技術應用到化學課程中，可進一步明確教師的教學任務、化學人才培養目標，由教師按照教材大綱、教學任務、綜合素質人才培養的要求，進行化學基礎理論知識、實驗實踐流程的組織與教育，使信息技術貫穿于整個化學課的流程之中，來保證化學實驗教育、人才培養的質量。

（二）改進與創新化學課程的教學內容、教學方式

化學學科教學的網絡化發展，主要著重于教學內容搜集與整合、教學模式創新的網絡化，而CCITIAS系統，作為一種不同類別教育資源的采集、分類與整理技術，可對原有以教材內容為主的教育資源講解，進行教學內容的增加與完善。如CCITIAS系統可根據不同的化學單元，對教師課堂講授內容、化學實驗執行流程，進行編碼、統計與分析，以表征每節課需要講述的化學教學信息，為教師的化學課堂教學內容搜集提供支持。

同時借助交互式電子白板技術、多媒體技術、網絡在線教育技術，可創新化學課程的教學模式，通過利用電子白板技術，進行化學基礎知識、問題導向教學情境、在線視頻內容、實驗與實踐教育的組織設置，能夠創新化學教材講解、板書教學、化學反應實驗、化學模型展示的執行流程，加強師生之間的線上交流、問題探究與解決，從而深化學生對化學理論、化學實驗的認知、理解和應用能力[2]。

二、高中化學課程教學中使用的信息化技術

（一）CCITIAS編碼分類技術

CCITIAS系統作為化學課堂的互動分析系統，其主要根據化學課堂中的教師教學、學生學習行為，進行多種信息資源的采集、分類、整理與展示呈現，因而屬于一種化學課堂教學流程的統計與記錄、執行管理技術。

在化學課程教學的編碼分類工作執行方面，通常借助網絡監控攝像頭、編碼分類技術，采集化學課程內的教師教學行為、學生學習行為信息，每3秒執行一次信息采集的取樣，隨后對采集到的取樣進行量化、編碼，每節課大約有800～1000個采樣數據信息，可參與CCITIAS系統的編碼執行與分類。

通常情況下將化學課堂教學的信息表征分為教師教學行為、學生學習行為、多媒體技術、化學實驗等類別[3]。其中教師教學行為的編碼為1、2、3、4……分別對應問題導向情境、教學內容講授、引導與指導教學、教學反思與評價等信息表征，四個表征所對應的教學內容分別為“針對教材大綱與任務，學生學習狀況的情境創設”“基礎化學理論，實踐教學內容的講解”“以教師的經驗引導學生探究，解答問題”……

學生學習行為的編碼為5、6、7，分別對應自主學習、化學問題提問、化學問題交流與探究等信息表征，三個表征所對應的學習內容分別為“（對編碼2的反應）自主參與化學理論，實踐學習”“（對編碼3的反應）提出問題的疑問，想法或見解”“學生與教師、同學的問題交流討論”。

多媒體技術、化學實驗的編碼分別為8、9、10，11、12、13……分別對應“交互式電子白板演示”“學生參與網絡技術交互”“觀看教師板書演示”“教師化學實驗演示”“學生化學實驗操作”“觀看教師的實驗演示”等信息表征。

（二）交互式電子白板的網絡線上教學技術

交互式電子白板主要包括網絡計算機、電子白板、投影儀、紅外感應裝置、專用應用程序等組成結構，用戶可以利用特定的定位筆代替鼠標，進行白板中的應用程序點擊運行，以及化學課程內容的編輯、注釋、展示、講解與保存。

因此，從交互式電子白板的實現方式來看，其屬于線下課堂講授模式，與慕課、微課等網絡在線教育方式的結合體，既可以為學生提供線下課堂的化學物質性質、化學實驗展示與講解，也可以在網絡線上平臺、專用應用程序中，與學生進行化學基礎理論、化學實驗操作、疑難問題的互動交流。

如交互式電子白板的應用軟件中，包含用戶登錄、教學資源編輯、文本或圖形圖像信息修改、白板書寫操作、重要內容標識、疑難問題提示、文件信息傳輸、教學暫停與恢復等功能模塊。教師可利用交互式電子白板軟件主界面上，存在多種基本化學概念、化學反應、化學實驗的操作模塊，開展多種教育資源的搜集、篩選、整合與講解，在網絡線上平臺向學生演示不同化學問題、化學實驗操作的整個實現流程，保證學生的化學課前、課堂與課后學習[4]。

三、信息化教學改革背景下高中化學課程教學的網絡化發展策略研究

在高中化學課程的信息化技術教學過程中，本文選取“鋁的重要化合物”作為教學課題，以學生的化學思維認知、學習狀況為中心，運用CCITIAS系統，以及交互式電子白板、慕課、微課、翻轉課堂等網絡在線教育技術，對傳統課堂“講授式”教學方案做出改革創新，引導學生深入具體的教學情境中，與教師一道進行課內外教學內容、網絡在線演示、實驗探究實踐、問題觀察與思考等學習，有效實現化學知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀等的教育教學目標。

（一）CCITIAS系統的課程教學編碼與分類

CCITIAS系統引入化學課堂教學資源的編碼過程中，主要目的在于教師的課堂教學信息、學生的學習信息、化學實驗等資源，進行全方位的取樣、編碼、轉碼與整合，得出在某一單元、某一節課的時間范圍內，有關教師教學、學生學習、師生交互、化學實驗等的基本狀況。

按照以上的教師教學行為、學生學習行為、多媒體技術、化學實驗等類別，進行化學課程教學信息的編碼與分類[5]。以3秒鐘為單位時間，做出1個樣本的取樣與編碼，若在3秒鐘時間內視頻錄像機記錄有多種行為，則可以將相關的所有信息一一記錄，這樣教師邊進行課堂講授、板書書寫、線上交互教育，CCITIAS編碼系統可以邊進行樣本的編碼與記錄。每3秒記錄一次樣本編碼數據，則1分鐘可記錄20個數據，1節課40分鐘可記錄約800個數據，具體化學課程信息編碼與表征的方式如下所示：

編碼1：00：00～00：03教師：歡迎大家走進化學的課堂。編碼2：00：03～00：06教師：鋁作為重要的化合物，與我們的日常生活密切關聯。編碼3：00：06～00：09教師：今天讓我們共同探究鋁的重要化合物，編碼4：00：09～00：12教師：包括鋁的化合物的物理、化學性質、化學反應，編碼5：00：12～00：15教師：請看視頻。編碼6：00：15～00：18教師：網絡在線視頻播放。

（二）網絡化問題導向教學情境的創設

對于鋁的重要化合物性質、與酸反應、與堿反應等的知識教學，可以使用交互式電子白板中存在的文本、圖片、圖像、視頻的編輯展示功能，進行問題設疑、視頻播放。如，教師先向學生提問：云南魯甸地震時，解放軍先頭部隊使用渾水煮泡面，但我們知道渾水很不衛生，有什么簡單方法可以讓渾水變澄清呢？

之后在交互式電子白板中播放視頻，救災官兵用渾水泡面、加藥品渾水變澄清。教師繼續提問：加進了一種藥品，這種藥品是什么呢？

隨后在交互式電子白板上展示文本信息：明礬，包括明礬的組成成分、主要性質、化學反應方程式等，并對學生提出如下要求：請大家打開必修1教材的第59頁，閱讀資料卡片，了解鋁的重要化合物明礬所具有的重要性質、化學反應情況。

（三）網絡化教學內容的搜集與整合

“鋁的重要化合物”化學課題的教育活動，通常涉及“氧化鋁的性質”“氧化鋁與酸、與堿的反應”“氫氧化鋁的制備”等要點難點內容。對于“鋁的重要化合物”課程的課內外教學資源組織設置，可借助交互式電子白板、慕課、微課、翻轉課堂等網絡手段，進行鋁的氧化物、氫氧化物及重要鹽的性質，包括氧化鋁白色固體，熔點2050℃，沸點2980℃，難溶于水，易溶于酸性溶液、強堿性溶液;氧化鋁與鹽酸反應、氧化鋁與氫氧化鈉反應、氧化鋁電解反應的教學內容搜集與整合[6]。

同時，繪制與化學反應、化學實驗相關的課程思維導圖，以及有關“鋁的重要化合物”的選擇題、填空題、實驗題、應用題等經典習題，在交互式電子白板、網絡慕課線上平臺中，由教師對學生進行演示和講解。

（四）網絡化教學方式、交互實踐模式的創新

“鋁的重要化合物”的網絡線上課程教學，主要依據教材理論內容、生產生活應用實例，采取多媒體軟件、PPT課件的資源整合方式，將多種化學課程理論信息、實驗實踐信息，制作為以學生為中心的在線教程視頻，向學生開展交互式的化學課程內容教學，通常設置教師活動、學生活動、設計意圖等的組成模塊[7]。

其中教師活動模塊包含一系列的文本、圖片、圖像、視頻、音頻等教學資源，存在引入、敘述、視頻展示、板書、小結的線上教育流程。

如：1.網絡慕課引入：通過圖片、視頻展示，引導學生對鋁的化合物、化學反應實驗有一個基本認知。

2.電子白板投影敘述：鋁元素在自然界主要以化合態存在，那么鋁的化合物的酸堿反應有哪些？如何制備氫氧化鋁，工業上如何冶煉鋁呢？

3.在線視頻展示：鋁及其重要化合物的知識網絡體系、化學實驗展示。視頻中教師在硫酸鋁溶液內滴加氫氧化鈉，并引導學生觀察實驗現象。

4.在交互式電子白板中，教師對化學實驗板書。硫酸鋁溶液內滴加氫氧化鈉，制備氫氧化鋁的實驗過程中，會出現白色膠狀沉淀的現象，這一膠狀沉淀為氫氧化鋁。而當硫酸鋁中加入過量氫氧化鈉時，氫氧化鋁會發生溶解。

5.由教師引導學生書寫化學反應方程式，硫酸鋁與氫氧化鈉反應，生成氫氧化鋁、硫酸鈉。并由教師小結，氧化鋁、氫氧化鋁等化合物，在遇到強酸物質時生成的是鋁鹽和水，體現它的堿性;遇到強堿物質時生成偏鋁酸鹽和水，體現它的酸性，因而我們又稱它為兩性化合物。

（五）網絡化學交互式白板課程的教學評價

按照CCITIAS編碼系統設置的，化學教師在“鋁的重要化合物”的網絡線上實驗課堂教學中，存在化學課堂實驗不同行為的相應編碼，其中本節課以3s為單位取樣一次，共歷時39min 21s，記錄700個編碼、形成1006個序列。由教師反復觀看課堂教學視頻，以及對CCITIAS編碼系統的取樣結果進行分析后，得出網絡化學教學模式組織，以及網絡在線平臺教材講解、內容板書、化學反應實驗、化學模型展示的教學評價結果，用以真實反映在每節課程中教師的信息化教學手段的實施狀況，學生在“鋁的重要化合物”化學課題學習中的問題討論、實驗參與情況，以保證網絡交互式電子白板課程的教育效率、教學質量。

結束語

《普通高中化學課程標準》的新修訂版本中，明確提出了各高中學校，應充分重視添置化學實驗的硬件裝置，以及構建網絡信息化的化學資源平臺，結合現有的化學教材大綱內容、教學任務要求，進行化學課程教學模式的革新，加快化學課程、信息技術之間的深度融合。因此，利用CCITIAS系統、交互式電子白板技術，以及慕課、微課、翻轉課堂、SPOC等的網絡在線教育技術，加強化學課教學情境、教學內容、教育方式、交互實踐模式的創新與完善，使信息技術發揮更大的教學輔助價值。

參考文獻

[1]姜華.“互聯網+”背景下信息化教學在高中化學教學中的應用淺析[J].山東化工，2019（20）：202-203.

[2]唐琳，張玲.信息化教學改革背景下高中化學實驗創新性研究[J].中國教育技術裝備，2018（5）：125-126.

[3]周冠祥.中職語文教師提升信息化教學能力的路徑探究[J].林區教學，2020（12）：58-60.

[4]曾婷.供給側視角下提升中小學教師信息化教學能力的策略[J].信息與電腦（理論版），2020（21）：230-232.

[5]蔡佳諾.以信息化教學為抓手推動中職化學學科發展[J].成才之路，2020（27）：82-83.

[6]馬紅霞.“互聯網+”背景下中職歷史信息化教學的相關思考[J].中國新通信，2021（22）：220-221.

[7]楊培州.探究高中化學翻轉課堂的有效實施[J].知識文庫，2020（20）：141-142.