信息化條件下高中化學實驗教學模式研究

摘 要：隨著信息技術手段的不斷豐富，高中教育教學也有了更加新穎的手段和方式。化學實驗教學的模式也因此獲得創新，教師可以利用更加多元化的教學資源和先進的教學設備提升教學效率，引導學生利用更加科學的學習方法理解和掌握化學知識，培養科學思維。本文探討信息化條件下高中化學實驗教學模式，認為可以利用信息技術從課程導入、拓展教學時空、整合教學資源等方面優化實驗教學，豐富教學手段，提高教學成效，以期對自身及同行有一定的指導和借鑒價值。

關鍵詞：教育；信息技術；高中化學；實驗教學

實驗是化學理論賴以形成和發展的基礎，是學生直接獲取、理解和掌握化學學科知識的重要手段[1]，是提升學生綜合實踐能力和化學學科思維品質的有效載體，利用信息技術的化學實驗教學有利于優化教學過程，增強學生的課程體驗，進一步適應新高考教學改革。教師在創新化學實驗教學時，應當重視培養和發展學生的實踐能力和學科核心素養，利用好信息技術等條件，建立理論與實際的橋梁，在已有的化學知識基礎上優化化學思維，內化學科核心理論，使新舊知識有更多的關聯性。

一、利用信息化實驗素材，豐富高中化學課堂教學導入方式

新課的導入環節是一門藝術，對本節學習內容起到總領作用，誘發學生的學習興趣。信息化條件下，教師可以利用的資源和手段是靈活多樣的，尤其是旨在激發學生學習興趣、集中學生思維的導入環節當中[2]，教師可以創新性地使用教育教學資源，利用導入環節引導學生思考、學習和交流，以此有效豐富課堂生成性資源。化學教師可以在導入環節當中選用符合課題內容的圖片素材、動畫素材、視頻素材以及文本素材等，以直觀的方式對學習內容進行鋪墊和引領，以此引起學生對本節教學內容的關注，引導學生配合教師完成相應的學習任務。

例如：在高三化學實驗關于有機物的制備與提純中，可以依托網站上的實驗視頻作為導入，將陌生的、抽象化的化學研究方式和思維方式變得生動和具體，把學生的學習興趣充分調動起來，有了這樣的心理建設，可以有效提高學生對實驗中各種分離提純操作的認知。此外，進入正式講解環節時，教師應當對導入內容進行導向分析，給予學生足夠的時間思考和理解，使他們積極表達在學習過程中的個性化認知和見解，營造濃厚的學習氛圍，有效滿足學生的心理需求和學習需要，為化解之后相似題型的解題思路做好鋪墊。

二、應用數字化實驗手段，幫助學生觀察過程及采集數據

多媒體投影設備和課件教學作為一種比較常見的信息化教學手段，對節約教師的教學時間成本投入以及促進教學環節的緊湊銜接都有著積極的促進作用。化學實驗的過程與結果有多樣化的呈現，有些化學反應緩慢，顏色、氣味、形態等變化不明顯，一節課的時間不足以完成這個實驗；有些化學反應迅速而猛烈，“剛一開始就結束了”，實驗者難以有效觀察到其變化過程，收集信息困難，甚至還有一定的危險性；有些實驗儀器繁多，過程復雜，物品用量和數據觀測等要求非常精確……此種情況之下，學生實際動手操作這些實驗難度大，且很難通過實驗獲得直觀的、正確的結論，不能有效地讓學生真切地體驗到相應知識的形成過程，也就是說這樣的實驗操作有效性比較弱，學生只能被動地接受書本上既定的結論。

所以，對于操作及觀察有較大難度的實驗，可以借助多媒體技術和數字化實驗的手段，讓學生能“看見”實驗的過程。所謂“借助”也有非常靈活豐富的手段，如：教師（與助手）親自動手實驗并把過程拍攝下來，也可以搜索教材庫中同一實驗的成功案例，再運用多媒體播放。這樣的實驗教學，一方面可以聚焦學生的注意力，另一方面根據需要，實驗視頻可以快放，可以慢放，可以暫停，也可以放大（特寫），突破了實際操作過程的不可逆性，方便學生觀察，而且教師還可以同步講解，有助于學生加深對知識獲得的真切感，教學效果無疑是很理想的。同時，視頻展示的實驗過程，以精練和準確的文字形式（當然也可以音頻輔助）對學生的視（聽）覺形成有力的信息植入，提升了教學效果。所謂“看見”，數字化實驗的應用不僅能直觀地獲取證據，而且能在一定程度上培養學生對曲線圖形和數據的分析能力，在發展學生的“證據推理與模型認知”“宏觀辨識與微觀探析”等核心素養上有突出的優勢。

例如：教師在講授魯教版高一化學（必修）第二冊中第3章《簡單的有機化合物》的第3節《飲食中的有機化合物》中，關于乙醇的化學性質實驗教學中，就可以應用希沃白板上的手機投屏功能，使教室里的每位學生都能真切觀察到乙醇與鈉反應現象、乙醇的催化氧化中銅的變化，留下深刻的印象，教師還可以在希沃白板上通過截屏保存照片作為生成性資料，為后續的學習提供足夠多的資料信息。

再如：在講授魯教版高一化學（必修）第一冊第3章《物質的性質與轉化》關于硝酸的化學性質教學時，因為硝酸與還原劑反應產物有較強的污染性，教室空間小，人口密度大，通常而言也沒有足夠理想的通風設備，這就使得教師在課堂里實施該實驗時受到諸多客觀條件限制，又不環保，那么如何解決呢？我們可以請部分同學去實驗室錄制好實驗視頻，之后再到班級課堂上進行播放，同學們在觀看實驗的同時還能看到熟悉的同學，也同樣會感同身受，興趣倍增。

三、應用微課視頻資源，提升學生的化學實驗實施效率

微課資源具有現成性、優質性、豐富性的特點，教師還可以利用這一信息化教學資源來提升化學教學的效率，使學生能夠在有限的課堂學習時間內收集和整理具有創新性的實驗方法，進一步增加學生在實驗學習過程中的真切感和自主性。微課視頻資源在高中化學課堂當中的應用不僅能充實課堂教學內容，豐富學生的實驗技巧知識儲備，可以彌補如實驗器材缺少的不足，減少某些具有一定危險性的實驗造成的傷害，還可以起到示范作用，在很大程度上提升學生的自主學習能力、創造性思維能力和科學探究意識，使他們形成和發展良好的化學思維，在化學實驗過程中培養嚴謹的科學精神。學生在觀看微課視頻的過程中需要充分發揮自身的理解能力和歸納能力，將微課中呈現的化學實驗技巧和知識進行系統的整理，以此有效提升班級學生的單位時間效率。

例如：對魯教版高一化學（必修）第二冊第3章第3節《飲食中的有機化合物》進行教學時，微課視頻的利用有效地壓縮了實際實驗過程的時間，讓學生了解日常飲食中包含的有機化合物知識，并結合生活中有關米酒的制作過程來引導學生觸發家庭化學實驗活動的動機，在日常生活中進行化學學習，提高他們對日常生活中常見化學現象的探索。教師在播放微課視頻的過程中，要注意減少對學生自學過程的干預，注重引導學生獨立思考，強調重要知識，以此加深他們對實驗過程中形、色、態、味等現象變化的印象，了解不同飲食中包含的有機化合物特點，凸顯化學實驗教學的趣味性與實用性，同時提升學生對課堂化學實驗知識的吸收效率。

四、優化拓展實驗教學內容，構建核心觀念和思維模型

隨著新高考教育改革的不斷深化，實驗教學對學生化學學科綜合素養的影響更加顯著，化學教師要想保證實驗教學的有效性，就要積極開展多樣化的教育教學手段，引導學生了解和關注多元化的化學實驗，為他們的化學知識框架這一“意識建筑”添磚加瓦，不斷激發學生對實驗探究活動的興趣，驅使他們深入理解所學的知識，建構核心觀念和思維模型，進一步發展和提升學科核心素養。

教師可以在拓展教學活動當中帶領學生了解一些新穎的化學實驗，將學生的學習視角從課內轉移到課外，進一步開闊學生的知識視野，使他們認識到化學實驗在科學技術創造、工業生產等方面的積極作用，提升學生對化學學習的使命感。教師也可以引導學生利用互聯網、報刊、書籍等信息化途徑收集和整理自己感興趣的化學實驗，并了解經典化學實驗背后的故事，體會化學家們在探索世界奧秘過程中付出的汗水，引導學生向科學家學習可貴的理性精神、科學精神和探索精神，進一步塑造學生的人格，使他們成長為適合時代發展的社會主義現代化建設人才。不僅如此，教師也應當在學生了解多樣化的化學實驗知識的同時開展實踐活動，將可操作性強、教材關聯性強的化學實驗帶入實際教學當中，鼓勵學生分組合作自主設計實驗方案，選擇合適的儀器和化學用品獨立完成相關實驗，并總結其物質轉化模型或反應原理，促進學習的深度，提升思維能力。

例如：教師在對高二化學選擇性必修1第2章《化學反應的方向、限度與速率》進行教學時，可以在拓展實驗教學活動當中利用信息化教學設備收集和整理有關工業化學實驗的內容，圍繞“微項目探討如何利用工業廢氣中的二氧化碳合成甲醇”來豐富學生在化學實驗方面的知識儲備，將課上教學延伸到課外，使學生對化學反應選擇與反應條件優化等知識有全面而深刻的認知。此外，教師也可以指導學生在課前利用互聯網設備收集和整理與“工業廢氣再利用”相關的化學實驗知識，為具體的化學實驗做好理論鋪墊，提升知識的滲透效率。

五、應用遠程教育手段，提升學生的作業反饋效率

教師可以利用課下作業環節來培養與發展不同學習能力學生的獨立實驗能力[3]，使他們學會從實踐當中檢驗真理，學會利用化學實驗對既定的化學理論進行證實或證偽，同時有效加深學生對理論知識的印象和對化學核心觀念的理解。教師要想將信息化與課下化學實驗作業進行有機融合，就要多加利用遠程教育資源，使得學生在自主學習過程中有更多的機會接觸和了解現代化的化學實驗知識，讓他們的選擇更具有靈活性。

一方面，教師應當向學生介紹和推薦一些質量高、權威性強的教育平臺資源，引導他們結合自己的實際需要和個性愛好自主觀看教學視頻、微課視頻等，有效完善他們的化學理論基礎知識，觀看和了解更加多樣的化學實驗，熟練掌握化學藥品、化學實驗器材的使用方法。遠程教育手段能夠最大限度打破時間和空間對教學行為的限制，整合教育資源，有利于學生接觸到更豐富的化學實驗知識，更熟練地掌握實驗操作方法，這就在某種程度上彌補了單個教師在課堂教學過程中由主客觀因素造成的各種不足。

另一方面，教師可以組織學生在完成化學實驗等實踐作業后利用遠程教育平臺進行及時檢查，了解學生化學實驗的效果，給一些作業情況不太理想的學生提出調整建議。教師也可以將學生每次作業情況進行匯總分析，有利于了解不同層次能力學生的學科發展情況，從而及時調整作業布置和教學安排，為學生提供更加適合他們身心發展的化學課堂。

例如：教師在對高二化學（選修）第二冊第3章《不同聚集狀態的物質與性質——幾種簡單的晶體結構模型》進行教學時，可以組織學生在課下開展信息化化學實驗作業，安排學生自主收集簡單的晶體結構模型的相關信息進行手工制作、繪畫活動等，使學生在自主建構和想象晶體結構的過程中提升建模能力，并讓他們將作業及時拍照上傳到遠程教育平臺上，方便教師進行批改和評價。這種借助信息條件的教學手段，極大突破了時間空間對教學行為的限制，有效地提高了工作效率。

六、利用信息化教育平臺，及時反思化學實驗教學過程

教師還應當及時對化學實驗課程進行反思和評價，以便于及時摒棄無助于提升教學質量或其他不符合本班學情的教學策略，強化適合學生核心素養發展的教學方法，進一步構建高質量的高中化學實驗教學課堂。為此，教師應當利用好信息化教育平臺，在平臺當中收集和整理優秀教師的實驗教學視頻，與自己的教學情況進行對比分析，舍粕存精，在不斷觀察和學習的過程中拓寬實驗教學思路，不斷提高自身教學水平，爭取給予本班學生更加多樣化的學習體驗。

教師還可以利用電子設備等參與聽課學習，將同行教師的優秀教學設計或教學過程及時記錄、反復觀摩和分析，從而借鑒性地應用到自己的教育教學過程中，廣泛與同行、同事進行交流，集思廣益，提高業務水平。

例如：在學習高二化學（選修）第二冊第1章《元素性質及其變化規律》時，教師可以利用信息化教育平臺收集和整理關于本節課的實驗教學視頻，了解其他優秀教師在向學生傳授有關元素性質及其變化規律時采用的化學實驗內容，并結合學生的具體實驗能力規劃課堂教學活動，給予學生更好的實驗體驗。針對課上實驗教學中存在的問題，以及學生從實驗中總結出的元素性質和變化規律進行教學研討，與其他教師分享課堂實驗教學成果，更好地開展高質量的實驗教研活動，幫助學生了解和理解不同原子結構和元素基本性質。信息條件下的教學資源整合，集思廣益，取眾家之長補己之短，不僅有助于教師提高教學質量，也有助于促進學生的更好發展。

結束語

高中化學實驗教學是幫助學生更好適應教育改革和社會發展的重要一環，教師開展化學實驗教學時，利用信息化的教學手段，不但可以獲得豐富的教學資源，還可以豐富教學方式，優化教學環節和細節，也能提升自身的業務水平。信息化運用于實驗教學，能夠使學生在學習中發揮創造能力和邏輯思維能力，促進學習的深入化，有效培養學生的核心素養，促進其各學科綜合、平衡發展。

參考文獻

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本文系福建省明溪縣基礎教育教學研究2021年度課題“以本原性問題驅動課堂教學促進核心素養發展的實踐研究”研究成果，立項批準號：mxjykt-2101。