高中化學實驗教學信息化發展路徑研究

郭曉先

摘 要：近幾年來，隨著社會的高速發展，我國教育事業實現了全面改革，在現代化教育理念下，更加注重學生核心素養的發展。在新高考背景下，對高中化學實驗教學提出了新的目標與要求。在高中化學實驗教學中，無論是實驗教學目標、實驗教學內容還是實驗教學方式，都發生了全面的變化。教師應當立足新高考對高中化學實驗教學要求，不斷創新教學方式，將多樣的信息技術應用到實踐中。為學生呈現智慧化、數字化實驗教學模式，激發學生自主探究興趣，促進學生主動學習，發展學生核心素養。鑒于此，文中首先闡述了新高考背景下的高中化學實驗教學要求和內容，在此基礎上分析了高中化學實驗教學的信息化發展優勢，基于高中化學實驗教學的信息化發展所出現的問題提出有效路徑，以供廣大教師參考。

關鍵詞：新高考；高中化學；實驗教學；信息化發展；有效路徑

在高中階段，每一門學科都有著極高的教育價值，旨在發展學生各方面能力，為學生后期的學習與成長打下堅實基礎。化學作為高中階段的一門基礎性課程，在高考中占有重要地位。化學作為一門實踐性較強的學科，有著豐富的化學實驗教學內容，這些內容有利于激發學生學習興趣，增強學生自主探究能力，使學生深入理解化學知識，實現知識的靈活應用。然而，受到傳統教學觀念影響，部分教師忽略了化學實驗教學的創新與實施，導致實驗教學的內容停留在表面，不利于學生核心素養的發展。針對這一問題，教師應立足新高考背景，創新化學實驗教學模式，制訂行之有效的教學計劃，提高信息技術的利用率，促進學生高效學習。

一、新高考背景下高中化學實驗教學要求及內容

在新高考背景下，高中化學實驗教學受到了廣泛的關注與重視，其教學內容、教學要求也發生了全面變化。

（一）教學目標的變化

新高考背景下，高中化學實驗教學的教學目標應與新課程標準緊密結合，關注學生學習能力、核心素養的發展。與此同時，教師還要注重培養學生科學研究能力、數據分析能力及實驗操作技能，為學生后續的學習與工作打下堅實基礎[1]。

（二）教學內容的變化

新高考背景下，高中化學實驗教學內容也發生了相應的變化。由傳統單一的理論知識講解逐漸轉變為適應學生個性化需求的內容，如化學基本概念、實驗方法與技巧、實驗裝置與設備等，并且能讓學生結合個人所需進行選擇，激發學生學習興趣。

（三）教學方式的變化

新高考背景下，要求高中化學教師不斷創新實驗教學方式，以多樣化的教學方式打造層次化、多元化的實驗教學活動。尤其要重視現代化技術手段的應用，如虛擬實驗、數字模型等，以此提高化學實驗教學的質量和效率，降低實驗教學的危險性和復雜性，使學生在進行實驗操作時，形成良好的學習能力和問題解決能力。

（四）教學評價的變化

新高考背景下，高中化學實驗教學評價發生了變化。教師應當重點關注學生在實驗操作中的技能發展以及數據處理能力，同時，還要了解學生對實驗過程的理解與掌握程度。而在評價方式上，要轉變傳統單一的統一性評價，保證評價方式多元化，準確反映學生的個性差異和實際水平。

二、新高考背景下高中化學實驗教學的信息化發展優勢

（一）有利于豐富實驗教育資源

實驗是高中化學學科中的重要組成部分，也是新高考背景下教師應當重點關注且實施的教學內容，這一內容對學生綜合能力、實踐探索能力、數據分析能力等多方面有著極大的促進作用。在新高考背景下，實驗教學方式發生了翻天覆地的變化，越來越多的信息化技術手段被應用到高中化學實驗教學中，推動著化學實驗教學的信息化發展。立足信息技術的應用，能打破傳統化學實驗教學的限制，如實驗室條件、實驗器材、實驗材料的限制，能更好地滿足各種實驗教學的要求。除此之外，信息化實驗教學可以通過實驗軟件、數字化處理等技術手段為教師提供多種多樣的實驗資源，如虛擬實驗軟件、實驗動畫、實驗3D視頻等，這些教學資源的應用豐富了實驗教學活動，為學生帶來了更加直觀的學習方式，顯著提高了實驗教學的效果[2]。

（二）有利于提高實驗安全性

高中化學實驗教學的內容涵蓋面較廣，對于學生思維能力、知識應用能力的發展有著一定意義。然而，傳統的實驗教學存在一定安全隱患，倘若部分學生在做實驗時未能準確按照實驗要求規范操作，便會產生一些不良事件，對教學質量和學生造成一些影響。而做好高中化學實驗教學的信息化發展，全方位應用信息技術開展實驗教學活動，則能顯著提高實驗教學的安全性，減少不必要的問題發生。比如，在實驗教學中，教師可借助虛擬實驗軟件引導學生通過電子設備操作實驗，以此實現人機互動，在降低實驗危險性的同時，激發學生的興趣，讓學生沉浸其中。

三、新高考背景下高中化學實驗教學現存問題

（一）信息素養有待提升

教師是課堂教學活動的設計者和實施者，在信息化化學實驗教學中，教師的信息素養直接影響到教學的質量。對于部分高中化學教師而言，由于缺乏信息技術專業知識和技能的學習，不能熟練應用虛擬實驗軟件編寫數字化實驗設計程序，影響著化學實驗教學的進程，不利于學生主動探究。與此同時，部分教師未充分認識信息技術在教學中的優勢，仍然將傳統的教學方式融入實驗課堂中，以致課堂教學枯燥乏味，沒能給予學生自主實驗的機會，影響著學生的學習心態[3]。

（二）學生自主性不足

學生作為學習的主體，在高中化學實驗教學中，學生的自主學習能力與實驗教學效果密切相關。對于部分高中生而言，在學習時應當具備自主學習意識和探究能力，能夠結合個人的需求和學習的內容選擇適當的方法，制訂詳細的學習計劃，根據問題主動探究，以此保證自主學習的效果。但在實踐中，有部分學生缺乏自主性，無法實現自主實驗，如不會設計實驗活動的方案、沒有觀察實驗現象、不會對實驗數據進行詳細的整理和分析等，這些問題的出現會影響實驗教學的效果。而產生這一問題的主要原因是部分學生缺乏實驗的基本知識和技能，且部分教師在實驗教學中強調實驗操作技巧的傳授，忽略了學生的自主探究，久而久之，便會出現學生自主性不足的問題。

四、新高考背景下高中化學實驗教學的信息化發展路徑

（一）轉變教學觀念，提升教師的信息素養

在新高考背景下開展高中化學實驗教學活動，教師應當全面應用信息技術，發揮信息技術的應用優勢，展示多元化、豐富性的化學實驗活動，以此激發學生學習興趣，促進學生的高效學習。對于教師而言，受限于信息素養水平，時常出現信息化教學效果不佳現象，影響著課堂教學的節奏以及學生的學習興趣。基于此，教師應當以身作則，積極轉變教學觀念，不斷提升自身信息素養。一方面，教師要從思想上做出調整，重視信息技術的應用，全面了解新高考背景下高中化學實驗教學信息化發展的價值，以及對學生核心素養發展的意義。在教學中應用多種信息技術手段開展實驗教學，有助于提高教學質量。另一方面，教師要積極參加學校開展的培訓活動，學習與信息化教學有關的重要內容，不斷提升自身信息素養和計算機操作能力。同時，教師還可積極參加校內校外的賽課活動，以賽促學，學習先進的信息技術教學手段，豐富自身教學經驗，為后期高中化學實驗教學的信息化發展奠定良好基礎[4]。

（二）建立教學資源平臺，實現數據共享與合作

在高中化學實驗教學中，要全面發揮信息技術的優勢，提高化學實驗教學的質量，教師可以通過建立教學資源平臺，實現數據的共享與合作，為學生提供多種多樣的學習資源，讓學生結合個人的需求選擇相應的教學資源，并在自主學習中學到更多有用的知識。

具體來說，教師可以向學校申請，建立一個在線的數據共享平臺，供全國各地的高中化學教師共享實驗教學資源和經驗。教師可以將平時的實驗教學實況、設計的實驗方案、開展的實驗過程以及實驗結果等數據上傳至平臺，并添加實驗標簽，做好教學資源的分類。當其他教師有需要時，便可登錄該平臺搜索與之相關的數據信息，獲取相應的教學資源，進行參考或應用，以此提高實驗教學水平。通過這種方式能提高教師的教學能力，實現數據的共享與合作，全面推進實驗教學的信息化發展。此外，由于部分學生在課堂上做實驗時，常常會出現數據記錄不充分、實驗現象觀察不完整的問題，這嚴重影響實驗結果的準確性。因此，在在線數據共享平臺上，教師還可以記錄所教班級的實驗教學視頻，該班級學生在課余時間，便可通過該平臺下載這些視頻，在觀看過程中了解實驗過程、觀察實驗結果、記錄實驗數據，有利于促進學生深度學習，提高學生學習效率。

（三）運用虛擬實驗軟件，提高實驗教學質量

在新高考背景下，要全面推動高中化學實驗教學的信息化發展，教師應當從虛擬化實驗入手，通過應用虛擬實驗軟件，開展高質量的教學活動，讓學生在人機互動中清晰地掌握實驗過程，準確地觀察到實驗現象以及記錄實驗數據，提高實驗教學的效率和質量[5]。

以魯科版教材為例，在學習高一化學“觀察金屬鈉及金屬鈉與水反應的現象”相關知識時，這一探究性實驗主要考查學生對“鈉與水的化學反應”知識的掌握。金屬鈉的化學性質極其活潑，在與水發生化學反應時，會釋放大量的氫氣，同時引起“燃燒”“爆炸”等現象。另外，氫氧化鈉呈強堿性，有著很強的腐蝕性，能灼燒人體的皮膚。所以，在傳統的實驗教學中，通常采取“教師做、學生看”的方式。這種方式雖然能夠避免危險類事件產生，但難以調動學生主觀能動性，不利于學生自主探究能力和實踐操作能力的發展。針對這一問題，教師便可借助虛擬實驗軟件開展實驗教學活動。在教學中，教師可先借助多媒體設備為學生播放金屬鈉與水反應的現象，采取逆向設計的教學方式，以“實驗結果”引發學生思考，設計實驗教學目標，讓學生自主實驗，完成實驗目標。在這一環節后，教師便可讓學生運用虛擬實驗軟件進行實驗。在這一環節，學生通過對虛擬實驗軟件的操作，能夠掌握基本的實驗操作技巧，能按照時間步驟依次進行實驗操作，在虛擬化的實驗中直觀地觀察到物質的變化，以及氣體釋放的視覺效果，使學生親歷實驗過程，觀察實驗現象，更好地掌握金屬鈉與水反應的基本規律。與此同時，當學生利用虛擬實驗軟件進行實驗時，該軟件還會自動提供實時數據記錄和分析的功能。運用此功能，學生可以記錄到金屬鈉與水反應的溫度變化、氣體產生量等數據，并將這些數據通過圖表的形式呈現在眼前。學生還可以通過虛擬實驗軟件提供的實驗數據的比對功能，與其他同學的實驗數據進行比較，了解同一個實驗所出現的差異性，找到其中的原因，加深對實驗原理的理解。此外，在實驗活動中，學生還可應用虛擬實驗軟件，就實驗過程進行多次重復，以及進行變量調整，觀察到不同參數下實驗結果的變化，讓學生了解不同參數對實驗結果的影響。通過這種方式，有利于培養學生科學思維能力和自主探究能力。

（四）運用遠程實驗教學，促進學生自主探究

在高中化學實驗教學的信息化發展中，遠程實驗教學的應用是有效的實踐路徑之一。這一教學方式主要是指通過網絡和虛擬實驗平臺，讓學生在課堂內外隨時隨地進行實驗操作，觀察實驗現象。這種方式打破了傳統線下實驗教學的弊端，突破了時間和空間的限制，為學生的自主學習以及自主探究提供了良好的條件與機會。

比如，在學習魯科版高一化學《微項目：探秘膨松劑——體會研究物質性質的方法和程序的使用價值》一課時，本課的目標是讓學生通過實驗的方式，結合研究物質性質的基本程序，對碳酸氫鈉作為膨松劑的作用原理進行實驗探究。在教學中，教師可先在課堂上通過虛擬軟件進行演示，為學生呈現本次實驗活動的具體內容，使學生對知識形成初步理解。在此之后，教師便可利用遠程實驗，讓學生在家中與教師共享實驗。由教師在線上平臺提供實驗視頻，學生在該平臺中遠程觀看，了解教師在做實驗時的整個過程，觀察實驗現象，記錄實驗數據。而后，由學生在家中進行實驗，由教師觀察學生的實驗情況，與學生進行交流和討論，使學生逐步了解本次實驗的主要目的。在這之后，教師可以借助遠程實驗平臺，運用動畫演示以及文字解說的方式向學生展示膨松劑的工作原理、研究方法等理論性知識，學生可在家中直接觀察到實驗的示意圖和說明，深入理解實驗原理和規律，加強學生對本節內容的掌握。通過這種方式，能夠打破傳統實驗教學的弊端，為學生提供更多自主實驗的機會。

結束語

新高考背景下，高中化學實驗教學的信息化發展是必然選擇，也是促進學生核心素養發展的關鍵舉措。在實踐中，教師應當以身作則，不斷提升自身信息素養，科學合理地將多樣化的信息技術手段應用到實驗教學中，如建立教學資源平臺、運用虛擬實驗軟件、運用遠程實驗教學等，以豐富實驗教學內容，實現實驗教學的信息化發展。

參考文獻

[1]崔立斌，張國婷，王素利，等.新高考背景下信息技術融入高中化學教學的策略[J].河北北方學院學報（社會科學版），2020，36（4）：3.

[2]程安.新舊高考制度下高中化學實驗教學分析與研究[J].名師在線，2020（15）：2.

[3]彭中菊.基于新高考背景下的高中化學教學反思與創新路徑研究[J].教師，2021（5）：64-65.

[4]張寅寅.新高考背景下高中化學實驗教學中綠色理念的滲透[J].南北橋，2019（7）：1.

[5]鄺善承.新高考背景下的高中化學實驗探究式教學策略研究[J].中外交流，2021，28（3）：670.