信息技術與高中化學實驗融合的策略

楊磊 王亞飛 曹雨

以實驗為基礎是化學學科的重要特征。傳統實驗教學方式已不能滿足學生化學學科素養的形成和發展。信息技術與高中化學實驗教學深度融合，對于培養學生自主探究、思考、實踐和綜合運用的能力極為重要。教師可采用視頻、仿真化學實驗、Flash動畫等與傳統實驗教學相融合的方式，并通過網絡平臺共享實驗過程，幫助學生了解化學實驗的動態、微觀過程，促進學生化學學科核心素養的形成和發展。

通過對高中化學新教材必修部分課程的實驗分析可知，高中化學實驗大致分為五大類，分別是：教師演示實驗、學生操作實驗、學生驗證實驗、學生探究實驗、學生設計實驗。但并不是所有的化學實驗都適合與信息技術相融合，或者替代真實實驗。

一、根據實驗特點，融合信息技術

利用信息技術不是為了省事，因此不能僅僅將信息技術替代黑板，作為呈現知識的方式。同時，作為化學學科支柱的實驗，教師也不應當僅僅采取演示方法，或者讓學生根據實驗步驟重復操作。信息技術與化學實驗的真正融合，應當是教師根據實際情況，將信息技術的不同方式應用在不同的化學實驗教學過程中。教師要根據實驗本身特點，結合學生的認知發展特點，適時做出選擇和調整，設計合適的實驗教學方案。教師采用不同的信息技術輔助教學，有助于激發學生學習化學的興趣，創設生動活潑的教學情境，幫助學生理解和掌握化學知識和技能，啟迪學生的科學思維，培養學生的科學態度和價值觀。

（一）利用信息技術激發化學學習興趣

部分化學實驗雖趣味性強或效果震撼，但限于各種原因無法在課堂進行演示，此時教師就可采用視頻形式，將這類實驗重現在學生面前，跨越時空和地域的限制，以生動形象的方式激活學生思維，讓學生參與到化學知識的探索與發現中。例如，教師視頻導課：無法親臨火箭發射現場，但是可以播放火箭發射視頻，引導學生對其中的能量轉化發起討論;無法親眼見到迪士尼煙火，但仍能從視頻中見證焰色試驗的神奇，從而探究其產生的原因。這種視頻將神奇的現象展現在學生眼前，在滿足學生好奇心的基礎上，激發學生對化學及化學實驗學習的興趣。

（二）利用信息技術規避化學實驗風險

化學實驗對于培養學生實驗探究能力、建立解決問題的思維模型、提高學生動手能力和實踐能力非常重要。但因部分實驗的操作過程過于危險或實驗用品、產物有毒，不便進行實際操作。此時，教師便可采用仿真模擬方式進行實驗。仿真化學實驗不需要傳統意義上的實驗器材，而只需要在仿真軟件的輔助下，模擬實驗條件，并通過圖像化的界面展現模擬實驗過程，從而達到模擬現實的目的，讓學生參與到設計實驗的過程中。

例如，Cl2實驗室制法要規避實驗風險。Cl2本身有毒，且整個實驗過程涉及酒精燈的使用先后問題、氣壓改變問題、儀器連接順序問題等，這些都可能會因為學生實驗操作不當而存在潛在的危險。教師可以利用Nobook化學實驗模擬軟件，讓學生自己在智慧黑板上動手，在虛擬實驗環境下完成教學實驗過程的各個環節：實驗儀器設備的選擇、實驗儀器參數設置、實驗樣品前處理、實驗裝置的動手組裝、實驗過程設計及操作、實驗現象的記錄等。學生最終將實驗過程中存在的問題和實驗結果反饋給教師。

這樣的演示實驗，既解決了在真實的氯氣制備實驗中產物有毒的問題，也避免了爆沸、倒吸等安全隱患。同時，教師讓學生全程參與到實驗的設計及操作過程，能激發學生的學習和實踐熱情，從而提高學生的自主探究能力和動手實踐水平。

（三）利用信息技術理解宏觀實驗中的微觀變化

教師在課堂教學中將傳統實驗和信息技術相融合，能幫助學生更好地探究實驗的動態過程，理解化學實驗過程中物質的微觀變化，并依據實驗現象進行抽象概括，從而對物質的性質及其變化進行一般規律性的總結，提升學生的化學學科核心素養。

例如，在雙液原電池學習中，教師可以采用Flash動畫模擬雙液原電池的工作原理。教師提問：“Zn-Cu-CuSO4雙液原電池實驗中，電極上的實驗現象是什么？”學生通過實驗探究，填寫實驗記錄單。教師適時播放動畫模擬Zn-Cu-CuSO4雙液原電池工作的微觀過程（如下圖）

教師借助模擬信息技術，將宏觀實驗和微觀動畫模擬相結合，用動畫模擬Zn-Cu-CuSO4雙液原電池實驗過程，讓學生對實驗中的電子、電流及陰陽離子流動方式有更加直觀的認識，掌握原電池工作原理的微觀過程，深刻認識到宏觀現象和微觀過程之間的聯系，強化學生的“宏微結合”意識，提高學生“宏觀辨識與微觀辨析”的化學學科核心素養。

（四）利用信息技術放大不宜觀察的實驗現象

化學實驗現象和過程可視化是促成高中學生學習方式轉變的主要途徑。教師將演示實驗用手機拍攝，同時利用“慕享”等投屏軟件，采用電腦投屏方式投放到大屏幕，使學生更清晰地觀看實驗過程，解決教師演示實驗中實驗現象不宜觀察的問題。

例如，在講到金屬鈉與乙醇反應這一性質時，由于該演示實驗現象不明顯，導致后排學生無法清楚地看到實驗現象、聽到實驗發出的聲音。為了解決這個問題，教師在實際教學過程中就可以利用智能手機，拍攝實驗過程并同時在大屏幕上投放，從而使每一個學生都能清楚地觀察到實驗現象，刺激了學生的視覺、聽覺，活躍課堂氣氛。

二、利用信息技術加強校內外聯合

教師利用信息技術不僅可以提高化學實驗教學的效率，還能優化課堂教學，提高課堂教學效率和質量。同時，教師利用信息技術可以充分實現校內外聯合，促進教與學的轉變。

一是課前自主預習。信息技術使得信息的共享便捷化，在化學實驗教學方面主要體現在：教師與學生之間，學生與學生之間都可以通過網絡便捷快速地共享資料，相互探討，分享學習經驗。例如，在課前教師可以通過互聯網，將本節實驗課所需要知識點，譬如儀器的操作、藥品的使用規范等上傳到云平臺或者學科公眾號，讓學生提前熟悉，并嘗試對實驗流程進行設計，及時通過互聯網上傳。

二是課后及時鞏固和測評反思。課后教師可以整合圖片、文字、動畫，將實驗方案和操作過程等制作成視頻，并上傳到云平臺。學生可以根據自己需要，有選擇性地觀看資料視頻進行鞏固學習。

總之，教師要在新課程標準的要求下，根據實際情況，結合教材上實驗的具體特點，采取不同的信息技術與化學實驗融合策略，將信息技術切實應用到實際教學和課外實踐中，實現兩者的真正融合，讓學生在傳統實驗和現代信息技術融合實驗的雙重支持下，進一步提升自身的自主探究能力和科學思維觀念，掌握科學探究與學習的方法。

（本文系2022年度河南省基礎教育教學研究項目“高中化學新教材實驗教學融合信息技術的研究”的成果。立項編號：JCJYC2207110021）

（本欄責編 桑 濤）