摘 要：通過分析信息技術對初中化學實驗教學的設計、實施和對學生學習的影響，展示信息技術如何為初中化學實驗教學帶來新的活力和可能性。討論了當前初中化學實驗教學存在的問題，探究基于信息技術的初中化學實驗教學設計與應用，并驗證其可行性和有效性，旨在為初中化學實驗教學的創新與發展提供支持。

關鍵詞：信息技術；初中化學實驗；虛擬仿真實驗技術；人工智能

作者簡介：韋克偉（1971—），男，廣西壯族自治區百色市隆林各族自治縣第二中學。

在現代教育背景下，信息技術與學科教學的深度融合成為推動教育創新的重要手段。初中化學實驗教學作為培養學生實踐操作能力、觀察分析能力和科學探究精神的關鍵環節，其信息化改革尤為重要。信息技術為化學實驗教學提供了豐富多樣的教學手段和工具，帶來了前所未有的變革。在傳統的化學實驗教學中，教師往往依賴于有限的實驗器材和試劑，通過演示實驗或學生分組實驗的方式進行教學。這種方式受到實驗條件、安全性和時間限制等多方面因素的影響，難以充分滿足學生的學習需求。而信息技術的引入，如同為化學實驗教學打開了一扇新的大門，使得實驗教學更加生動、直觀和高效。

一、當前初中化學實驗教學存在的問題

（一）實驗設備不完善

實驗設備是實驗教學的基礎，但目前一些初中學校的化學實驗設備不夠完善，直接影響了實驗教學的效果。老舊的設備可能導致實驗結果不準確，而且無法滿足現代化實驗教學的需求。設備數量不足則會使學生無法及時使用所需器材，從而影響實驗的進度和效果。另外，實驗設備如果沒有得到適當的維護和保養，容易出現故障，增加實驗安全風險。

（二）實驗教學方法單一

有的教師在進行化學實驗教學時，采用的方法過于單一，缺乏創新和變化，沒有構建起與理論教學體系相適應的實踐教學體系。傳統化學實驗教學經常是教師按照教材逐步講解實驗原理、操作步驟、預期結果等，之后學生按照教師的講解及教材的步驟來做，不會主動思考問題，更不用說自己尋找解決問題的方法，他們的創新能力在這種情況下無法得到有效提升［1］。另外，部分教師未能充分利用現代技術手段（如虛擬仿真實驗、在線教學）來豐富實驗教學的方法和手段，也未能關注不同學生的不同學習需求和個體差異，采用統一的教學方式，使得教學無法滿足學生的發展需求。

（三）學生實驗操作能力差

一些教師過于注重理論教學，導致學生實際操作的機會較少，影響學生的實踐技能發展［2］。再加上實驗設施不完善、教學方法單一等問題的影響，一些學生的實驗操作能力較差。如果教師沒有給予足夠的指導，他們可能會在實驗過程中迷失方向，不知道如何操作或不能理解實驗內容。

二、基于信息技術的初中化學實驗教學設計

基于信息技術的初中化學實驗教學體系是一個充滿創新活力的教學體系，它以學生的需求和興趣為出發點，注重實踐與創新，倡導信息技術與教學的融合，旨在為學生提供更加科學、有效的實驗教學環境。在這個環境中，學生們可以充分發揮自己的主體作用，積極參與到實驗中，感受化學的無窮魅力，培養自己的實踐能力和創新精神。在信息技術的助力下，他們能享受豐富多樣的學習資源，獲得更加良好的學習體驗。下面著重探討基于信息技術的初中化學實驗教學方法設計。

（一）應用多媒體技術

多媒體以其豐富多彩的形式和直觀生動的特點，讓化學實驗教學煥發光彩。教師巧妙地運用多媒體課件、視頻等教學資源，能將枯燥的實驗知識轉化為生動有趣的視覺盛宴。學生們在輕松愉悅的氛圍中感受化學實驗的無窮魅力，積極參與，主動探究，學習熱情被極大地激發出來［3］，最終實現化學實驗教學效果的顯著提升。

在“氧氣的制取和性質”實驗教學中，教師可以制作一個多媒體課件，將知識點以生動有趣的方式呈現出來，使學生更好地理解實驗原理和操作步驟。例如，在課件中展示氧氣制取的化學反應式時，可以用動畫來展示反應過程中原子的運動、變化和重新組合形成新的物質的過程。這種視覺呈現方式可以幫助學生更好地理解反應過程，使他們能夠更清晰地看到化學反應的微觀機制。化學反應式是抽象的符號系統，對于初學者來說可能難以理解，而通過動畫，這些符號可以被賦予實際形象，學生可以看到每個符號所代表的原子的具體行為和相互作用。此外，動畫還可以強調化學反應的關鍵步驟和要點。教師可以通過控制動畫的播放速度，詳細展示反應過程中的重要階段，強調重要的知識點，讓學生更好地掌握反應的本質和要點。最后，動畫是一種有趣的教學資源，它可以吸引學生的注意力并激發他們的好奇心，進而提高學生的學習興趣和課堂參與度。

（二）應用虛擬仿真實驗技術

虛擬仿真實驗技術如同一座神奇的橋梁，連接著理論與實踐。它是一種通過計算機模擬真實世界的技術，旨在模擬和復制真實世界中的情況和事件。這種技術通常用于科學研究、教育、培訓等領域，可以幫助研究人員和學生在安全的環境中測試和驗證各種假設和理論［4］。虛擬仿真實驗技術可以通過創建三維模型和場景，模擬各種物理現象和化學反應等，幫助用戶更好地理解和掌握相關知識。通過計算機模擬真實的實驗環境和操作過程，學生們仿佛身臨其境。這種新穎的教學方式，不僅能有效地彌補實驗條件的不足，還為學生們提供了更為廣闊的實踐舞臺。

在進行“燃燒的條件”實驗教學時，教師可以使用虛擬仿真實驗技術來模擬真實的燃燒環境。例如，學生在計算機上進入一個虛擬的實驗室，其中包含各種必要的設備和材料，如蠟燭、火柴、燃料等。在虛擬環境中，學生可以進行各種燃燒實驗，無須擔心真實環境中的安全問題。學生可以嘗試不同的燃料組合、調整溫度、改變氧氣濃度等，觀察這些變化如何影響燃燒過程。虛擬仿真系統可以實時記錄實驗中的各種數據，如溫度、火焰顏色、煙霧濃度等。學生可以根據這些數據來分析實驗結果，從而更深入地理解燃燒的條件和過程。如果學生想重新進行實驗或查看實驗的某個特定階段，他們可以回放實驗，這有助于他們更好地理解實驗的細節和過程［5］。虛擬仿真系統還可以自動評估學生的實驗操作和結果，并提供反饋和建議。教師可以通過這些數據了解學生的學習狀況，進行有針對性的指導。另外，利用虛擬仿真實驗技術，教師還可以模擬一些在真實環境中難以實現或具有高風險的實驗。例如，學生可以在虛擬環境中進行大規模的燃燒實驗，觀察大規模燃燒的特點和影響。

（三）應用增強現實（AR）和虛擬現實（VR）技術

增強現實（AR）和虛擬現實（VR）技術可以進一步提升化學實驗教學的沉浸感和互動性，使學生更加深入地理解和掌握化學知識。

首先，AR技術可以通過手機、平板電腦等設備，將表示化學分子、化學反應等的圖像直接呈現在真實的實驗臺上或實驗容器上，通過添加注釋、播放動畫等形式，解釋化學反應的原理和過程。其次，VR技術可以提供沉浸式體驗。通過戴上VR設備，學生可以進入一個完全虛擬的化學實驗室，在其中進行各種實驗操作。這種身臨其境的感覺能夠讓學生更加專注地投入實驗，增強對實驗過程的理解。同時，VR技術還可以模擬一些在真實環境中難以實現或具有危險性的實驗，例如高溫、高壓、放射性環境等［6］。此外，VR和AR技術還可以提供互動式的實驗體驗。學生可以通過手柄、手套等設備，在虛擬環境中進行操作，與虛擬的化學物質進行互動。學生還可以通過這些技術進行協作式學習，共同完成一些復雜的化學實驗，培養團隊合作精神。

（四）應用人工智能（AI）和大數據技術

在教學方法的運用上，教師要注重因材施教，進行個性化教學。根據學生的不同特點和需求，采用靈活多樣的教學方法和手段。對于基礎較好的學生，鼓勵他們進行更深入的探究和創新；對于基礎較薄弱的學生，則給予更多的指導和幫助，使他們能夠逐步提高自己的學習能力和水平。人工智能（AI）和大數據技術的應用為化學實驗教學帶來了革命性的變化，它們能夠幫助教師精準地分析學生的學習情況，提供個性化的教學建議，從而提升教學效果和學生的學習體驗。

AI技術可以自動分析學生大量的實驗數據，從中提取有用的信息，以更好地反映學生的學習情況。通過分析學生在虛擬實驗中的操作數據，AI可以判斷學生對實驗原理、步驟和操作的理解程度，從而為教師提供精準的教學反饋。這種反饋可以幫助教師識別學生在哪些方面存在困難，進行有針對性的教學［7］。AI技術還可以通過分析學生的學習數據和表現，評估學生的學習需求和能力水平，從而為他們推薦合適的實驗方案。這種個性化教學可以幫助每個學生發揮他們的潛力，取得更好的學習效果。此外，大數據技術可以整合不同來源的學習數據，通過分析學生在虛擬實驗、課堂表現、作業完成情況等多方面的數據，揭示學生的學習習慣、能力特點和進步趨勢，形成全面的學生畫像。這種全面分析可以為教師提供更加精準的學情數據，使教師更好地給學生提供個性化的指導和支持。

三、實施效果

為了驗證基于信息技術的初中化學實驗教學方案的有效性和可行性，本研究選取了一個初中班級（九年級）作為實驗班，按照設計方案進行實驗教學實踐，選取另一個班級作為對照班，按照傳統方法進行實驗教學。經過一個學期的實驗，結果表明，與傳統的實驗教學相比，基于信息技術的實驗教學方案在提高學生的實驗技能和科學素養方面取得了更顯著的效果。

在實驗班，信息技術深刻地影響著初中化學實驗教學的每一個環節。課堂上，教師不再僅僅是知識的傳遞者，還變成了學生學習路上的引路人。通過多媒體展示、虛擬實驗等先進手段，化學實驗的奧秘以直觀、生動的方式展現在學生面前。學生們仿佛置身于一個充滿奇幻色彩的化學世界，每一個分子、每一個反應都仿佛觸手可及。這種變革不僅體現在教學方式上，更深深滲透在學生的學習體驗之中。曾經枯燥無味的理論知識，在信息技術的加持下變得趣味橫生。學生們可以通過電腦模擬實驗，親手操控反應條件，觀察實驗現象的變化，這種互動式的學習方式大大提高了他們的學習興趣［8］。更重要的是，信息技術為學生們提供了自主學習與探究學習的廣闊平臺。他們可以在課后利用網絡資源進行深入研究，與老師、同學在線交流心得，甚至在家中也能通過虛擬實驗室進行實踐操作。

信息技術在初中化學實驗教學中的應用，不僅僅是為了讓課堂變得更加有趣，還是為了培養學生的實驗技能和實踐能力。通過虛擬實驗，學生可以在安全的環境下反復練習，直至熟練掌握每一個操作步驟［9］。而當他們真正走進實驗室時，便會發現之前所學的知識和技能都能得到很好的應用。信息技術還為學生提供了更多實踐機會。例如，通過參與在線化學競賽、加入線上化學興趣小組等方式，學生可以與來自全國各地的同好一起探討化學問題，分享實驗心得，從而不斷拓展自己的視野和知識面。

結語

信息技術在初中化學實驗教學中的應用具有深遠的影響。對比分析發現，在接受基于信息技術的化學實驗教學后，學生的學習興趣、理解能力和實踐操作能力都有了顯著的提升。這種提升并非偶然，而是信息技術與教學緊密結合后的必然結果。未來，隨著科技的不斷進步和教育理念的不斷更新，信息技術與教學的融合將會更加緊密、更加自然，在這種趨勢下，初中化學實驗教學的明天將更加美好。

［參考文獻］

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