基于信息化2.0環境的初中化學實驗教學模式探究

摘要：基于信息化2.0環境創新初中化學實驗教學模式，是目前初中教育改革的重要事項。文章簡要分析了信息化2.0環境的現實內涵，并闡述了新模式的實踐意義，圍繞傳統環境下信息化教學模式的現狀與不足，歸納信息化2.0環境下新模式應用要點，通過設定素養為本改革目標、配置先進工具強化體驗、依托微課視頻攻克難點、以智慧教育平臺鼓勵自主學習、以化學實驗模擬軟件優化環境路徑，旨在確保初中化學實驗教學工作在新模式助力下提升教學質量，助力初中生良性成長。

關鍵詞：教育信息化2.0；初中化學實驗；希沃白板；微課視頻；信息技術素養

中圖分類號：G43文獻標識碼：A文章編號：1673-8918（2024）33-0114-06

教育信息化2.0是在2018年4月施行的《教育信息化2.0行動計劃》中提出的教育概念，既屬于教育信息化的一次升級，又是專用資源向大資源轉變的關鍵保障。為達成信息技術素養提升目標，教師宜在開展初中化學實驗教學工作期間，順應時代變化趨勢完善教育信息化2.0改革方案，在改善初中化學實驗教學有效性的前提下，促使教師在新模式指引下優化實驗教學環境。

一、 信息化2.0環境的現實內涵

教育信息化2.0是教育信息化發展階段的一次重大突破，基于應用融合發展向創新融合發展、信息技術應用能力培養向信息技術素養提升的轉變，意味著初中化學實驗教學工作值得在新環境下研發新模式，便于依靠新模式優化教學效果。之所以要在信息化2.0環境下研究新教學模式，主要在于新環境可以增加初中化學實驗教學課堂形式的豐富性與形象化，甚至可以清晰化放大實驗反應，學生有望留取深刻記憶。

經過對比傳統環境與信息化2.0環境下的教學模式，能夠發現教育信息化2.0在教學設計、學業評價以及學法指導上具有顯著突破。以往多以文稿設計、數字教育資源管理為主，通過在課堂上導入多媒體視頻，提升學生的信息素養。而新環境側重于打造虛實結合的學習情境，對跨學科學習活動給予個性化指導，使學生在教育信息化2.0導向開發的新模式助力下逐漸形成創新精神，從原有的量規評價、數據評價、可視化呈現方式，轉變為數據分析模型與數據分析微模型學業評價方式。這表明基于教育信息化2.0環境創新教學模式，屬于教育領域重大改革成就，具體可以利用現實場景中的應用效果，總結新模式的實踐應用步驟。

二、 基于信息化2.0環境創新初中化學實驗教學模式實踐意義

基于信息化2.0環境，創新適用于初中化學實驗教學場景的新教學模式具有深刻意義，集中表現在以下幾個方面：①提升學生信息技術素養，新模式下學生有更多機會接觸高新技術，并意識到信息技術在實驗活動中的重要性，無形中提升信息技術素養。例如在滬教版初一第四章《燃燒，燃料》課程中，教師組織學生完成“探究可燃物燃燒條件”的實驗任務時，可以利用紅磷與白磷燃燒反應微課視頻，引導學生自行摸索燃燒條件，亦能對現實生活中“白磷自燃”現象產生獨特見解，善于從科學角度剖析生活中的化學現象，繼而提高個人信息素養水平；②促進學生高效深度學習，新模式下教師可以適當降低實驗難度，因獲取教學資源的渠道更加豐富，且教學工具更為先進，促使學生能在有利條件的支撐下快速知曉實驗反應特征，繼而梳理清晰的實驗操作思路，便于在高效學習中加深對實驗內容的記憶；③增強化學實踐應用能力，教師通過新模式指導學生參與化學實驗活動，更易培養學生的自主探究思維，主動將所學知識用在實際問題解決過程中。例如在滬教版初一第七章《應用廣泛的酸、堿、鹽》課程中，教師指引學生觀察“酚酞溶液遇到堿性溶液變為紅色”化學反應時，可以在智慧教育平臺提供的豐富資源中知曉，pH值在1～2之間的廁所清潔劑以及pH值=3～4的橘子汁，pH=12～13的爐具清潔劑以及黃瓜皮等常見物品，在遇到酚酞溶液時，只有黃瓜皮和爐具清潔劑有變色反應，繼而引導學生借助該知識點篩選出生活中的堿性物品，就此鍛煉學生的實踐應用能力；④推動實驗教學創新改革，目前初中化學實驗教學期間，傾向于以信息化教學手段為學生展示化學反應，如借助多媒體設備播放錄制視頻。而教育信息化2.0環境下，可以促使實驗教學工作在現有基礎上盡快邁向新征程，從信息化教學模式向智慧環境教學模式轉變，進而加快初中教育改革速度。由此表明：信息化2.0環境下新模式的研究推廣確有深遠影響。

三、 教育信息化環境下初中化學實驗教學模式現狀不足

傳統教育環境下開發的初中化學實驗信息化教學模式，已然成為主流趨勢，隨著《中國教育現代化2035》《關于加強“三個課堂”應用的指導意見》《關于推進教育新型基礎設施建設構建高質量教育支撐體系的指導意見》《教育部基礎教育司2022年工作要點》等相關教育政策的先后頒布，初中教育工作已開始將信息化教學模式視作改革重點。然而在全面推進“互聯網+教育”融合創新發展，推動教育現代化，打造智慧教育環境背景下，信息化2.0環境下創新教學模式的實施剛好可以應對信息化教學模式缺陷，繼而依靠新模式強化教學成效。就信息化教學模式實際應用成果分析，其不足之處具體包括以下幾點：①素養提升融合度一般。信息化教學模式實則以信息技術為學生講解實驗步驟及相關注意事項，雖然該模式也強調學生信息技術素養的有效提升，但整體融合度一般，教師依舊將化學實驗教學重點放在觀察、領會實驗現象上，未真正達成素養提升教學目標；②課堂互動體驗感不強。信息化教學模式已在傳統模式之上適當調整課堂活躍度，并且利用信息化管理手段協調師生關系，然而實驗教學中仍舊存在課堂互動體驗感不強狀況，部分學生在教師所用單一性信息化教學工具下難以獲得新穎體驗，長此以往容易削弱學生的創新積極性，因而教師應在信息化2.0環境下為學生選擇多樣性且帶有科技感的教學工具，以期強化課堂互動體驗感，賦予學生充分感知實驗流程的實踐機會；③實驗難點掌握度不高。因某些化學實驗在可操作性上存在局限性，導致學生難以深度掌握實驗重難點，所以不利于發揮信息化教學模式的實踐作用。而基于信息化2.0環境開發新模式有助于解決傳統模式現存問題。比如在滬教版初一第二章《我們身邊的物質》教學環節開展“性質活潑的氧氣——實驗室制取氧氣實驗”活動時，其難點在于學生首次嘗試在實驗室制取特定物質缺乏一定經驗，容易感到迷茫。信息化教學模式導向下，教師只是以演示他人實驗步驟、標注實驗說明等方式鼓勵學生自行完成實驗，顯然容易加大實驗操作難度；④資源獲取渠道有待拓展。傳統環境下應用信息化教學模式，其薄弱處還體現在“有限資源”上，雖然教師可以通過登錄網站獲取所需資源，但集中于特定教育類資源，這一點與信息化2.0環境下“大資源的轉變”有明顯區別，若教師獲取的化學實驗教學資源較為單一，可能不利于開闊學生視野，因而更有必要依托新環境創新新模式；⑤實驗環境安全有待改善。信息化環境下對應的信息化教學模式，盡管也考慮實驗環境安全管理，但多以“視頻展示”為主，甚至直接告知學生實驗結果，如鎂條燃燒過程中存在毒氣侵害、強光刺激等危害性，盡管某些教師并不要求學生在實驗中獨立完成燃燒步驟。

根據對信息化環境下信息化教學模式的研究分析，證實基于信息化2.0環境創新教學模式是應對上述不足的關鍵保障，在初中化學實驗教學模式創新改革中應用教育信息化2.0顯然具有重要價值，因而應明確新模式實際應用路徑，促使在新模式支持下，初中化學實驗教學工作盡快達到預期效果。

四、 基于信息化2.0環境創新初中化學實驗教學模式的實踐路徑

關于信息化2.0環境下初中化學實驗新教學模式的應用研究，主要按照目標→工具→課堂內容→實驗平臺→操作環境的順序加以改進，便于新模式成為初中生提高實驗效率、深刻理解實驗知識點的關鍵依托，同時也能為信息化教學模式的升級改造奠定堅實基礎，助力初中生在良好的信息化2.0教學條件下獲得顯著的學習成果。

（一）設定素養為本改革目標

信息化2.0環境下創新教學模式，應先行設定“素養為本”教學目標，以往傾向于培養學生的信息技術實踐應用能力，而今應鞏固提升信息技術素養的重要地位。首先，教師在應用新模式時，應先明確“為什么開展實驗教學活動”和“在實驗教學活動中教什么”兩項內容。前者早在新時代教育理念中強調“為落實立德樹人任務開展化學實驗”，這就表明在化學實驗教學期間，應運用新模式滲透德育理念，包括在實驗中引導學生尊重他人實驗結果，激勵學生在實驗失敗中總結經驗，形成嚴謹且不氣餒的實驗精神，以便通過化學實驗塑造初中生完善的品格，始終堅守“以人為本”的教學立場。后者要求教師在化學實驗教學期間，同步教授學生豐富的化學知識和實驗思維，最終將實驗中養成的思維習慣延伸至現實環境中；其次，教師在確定好新模式的教學重點后，還應權衡好信息化2.0新模式中教學任務、教學情境、教學活動、教學評價與教學目標的遞進關系，無論是為學生開設“探究酸堿反應特征”還是“制取特定物質”實驗活動，都應當以促進學生信息技術素養為教學重點；最后，教師還要引領學生在實驗中形成質疑意識，正如金屬物質與酸性溶液的置換反應，當金屬量變化或金屬材質變化時，是否會影響反應強度等，教師可以鼓勵學生對個人在實驗中的不解展開探討，便于學生以提問、質疑等方式鍛煉自身信息技術應用能力，并在生活中找到解答實驗疑惑的途徑。

例如在上述提到的“酚酞溶液遇堿變紅”化學實驗中，教師以新模式落實實驗教學內容時，可以鼓勵學生通過觀察浸泡酚酞溶液的干燥濾紙在氫氧化鈉、氯化鈉及稀鹽酸溶液中的變化特征，提出“干燥濾紙為什么在接觸氫氧化鈉溶液后有變色反應？”“是否能夠找到其他可替代變色溶液？”等問題，以此確保學生在教師的指導下，敢于創新實驗細節。而且在“燃燒條件”實驗活動中，教師可以利用80℃熱水、20℃冷水以及白磷、紅磷在不同水杯中的放置位置等差異性條件，鼓勵學生從中思考白磷與紅磷的著火點情況，以便從中自行歸納燃燒時應滿足一定條件才能引發白磷燃燒結果。當教師能夠在化學實驗教學課堂上體現出素養提升重要性時，信息化2.0的應用有望取得顯著成效，立足“素養為本”目標創設培養化學思維的教學情境，更容易在傳統模式（信息化教學模式）之上實現有力突破。經過教師對新模式的有效引進，初中生將有更大可能性成長為高素養人才，在今后運用先進信息技術時，也能繼續保持端正的實驗態度審視信息化2.0環境下信息技術進步的利弊關系。

（二）配置先進工具強化體驗

信息化2.0環境下開發的新模式相比信息化教學模式，在教學工具上有所改變，不僅僅局限于教學工具的科技水平上，而且在工具種類上也有改變，經由先進工具的助力，可以增強學生在化學實驗活動中的互動體驗感，從而將學生立足于課堂主體地位上，擺脫教師牽引束縛。此處列舉兩種應用效果較好且推廣性較強的教學工具：

其一，希沃白板。希沃白板本身具有輔助教師高效備課功能，且能夠支持區域錄制、教學視頻素材制作、信息編輯、資源上傳等教學行為，同時配有自定義授課工具，保證教師通過希沃白板可以切實展現出獨特的授課風格。一般情況下，希沃白板實際應用中包含“云課件”“課件庫”“云課堂”“我的學校”等界面，教師可以按照初中化學實驗主題自行采集教學資源，或根據學情自行設計課件。經過希沃白板的合理應用有望打造“智慧實驗課堂”。例如在上文提到的“燃燒的條件”相關內容中，學生只能在課堂上通過演示白磷燃燒或其他物質燃燒步驟，以對比分析、肉眼觀察等方法記錄實驗現象。但對其他物質顯然無法在一堂課上全部演示，若教師能夠合理應用希沃白板，可直觀地為學生演示“建筑爆炸現場燃燒物變化特點”，從而細致分析生活中可燃物的危害性，并讓學生知曉建筑起火原因，以便于在現實場景中不僅可以立即根據可燃物火焰顏色區分物質性質，還能快速采取《破壞燃燒條件》的手段進行消防滅火，這對學生素養提升亦有促進作用。此外還可在初一第二章《自然界中的水》實驗中，以操作希沃白板的方式了解水資源污染原因，并以化學元素降解作用找到水資源保護方法。經過有效推廣希沃白板，教師更易在信息化2.0環境下及早依靠新模式增強實驗操作互動性。

其二，智能黑板。信息化環境與信息化2.0環境下開發的教學模式，前者只是將信息技術融入實驗課堂上，基本未對傳統教學配置進行更新，而后者可以利用智能黑板促進創新融合發展。所謂智能黑板實則是指“電子化黑板”，不再單純以信息顯示作用為主，而是可以通過連接HOHO軟件共享實驗資源，同時還具備信息在線和錄制功能，可供師生隨時調用、錄制視頻，實現對實驗步驟的回顧性分析，這樣更容易加深學生的記憶。特別是在實驗失敗或操作步驟不規范情況下，教師可以隨時在智能黑板上校對實驗細節，而且連接軟件后還可促進實驗教學活動與化學習題訓練活動的有效融合，真正改善學生實驗過程中化學知識的應用技能。經過上述先進工具的引進，初中化學實驗教學工作剛好可以滿足教育信息化2.0模式實施需求，值得引起教師的高度重視。

（三）依托微課視頻攻克難點

在信息化2.0環境下，可以通過多種形式進行初中化學實驗教學，利用先進的技術手段、豐富的數字教育資源，構建智慧教學環境，改變教學與教研方式。將微課應用于初中化學實驗教學，利用視頻、動畫，針對重點、難點問題進行細致的講解，進而幫助學生理解和掌握相關知識點。微課視頻可以作為學生的學習資源，能夠滿足其自主學習、探究的需求。在初中化學實驗教學中，學生難以理解抽象的化學知識，對各類化學反應現象的認知較為淺顯。微課視頻在實驗教學中的應用主要有：在視頻中演示各種化學實驗反應現象，詳細講解每個實驗步驟，強調實驗操作中的注意事項，結合實驗結果，說明實驗原理。利用微課視頻進行化學實驗教學，無須重復進行實驗操作，可以有效提高教學效率。學生能夠根據自身的情況，在不同層次、難度的微課視頻里進行選擇，滿足個性化的學習需求。除化學實驗教學課堂外，學生還可以利用微課視頻進行課前預習、課后復習。與此同時，微課視頻的應用，可以實現對教材內容的拓展、延伸，呈現出多種多樣的化學實驗現象，有助于增加學習的趣味性，激發學生的學習熱情。

在化學實驗教學中，涉及微觀粒子運動和變化、化學鍵和分子結構等抽象的概念時，學生往往難以理解。利用微課視頻，能夠利用三維模型、動態模型進行展示，降低理解難度。視頻動畫可以形象、生動地呈現出化學反應過程，分解實驗過程。在微課視頻中講解化學實驗難點知識時，通過解析典型習題，可引導學生尋找解題思路，從中歸納、總結知識點，進而掌握解題技巧。在設計微課視頻時，應圍繞著某一個知識點，展現與之相關的各類化學實驗現象。

例如在《奇妙的二氧化碳》教學中，結合二氧化碳相關知識，合理設計微課。可在微課視頻中針對重點、難點問題進行細致化講解，展示與之相關的化學實驗現象，并與日常生活聯系起來。在觀看微課視頻的過程中，學生可以根據二氧化碳在不同環境中的變化，了解其物理性質、化學性質，從中學習和掌握二氧化碳的制備和收集方法。同時與植物的光合作用、碳酸飲料、溫室效應、化工產品聯系起來，讓學生了解二氧化碳的用途，正確認識二氧化碳與自然、人類的關系。在初中化學實驗教學中，可以依托微課視頻，幫助學生攻克學習難點，這在提高課堂效率、提升教學質量方面有著積極的影響。教師在設計與制作微課的過程中，需要對重點、難點進行總結，確定教學目標，進而對視頻內容進行策劃、組織、制作。應用微課進行教學的過程中，關注學生的反應和反饋，結合考試成績、調查問卷結果，對微課教學成效進行評估，從中總結經驗，及時對缺點、不足進行改進。

（四）以智慧教育平臺鼓勵自主學習

信息化2.0環境下還研發出了先進的智慧教育平臺，不僅可以增加教學資源的豐富度，還能激發學生自主學習精神，更易達成跨學科學習目的。最為關鍵的是，依靠智慧教育平臺實現自主學習，還能適當增強實驗活動的可操作性。

通常常見的智慧教育平臺包括“國家智慧教育公共服務平臺”“國家中小學智慧教育平臺”等，師生可以直接在平臺界面內獲取多樣性資源。例如在“國家中小學智慧教育平臺”中設有“學段”“學科”“版本”等分類說明，師生均可從中按照個人需求自由選擇相關資源。特別是其中收錄的“實驗教學說課”“實驗教學精品課”等，可供教師快速掌握信息化2.0環境下創新教學模式的技巧，進而加快新模式轉變速度。

以上文列舉《奇妙的二氧化碳》課例為主，教師可以借助上述提到的智慧教育平臺，從中分享“二氧化碳制堿”“二氧化碳淬火”“二氧化碳制作氣體肥料”“干冰降雨”“二氧化碳填充汽水”等相關視頻，將原本局限于實驗室內觀察二氧化碳變化特征拓展到現實環境中。而且教師經過對多行業二氧化碳有關資料的采集，引導學生自行掌握二氧化碳實驗操作具體要點。相比直接告訴學生要注意實驗儀器氣密性檢查、注意氣體倒入速度等事項，此種依托智慧教育平臺汲取豐富資源的實驗教學模式，明顯具有具象化實驗效果。另外，在引導學生在實驗操作中關注二氧化碳氣體加熱反應時，教師在智慧教育平臺助力下，還能同步展示二氧化碳與水的化學方程式變化情況，在轉化為碳酸后，遇熱后能夠被分解為二氧化碳，這也是現實生活中汽水瓶遇熱爆炸的主要原因。因智慧教育平臺具有較強的自主選擇性，且內有豐富資源，所以教師可以引導學生根據個人在實驗操作中的不解以及實驗操作感想，主動搜索感興趣的資料，繼而打破傳統模式下被動按照教師指示完成實驗任務的束縛，將化學實驗活動聚焦于智慧教育平臺上。例如獨立學習國家中小學智慧教育平臺展示的“走進化學實驗室”“物質的變化和性質”“化學是一門以實驗為基礎的科學”視頻，甚至還可用于對空氣中“氧氣”物質變化狀態的研究，獲取“制取氧氣”“我們周圍的空氣”所需資源。需注意的是：教師運用智慧教育平臺時，應提前配備好智慧教育平臺應用設施，包括網絡設施、平臺應用載體等，若初中院校資金條件允許，還可盡量為每位學生配置自由登錄智慧教育平臺的平板或計算機設備，以此助力初中化學實驗教學應用新教學模式獲得可靠保障。

（五）以化學實驗模擬軟件優化環境

教師除了在實驗教學中以智慧教育平臺創新教學模式外，還應當優選化學實驗模擬軟件。化學實驗模擬軟件在實驗操作中可代替學生直接接觸危險物，所以有利于維護實驗環境安全性。出于對學生身體健康的考慮，基于信息化2.0環境創新教學模式時，需要以軟件消除實驗操作安全隱患。

例如在滬教版初中化學第九章《化學與社會發展》中，關于《化學與材料》章節下“表面活性劑”實驗，因某些表面活性劑獲取難度較大，且在學校實驗室內可操作性較差，同時物質呈現的化學反應較為微觀。因此教師可以在實驗中使用Packmol軟件和Avogadro2.0軟件，經過對分子數、二氧化硅納米成分的模擬分析，能從中獲得模擬量，從而在分解表面活性劑期間，可從物質配制、固液分離表現中快速觀察到細微變化。同時，還可借助Gromacs軟件模擬分子動力學變化特征。由于化學實驗教學中涉及分子結構、物質形態等知識點的實驗內容相對復雜，因此若能通過模擬軟件演示實驗流程，能保證學生在相對安全的環境下高效完成實驗任務。

根據有關研究，在初中化學實驗教學新模式應用期間，適用性較強的軟件有“chemist虛擬化學實驗室”“燒杯化學實驗室”“化學實驗室虛擬實驗”“化學實驗寶典”等軟件。另外，在信息化2.0環境下為引領學生深刻記憶實驗教學中涉及的化學知識點，教師還可以推薦學生使用“初中化學大全”軟件，該軟件中收錄了初中化學實驗所有相關方程式，如制取氧氣實驗中高錳酸鉀加熱后分解為錳酸鉀、氧化錳、氧氣；氯酸鉀分解為氯化鉀和氧氣等。相比學生刻意采用書寫方式記憶化學反應原理，此種對照實驗步驟關注實驗物質變化情況的方式，明顯可以降低學生在實驗操作中的實踐難度。

于初中化學實驗教學中以軟件創新信息化2.0教學模式，還可以應用“燒杯化學課堂”軟件，該軟件涵蓋化學反應原理、物質結構、化學物質的性質與變化以及化學實驗等重要內容，學生通過自行登錄軟件，可以隨時從軟件中查找化學實驗知識點。而且利用該軟件可以妥善處理線下實驗安全問題，其中每一項實驗動作都可以在模擬場景中展示最真實的實驗反應，尤其在使用稀鹽酸、氫氧化鈉等酸堿溶液時，能更精準地調節溶液酸堿度，督促學生以嚴謹態度減小實驗操作誤差。最為關鍵的是，信息化2.0環境下依靠模擬軟件創新教學模式還可以打消學生對化學實驗的畏懼，并在軟件操作過程中積攢經驗，隨即保證其在實驗室內實驗期間擁有更高的熟練度，提升實驗環境安全等級。

五、 結論

綜上所述，基于信息化2.0環境創新初中化學實驗教學模式，主要為了進一步提升學生的信息技術素養，促進高效深度學習，有效增強化學實踐應用能力，同時有利于推動實驗教學創新改革。傳統環境下的信息化教學模式顯然在素養提升融合度、課堂互動體驗感、實驗難點掌握度、資源獲取渠道、實驗環境安全等部分存在不足，要想彰顯新模式的實踐價值，應從設定素養為本教學目標、利用先進教學工具、微課視頻、智慧教育平臺、化學實驗模擬軟件等方面著手，保障教學質量。

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作者簡介：張玉萍（1983～），女，漢族，福建南安人，福建省南安市南星中學，研究方向：化學教學。