信息技術(shù)在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

摘要：實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高中化學(xué)教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。教師通過開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能啟發(fā)學(xué)生思維，深化學(xué)生對所學(xué)知識的理解，有助于培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。本文對信息技術(shù)在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行研究，通過對信息技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行分析，從課前預(yù)習(xí)、課中實(shí)驗(yàn)及課后總結(jié)等方面提出了相應(yīng)的教學(xué)策略，以充分發(fā)揮信息技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的高效開展提供助力。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù)；高中化學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版 2020 年修訂）》指出，化學(xué)教師應(yīng)積極探索現(xiàn)代信息技術(shù)與化學(xué)實(shí)驗(yàn)的融合策略，并應(yīng)用計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)，從而拓寬學(xué)生視野，促進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的高效開展。需要注意的是，信息技術(shù)不能完全替代真實(shí)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，這就要求化學(xué)教師及時轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，結(jié)合實(shí)際需求制定相應(yīng)的教學(xué)策略，從而充分發(fā)揮信息技術(shù)的效用，創(chuàng)設(shè)符合學(xué)生需求的實(shí)驗(yàn)情境，為學(xué)生的全面發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

一、信息技術(shù)對高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性

（一）有助于打破傳統(tǒng)教學(xué)模式的局限性

從以往的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)來看，信息技術(shù)在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用能夠有效打破傳統(tǒng)教學(xué)模式的限制，如課堂時間、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及藥品等，有助于推進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的高效開展[1]。同時，教師還可以借助信息技術(shù)開展虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)，讓學(xué)生反復(fù)觀看并學(xué)習(xí)。這種教學(xué)模式不僅有助于顯著提升學(xué)生對實(shí)驗(yàn)過程的理解和掌握程度，還能突破傳統(tǒng)教學(xué)模式中的時空限制，從而為學(xué)生創(chuàng)設(shè)個性化的學(xué)習(xí)環(huán)境，為學(xué)生后續(xù)的學(xué)習(xí)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（二）有助于提升教學(xué)質(zhì)量信息技術(shù)的應(yīng)用

對高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的提升有著重要的促進(jìn)作用，具體體現(xiàn)在以下幾方面：第一，化學(xué)學(xué)科涉及的物質(zhì)、元素等大多以微觀形式存在，很難通過肉眼準(zhǔn)確識別。而在信息技術(shù)的支持下，教師可引入動畫、視頻等教學(xué)資源，將這些知識點(diǎn)以更加直觀的方式呈現(xiàn)出來，以便學(xué)生清晰觀察原子、分子等微觀物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，有助于深化學(xué)生對知識的理解[2]。第二，教師可應(yīng)用信息技術(shù)創(chuàng)設(shè)虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，讓學(xué)生獲得身臨其境的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。這不僅可以提高實(shí)驗(yàn)的趣味性，還能吸引學(xué)生主動投入實(shí)驗(yàn)探究中，對實(shí)驗(yàn)教學(xué)的高效開展有著重要的影響。

（三）有助于提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性

高中化學(xué)學(xué)習(xí)中涉及的實(shí)驗(yàn)相對復(fù)雜，且難度較高，一旦發(fā)生誤操作，不僅會導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗，還可能引發(fā)安全事故。同時，部分高中生對化學(xué)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識存在偏差，認(rèn)為所有的化學(xué)實(shí)驗(yàn)都很難學(xué)，這在一定程度上打擊了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性[3]。

針對以上問題，教師可在實(shí)驗(yàn)開始前，先在學(xué)習(xí)平臺中上傳本次實(shí)驗(yàn)的原理、要求及注意事項(xiàng)，再帶領(lǐng)學(xué)生使用多媒體設(shè)備開展模擬實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生獲得實(shí)驗(yàn)成功的成就感，這對學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)有著積極的促進(jìn)作用。

二、信息技術(shù)在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

（一）借助信息技術(shù)做好教學(xué)準(zhǔn)備

1.實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

在信息化背景下，教師可應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂模式優(yōu)化課堂導(dǎo)入，在此基礎(chǔ)上創(chuàng)設(shè)良好的課堂教學(xué)環(huán)境，為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)提供助力。首先，教師可為學(xué)生提供微課視頻、電子教學(xué)資源等預(yù)習(xí)材料，讓學(xué)生提前對本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容有所了解，并記錄預(yù)習(xí)過程中產(chǎn)生的疑惑、問題等，為后續(xù)的課堂深入探究做好準(zhǔn)備[4]。其次，教師設(shè)計(jì)互動式提問環(huán)節(jié)或準(zhǔn)備課前測驗(yàn)，檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，以此作為調(diào)整后續(xù)教學(xué)方案的依據(jù)。

例如，在開展人教版必修第一冊“實(shí)驗(yàn)活動1：配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液”課程教學(xué)時，教師可提前在學(xué)習(xí)平臺中發(fā)布如下問題：“使用膽礬配置1L 0.1 1mol·L-1的CuSO4溶液，正確的做法是什么？”通過課前預(yù)習(xí)，大部分學(xué)生都已能夠回答此問題：可先取25g膽礬溶于少量水中，再將溶液稀釋到1L，即可得到目標(biāo)溶液。這道題考查學(xué)生對溶液配制原理的理解，以及對實(shí)驗(yàn)步驟的掌握。考察的過程能夠強(qiáng)化學(xué)生對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的了解，有助于推動后續(xù)實(shí)驗(yàn)的順利開展。隨后，教師可根據(jù)本節(jié)課主題“如何配置100mL 1mol·L-1的NaCL溶液？”，借助信息技術(shù)開展實(shí)驗(yàn)。首先，教師帶領(lǐng)學(xué)生計(jì)算本次實(shí)驗(yàn)所需NaCL的質(zhì)量m（NaCL）=0.5mol·L-1×0.1L×58.5g·mol-1=2.925g。隨后，為學(xué)生播放實(shí)驗(yàn)視頻。通過視頻演示稱量、溶解、搖勻等操作過程及其細(xì)節(jié)，讓學(xué)生對實(shí)驗(yàn)步驟有全面的了解。其次，教師可從實(shí)驗(yàn)過程出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生主動發(fā)表對實(shí)驗(yàn)過程的心得體會，針對其中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的解決方案，從而提高學(xué)生的思考水平，激發(fā)學(xué)生的探究欲望。最后，教師還可以讓學(xué)生使用模擬實(shí)驗(yàn)軟件自行開展虛擬實(shí)驗(yàn)操作，從而加深其對實(shí)驗(yàn)步驟及原理的理解。

由此，在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式下，學(xué)生不僅能提前了解并掌握課程內(nèi)容，還能在與其他同學(xué)的互動探究中養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，有助于提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能水平。這種教學(xué)方式既可以推進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的高效開展，也能通過對信息技術(shù)有效應(yīng)用培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，從而為學(xué)生以后的學(xué)習(xí)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

2.優(yōu)化課前導(dǎo)入，完善知識體系

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的導(dǎo)入環(huán)節(jié)，教師可對導(dǎo)入內(nèi)容實(shí)施可視化設(shè)計(jì)，以降低新知識的理解難度，幫助學(xué)生高效構(gòu)建知識體系。具體來說，教師可應(yīng)用視頻、音頻等教學(xué)資源，將化學(xué)原理、概念等直觀地展現(xiàn)出來，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時，教師還可以通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺和教學(xué)軟件，構(gòu)建層次化的教學(xué)模塊，即時追蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)展，滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，這同樣有助于推動化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利實(shí)施。

以人教版必修第一冊“鐵及其化合物”課程教學(xué)為例，本節(jié)課需要學(xué)生通過學(xué)習(xí)掌握變價元素間的轉(zhuǎn)換，能夠用化學(xué)方程式或離子方程式表示鐵的氧化物及氫氧化物的化學(xué)性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)對學(xué)生化學(xué)觀念的有效培養(yǎng)。在課前導(dǎo)入環(huán)節(jié)，教師可通過多媒體軟件向?qū)W生展示紅磚和青磚的圖片（如圖1所示），并向?qū)W生介紹兩種磚的聯(lián)系與區(qū)別：這兩種材料均含有鐵的氧化物，但實(shí)際組成材料有所不同，青磚的材料屬于高溫下三價鐵還原成二價鐵形成的氧化亞鐵，紅磚的材料屬于在出窯前不加水形成的三價鐵氧化物。

隨后，教師借助信息技術(shù)創(chuàng)設(shè)互動性實(shí)驗(yàn)環(huán)境，帶領(lǐng)學(xué)生通過模擬實(shí)驗(yàn)共同探究鐵的氫氧化物的性質(zhì)。如向FeCL3溶液中滴加NaOH溶液，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，判斷該現(xiàn)象出現(xiàn)的原因及其反應(yīng)原理。從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來看，溶液中會逐漸出現(xiàn)紅褐色沉淀，原因在于鐵離子與氫氧根離子反應(yīng)生成了氫氧化鐵并發(fā)生了沉淀現(xiàn)象，反應(yīng)式是Fe3++3OH-=Fe（OH）3↓。

這種教學(xué)方式有效激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生在模擬實(shí)驗(yàn)中對氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生了更深入的理解，有助于發(fā)揮課前導(dǎo)入對學(xué)生學(xué)習(xí)的促進(jìn)作用，達(dá)到提升教學(xué)質(zhì)量和效率的目標(biāo)。

（二）借助信息技術(shù)拓展實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

1.應(yīng)用投影設(shè)備，開展演示實(shí)驗(yàn)

演示教學(xué)是化學(xué)教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。從實(shí)際教學(xué)效果來看，演示實(shí)驗(yàn)的根本目的在于讓學(xué)生對各實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)、操作步驟及反應(yīng)現(xiàn)象進(jìn)行直接觀察，進(jìn)而根據(jù)觀察結(jié)果形成理性認(rèn)識，有助于培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的高效開展提供助力。在此過程中，教師可利用投影設(shè)備將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行放大處理，彌補(bǔ)傳統(tǒng)演示實(shí)驗(yàn)的不足，提高學(xué)生對實(shí)驗(yàn)過程的參與度，使整個實(shí)驗(yàn)過程愈發(fā)真實(shí)、科學(xué)。這對學(xué)生化學(xué)能力的發(fā)展有著重要的促進(jìn)作用。

以人教版必修第一冊“氯及其化合物”課程教學(xué)為例，本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)為指導(dǎo)學(xué)生掌握氯氣的實(shí)驗(yàn)室制備方法，讓學(xué)生體會化學(xué)實(shí)驗(yàn)在認(rèn)識和研究物質(zhì)中的重要作用，并明確環(huán)境保護(hù)的重要性，增強(qiáng)學(xué)生的社會責(zé)任感。對此，教師首先要向?qū)W生介紹本實(shí)驗(yàn)的原理，MnO₂+4HCl（濃）?MnO₂+Cl₂↑+2H₂O隨后分析各元素的性質(zhì)變化。其中，MnO2是氧化劑，HCl是還原劑。因?yàn)镸nO2與稀鹽酸不反應(yīng)，則無論原料是否充足，鹽酸均無法發(fā)生完全反應(yīng)，最終溶液為鹽酸與氯化錳的混合液。而在具體的實(shí)驗(yàn)過程中，教師可按照下圖所示的方案安裝制取設(shè)備，再使用投影技術(shù)，擴(kuò)大展示實(shí)驗(yàn)裝置的細(xì)節(jié)部分，讓學(xué)生清楚觀察到氯氣在實(shí)驗(yàn)中的產(chǎn)生過程，增進(jìn)其對實(shí)驗(yàn)反應(yīng)的體會。同時，教師還可以通過投影展示各操作環(huán)節(jié)中可能出現(xiàn)的安全問題、誤操作等，再教導(dǎo)學(xué)生掌握相應(yīng)的處理措施，從而拓寬學(xué)生的知識視野，為后續(xù)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的高效開展奠定基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示。

由此，通過應(yīng)用投影技術(shù)開展演示教學(xué)，有助于強(qiáng)化學(xué)生對化學(xué)知識的掌握和自身的安全意識，提高其實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，這對學(xué)生以后的化學(xué)學(xué)習(xí)有著重要的促進(jìn)作用。

2.整合攝像及剪輯技術(shù)，凸顯實(shí)驗(yàn)重難點(diǎn)

一般而言，演示實(shí)驗(yàn)所需時間相對較長，且會有其他額外的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象產(chǎn)生，影響學(xué)生對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察，對實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效開展造成負(fù)面影響。對此，教師可合理應(yīng)用攝像及剪輯技術(shù)，對實(shí)驗(yàn)演示視頻進(jìn)行加工，在全面呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)的同時，凸顯實(shí)驗(yàn)的重難點(diǎn)環(huán)節(jié)，保障實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性。例如，在開展人教版必修第二冊“硫及其化合物”課程教學(xué)時，針對“硫酸根離子的檢驗(yàn)”這一實(shí)驗(yàn)，教師就可以應(yīng)用攝像及剪輯技術(shù)完成對實(shí)驗(yàn)過程視頻的剪輯，視頻內(nèi)容可從反應(yīng)前的相關(guān)操作開始，即先在三支試管中分別加入少量稀硫酸、Na2SO4溶液和Na2CO3溶液，再向三支試管中滴加BaCL2溶液和稀鹽酸，最后進(jìn)行震蕩搖勻。隨后，教師可將視頻直接銜接到反應(yīng)結(jié)束后，讓學(xué)生觀察此時試管中的溶液變化。通過觀察可知，在滴加BaCL2溶液后，試管里的液體中會產(chǎn)生白色沉淀；滴加稀鹽酸后，會有氣泡產(chǎn)生，沉淀物的量開始減少。通過這種方式，教師可以對實(shí)驗(yàn)中不必要的步驟及干擾現(xiàn)象進(jìn)行規(guī)避，確保學(xué)生集中注意力，深入分析視頻中的現(xiàn)象變化。教師在剪輯視頻時，還可以在視頻中添加文字說明和箭頭標(biāo)記，幫助學(xué)生更好地理解實(shí)驗(yàn)原理和操作要點(diǎn)。由此可見，教師通過應(yīng)用攝像及剪輯技術(shù)對實(shí)驗(yàn)過程視頻進(jìn)行優(yōu)化處理，可以使學(xué)生的學(xué)習(xí)過程更具針對性，充分體現(xiàn)學(xué)生在課堂中的主體地位，為后續(xù)學(xué)生的學(xué)習(xí)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

（三）借助信息技術(shù)規(guī)劃課后作業(yè)設(shè)計(jì)

1.設(shè)計(jì)在線練習(xí)，鞏固所學(xué)知識

在信息技術(shù)背景下，教師利用在線學(xué)習(xí)平臺或網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，設(shè)計(jì)層次化、多樣化的習(xí)題及測驗(yàn)，以便學(xué)生更好地掌握所學(xué)知識。從實(shí)際應(yīng)用效果來看，線上練習(xí)能夠突破傳統(tǒng)教學(xué)中時空限制，有助于學(xué)生隨時隨地進(jìn)行學(xué)習(xí)。同時，教師也可以根據(jù)學(xué)生的線上練習(xí)情況，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行針對性的調(diào)整，從而為學(xué)生提供更加全面的教學(xué)服務(wù)，促進(jìn)學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)。例如，在開展人教版必修第二冊“實(shí)驗(yàn)活動6：化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能”課程教學(xué)時，教師可在理論教學(xué)結(jié)束后，通過學(xué)習(xí)平臺為學(xué)生布置如下任務(wù)：按照如圖所示流程探究CuO的性質(zhì)。

當(dāng)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)后，教師可設(shè)計(jì)如下任務(wù)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行合作探究：第一，單質(zhì)乙的化學(xué)式是什么？標(biāo)準(zhǔn)狀況下生成A的體積是多少？第二，氨氣在加熱過程中被CuO氧化成氣體單質(zhì)，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式；第三。設(shè)計(jì)檢驗(yàn)溶液B中主要陰離子的實(shí)驗(yàn)方案。

通過上述任務(wù)設(shè)計(jì)，學(xué)生能夠在與其他同學(xué)的溝通交流中加強(qiáng)對所學(xué)知識的掌握，還能夠在合作探究中提升解決問題的能力，從而為后續(xù)化學(xué)學(xué)習(xí)的有序開展奠定良好的基礎(chǔ)。

2.跟蹤學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，實(shí)施合理評價

教學(xué)評價是推動學(xué)生全面發(fā)展的重要途徑。要發(fā)揮教學(xué)評價的作用，需要教師合理規(guī)劃評價內(nèi)容及方式，幫助學(xué)生認(rèn)識自己的優(yōu)勢與不足，并在后續(xù)的學(xué)習(xí)中改進(jìn)提升，促進(jìn)自身的全面發(fā)展。而通過對信息技術(shù)的應(yīng)用，化學(xué)教師可實(shí)時了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，形成跟蹤性的評價報(bào)告，從而及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)中存在的不足。具體來說，教師可借助學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)記錄學(xué)生的在線學(xué)習(xí)活動，從登錄頻率、完成任務(wù)的時間、測試成績等方面的信息，準(zhǔn)確識別學(xué)生的學(xué)習(xí)模式及發(fā)展趨勢，并以此為依據(jù)對教學(xué)策略進(jìn)行合理調(diào)整，從而充分發(fā)揮教學(xué)評價的效用，提高學(xué)生的自我反思能力。同時，教師還可以通過在線討論區(qū)和即時反饋工具與學(xué)生進(jìn)行互動，了解學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)水平，并在學(xué)生遇到問題時給予個性化的指導(dǎo)，確保所有學(xué)生都能準(zhǔn)確掌握教學(xué)知識點(diǎn)，同時幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，為其后續(xù)的學(xué)習(xí)發(fā)展提供助力。在信息技術(shù)的支持下，教師能夠制作反映學(xué)生學(xué)習(xí)情況的評價報(bào)告，并根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和實(shí)際需要調(diào)整教學(xué)計(jì)劃，這不僅有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，還能使學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，為其后續(xù)的學(xué)習(xí)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

三、結(jié)束語

在高中化學(xué)教學(xué)中，教師應(yīng)重視利用信息技術(shù)的優(yōu)勢，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，促進(jìn)化學(xué)教學(xué)的高效開展。本文對信息技術(shù)在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行研究，通過對其中存在的不足進(jìn)行分析，提出了實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂、優(yōu)化課前導(dǎo)入、應(yīng)用投影設(shè)備等措施，以充分發(fā)揮信息技術(shù)對化學(xué)教學(xué)的輔助作用。希望本文的研究對構(gòu)建高效化學(xué)教學(xué)課堂、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提高化學(xué)教學(xué)質(zhì)量。

作者單位：賈志寶 環(huán)縣第二中學(xué)

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