信息化背景下高中化學深度學習的路徑研究

新課標明確指出，化學教學應注重培養學生的核心素養，引導學生通過深度學習構建化學學科知識體系，發展科學思維與探究能力。在信息化時代，信息技術與教育教學的深度融合為實現這一目標提供了新的可能。教師可以通過虛擬仿真技術呈現微觀反應過程，利用數字傳感技術實時采集實驗數據，依托學習平臺實現學情的精準分析等，有效突破以往教學的時空限制，激發學生的探究欲望，引導學生在解決真實問題的過程中提升學科核心素養。

一、信息技術對于落實高中化學深度學習的重要作用

在信息化背景下，信息技術與高中化學教學的融合為深度學習的落實提供了多方面的支持。其一，信息技術打破了知識獲取的時空限制，為學生提供了豐富多樣的學習資源。學生可以通過國家中小學智慧教育平臺、學科網等線上渠道，獲取教材解讀和名師的公開課視頻等資源。這些資源不僅能補充教材內容，還能讓學生根據自身興趣深入探究。同時，借助動畫、微課等形式，學生能夠更加直觀地了解化學知識的內在邏輯與應用場景，理解知識間的關聯，為深度學習做好資源準備[1]。

其二，通過信息技術，教師可以將真實情境生動地引入課堂。比如，利用紀錄片片段展示某化工廠的污染治理全過程，從污染物的檢測分析，到運用化學方法進行凈化處理的具體步驟，再到治理后的環境改善數據；還可以通過直播連線科研人員，幫助學生了解新型材料研發過程中對各種化學原理的應用。學生在觀看和互動中，能真切感受到化學知識在解決實際問題中的作用，激發他們運用所學知識分析和解決問題的欲望，主動開展深度學習，在探究中深化對知識的理解和應用能力。

其三，信息技術為化學實驗教學提供了新的可能，有效彌補了以往實驗教學的不足。其中，虛擬仿真技術能模擬真實的實驗環境，呈現以往難以實現的場景，如有毒有害氣體的制備與性質、高溫高壓下的化學反應等，學生在虛擬空間中可以反復操作，嘗試不同的實驗方案，觀察各種可能的實驗現象，而無須擔心安全問題。數字傳感技術則能將實驗過程中的溫度、壓強、pH值等物理量實時、精準地采集下來，并以直觀的圖像、曲線形式呈現，幫助學生更清晰地發現實驗數據之間的關系，進行定量分析，深入理解化學反應的規律，拓展實驗探究的深度和廣度。

其四，信息技術可以支持個性化學習，精準滿足不同學生的學習需求。借助人工智能和大數據技術，教師可以記錄學生的學習行為，并通過對這些數據的分析，精準把握學生學情，再針對性地調整教學策略，為不同學生推送適合其認知水平的學習資源。如對化學計算能力較弱的學生推送基礎計算題和解題步驟講解，對實驗設計能力較強的學生推送綜合性實驗探究任務。學生則可以根據自身情況，自主選擇學習時間和學習內容，對已經掌握的知識快速回顧，對理解有困難的部分反復學習、觀看相關解析視頻，甚至在線向教師和同學請教，實現深度學習的高效化與個性化。

二、信息化背景下高中化學深度學習的開展路徑

（一）創設真實問題情境

1.技術手段呈現微觀與宏觀的統一

化學學科的特點之一是宏觀現象與微觀本質的統一。信息技術能夠通過三維動畫、虛擬仿真等技術，將微觀粒子的運動、化學鍵的斷裂與形成、晶體的空間結構等抽象內容直觀地展示出來，幫助學生跨越宏觀與微觀的認知鴻溝。而且，技術手段的應用還能夠為學生從微觀視角解釋宏觀現象提供線索和方向，促使學生深入理解化學知識，避免學生的學習僅停留在對宏觀現象的表面記憶。

例如，在蘇教版高中化學必修第一冊專題二第三單元“人類對原子結構的認識”教學中，教師可借助三維動畫技術展示原子結構的演變過程。在講解其中的“化學鍵與化學反應”時，以動畫呈現氯化氫氣體的形成過程，指引學生觀察電子的運動軌跡以及化學鍵形成時的動態變化，幫助學生理解共價鍵的本質是原子間的靜電作用。這種技術手段的應用，讓學生認識到宏觀的化學反應現象與微觀的粒子運動之間的直接聯系，能夠有效促進學生對原子結構與化學鍵理論的深度學習，降低學生的理解難度。

2.豐富學習資源，創設真實問題情境

真實問題情境是深度學習的載體，能激發學生的認知沖突，促使學生主動運用化學知識解決實際問題。教師可以從網絡平臺等渠道獲取豐富的真實問題素材，將化學知識與工業生產、環境保護、日常生活等領域相結合，創設具有現實意義的問題情境。這些情境應具備開放性、綜合性的特點，涵蓋多個知識點與化學學科核心素養，引導學生綜合運用所學知識進行分析與推理。

以蘇教版高中化學選擇性必修1專題一第二單元“化學能與電能的轉化”為例，教師可以通過視頻展示新能源汽車的發展現狀與電池技術的瓶頸，提出情境問題：“鋰電池為何能成為新能源汽車的主流電池？其充放電過程中的化學原理是什么？”學生則利用在線數據庫查閱鋰電池相關的研究文獻和技術資料，將收集到的信息整理后，上傳至班級在線共享文件夾。然后通過在線討論平臺開展小組討論，分享各自對鋰電池工作原理的理解和看法，共同分析不同電極材料和電解質對電池性能影響的原因。教師通過查看學生的線上討論記錄和共享資料，了解學生的思考過程，進行針對性的引導。

（二）任務驅動深度學習

1.進階任務推動循序漸進的自主探究

任務驅動是促進學生深度學習的重要策略，通過設計具有層次性、關聯性的進階任務，能夠引導學生從掌握基礎知識到解決復雜問題，實現能力素養的螺旋式上升。教師可利用在線學習平臺（如學習通、釘釘班級群）發布進階任務，記錄學生的任務完成情況，包括每個任務的開始時間、提交時間、完成質量等。借此，教師能及時了解學生在任務推進過程中的難點和卡點，再通過平臺向學生推送相關的微課視頻或提示信息，引導學生突破難點，確保進階任務有效推動學生的自主探究和深度學習。

比如，蘇教版高中化學必修第一冊專題五第一單元“含硫化合物的性質”教學中，教師可以設計以下進階任務。

（1）基礎任務，通過實驗歸納硫的主要化學性質。

（2）提升任務，推測二氧化硫與酸性高錳酸鉀溶液、硫化氫氣體可能發生的反應，寫出反應方程式并設計實驗，驗證推測。

（3）拓展任務，針對某硫酸廠排放的含二氧化硫廢氣，小組合作設計一套廢氣處理方案。

這種進階任務的設計，使學生在逐步深入的探究過程中構建起完整的硫元素化合物知識網絡，發展科學探究與創新意識等核心素養。

2.做好任務銜接，確保深度學習效果

任務銜接是確保任務驅動教學有效性的關鍵環節，前后任務之間要形成明確的邏輯關聯，即前序任務要為學生完成后序任務奠定知識與能力基礎，后序任務則是前序任務的拓展與提升。借助在線協作平臺（如騰訊文檔、石墨文檔），學生可以共同完成任務銜接過程中的知識梳理和問題討論，即時交流觀點，補充完善內容，使前序任務的成果能更順暢地為后序任務提供支持。教師也可通過平臺實時查著學生的合作過程，當發現任務銜接出現斷層時，及時在線進行引導和點撥，強化任務間的邏輯關聯，保障深度學習的連貫性。

這里以蘇教版高中化學選擇性必修2專題三第一單元“金屬鍵金屬晶體”為例，教師可以設計以下相互銜接的任務。

（1）任務一，分析金屬鍵的成鍵特點，理解金屬鍵對金屬物理性質的影響。

（2）任務二，探究不同金屬的熔點差異，在頭腦中建立起“結構一性質”的對應關系。

（3）任務三，回答問題：“為什么鋁合金常用于制造飛機機身？如何通過改變金屬的結構提高其性能？”

任務一為任務二奠定了理論基礎，任務三則將金屬晶體的結構知識遷移到現實問題，這種任務之間的緊密銜接，讓學生的學習過程呈現出遞進關系，避免了碎片化的知識堆砌。

（三）技術賦能實驗探究

1．開展虛擬仿真實驗

化學實驗是培養學生科學探究能力的重要途徑。虛擬仿真實驗技術能夠通過計算機模擬真實的實驗環境與操作過程，為學生提供安全、可重復的實驗探究平臺[2]。學生可以自主選擇實驗儀器、藥品；可以按照實驗步驟進行虛擬操作，觀察實驗現象并記錄數據；還可以調節實驗條件，觀察不同條件對實驗結果的影響。由此，教師得以通過技術手段賦予學生更多的實驗探究自主權，讓學生在虛擬環境中嘗試不同的實驗方案，拓展學習的深度與廣度。

比如，在蘇教版高中化學選擇性必修1專題二第三單元“化學平衡的移動”教學中，教師可以利用“NB化學實驗”等虛擬仿真實驗平臺開展“濃度對化學平衡的影響”探究活動[3]。學生在“NB化學實驗”平臺進行實驗時，平臺會自動記錄學生的每一步操作和觀察到的現象，生成實驗操作日志。實驗結束后，學生根據日志在平臺上撰寫實驗報告，分析不同操作條件下平衡移動的原因。平臺還會提供實驗原理的深度解析鏈接和相關的拓展實驗任務，學生可自主點擊查看，進一步探究溫度、壓強等因素對化學平衡的影響，更深入地理解化學平衡移動的本質，提升實驗探究的系統性。

2.利用數字傳感技術

數字傳感技術是信息技術與化學實驗結合的重要成果。學生能夠通過傳感器實時采集實驗過程中的物理量，將其轉化為精確的數字信號并以圖像、曲線等形式呈現，為定量分析化學反應獲取直觀的數據支持，發展數據分析能力與科學思維，基于實驗數據進行推理與建模，實現對化學反應本質的深度理解[4]

例如，在蘇教版高中化學必修第二冊專題九第一單元“金屬的冶煉方法”教學中，教師可以指導學生利用數字傳感技術開展“鐵的銹蝕條件”探究實驗。學生將打磨后的鐵釘分別放入干燥的空氣、潮濕的空氣、蒸餾水、食鹽水等不同環境中，通過壓強傳感器實時監測密閉容器內的氣體壓強變化，并分析壓強變化的原因，得出結論：鹽溶液會加速鐵的銹蝕。此外，還可以利用溫度傳感器記錄反應過程中的熱量變化，理解銹蝕反應為放熱反應。學生能夠逐漸形成基于證據進行科學推理的能力。

（四）支持學生個性化學習

1．人工智能分析學情

每位學生的學習基礎、興趣特點與認知方式存在差異，因此，為了幫助所有學生實現深度學習，教師需要向其提供有針對性的指導，而人工智能技術為把握學生學情、實現上述目標提供了可能。通過必要的信息，人工智能系統能夠分析學生的知識掌握程度、薄弱環節及學習習慣，生成個性化的學情報告。教師再根據報告調整教學策略。

以蘇教版高中化學選擇性必修3“有機化學基礎”專題二第一單元“有機化合物的結構”為例，教師可以利用人工智能，記錄學生在完成“同分異構體書寫”等作業時的正確率、耗時及錯誤類型，發現部分學生對“碳鏈異構”掌握較好，但在理解“官能團位置異構”與“類別異構”上存在困難。針對這一情況，教師可以再次利用人工智能，為不同學生推送個性化資源，如“同分異構體概念解析”微課視頻與簡單例題講解。由此實現對學生學習情況的精準把握，讓每位學生都能在原有基礎上得到提升。

2.線上線下混合互動

依托信息技術，融合線下課堂的即時互動與線上平臺的靈活學習優勢，能夠構建起促進學生深度學習的閉環。學生可以根據自身情況選擇學習資源與學習節奏，對已掌握的知識快速瀏覽，對薄弱環節反復學習，實現個性化的知識建構[5]。遇到問題時，學生則可以與同學進行線上或線下交流，或向教師發起一對一答疑。

在蘇教版高中化學必修第二冊專題七的教學中，課前，教師可以通過AI平臺發布關于氮氧化物性質的預習任務。學生在線完成預習后，AI提供反饋，教師則根據反饋了解學生通過預習對知識點的掌握情況，確定線下課堂的重點講解內容。課堂上，教師針對學生的薄弱環節進行實驗演示，引導學生觀察現象并展開討論，同時利用互動白板展示學生在線預習時的典型錯誤，組織學生分析錯誤原因。課后，學生根據平臺推送的個性化學習資源進行鞏固學習，并在線完成分層作業。遇到問題時，可在平臺的討論區發起提問，與同學和教師進行交流探討[6]

結束語

綜上所述，信息化背景下的高中化學教學應以學生的深度學習為導向，充分發揮信息技術的優勢，構建支持學生主動探究知識、深度建構認知的教學環境。值得注意的是，技術應用需始終服務于教學目標，教師應立足對學生化學學科核心素養的培養，合理選擇技術手段，有效培養學生適應未來社會的關鍵能力與必備品格。

參考文獻

[1]李新平，徐麗花.核心素養下高中化學實驗教學的深度學習：以人教版必修一實驗活動2“鐵及其化合物的性質”為例[J].新課程，2025(4):141-144.

[2]楊軍鋒.信息技術與高中化學教學深度融合的路徑：以“晶體結構與性質”課程教學為例[].中國新通信，2025，27(2):227-229.

[3]趙瑜.深度學習理論視域下利用思維可視化工具開展高中化學教學的實踐：以“化學平衡”教學為例[J].廣西教育，2024(35):56-60.

[4]徐偉.基于深度學習的高中化學復習教學設計：以一輪復習課“物質的組成、性質和轉化”為例[J].化學教與學，2024(16):77-80，96.

[5]鄧年偉.PhET仿真程序和CrystalMaker軟件輔助高中化學《物質結構與性質》教學的實踐研究[D].昆明：云南師范大學，2023.

[6]喻婷婷.面向深度學習的高中化學學科多技術融合教學模式構建].中國教育技術裝備，2022(17):129-131.