基于信息技術(shù)優(yōu)化高中化學(xué)實驗教學(xué)的策略研究

【摘要】現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)在學(xué)校的基本普及為傳統(tǒng)教育教學(xué)帶來全新的生機與活力。實驗教學(xué)是高中化學(xué)教學(xué)的重要組成部分，但受場地、材料的限制，部分化學(xué)實驗難以在課堂中進行，不利于學(xué)生全面深刻地理解化學(xué)知識。如果教師能利用信息技術(shù)手段優(yōu)化教學(xué)，就可充分發(fā)揮信息技術(shù)直觀性強等特點，助力學(xué)生理解知識、吸收知識。為提高高中化學(xué)實驗教學(xué)的質(zhì)量，文章在分析信息技術(shù)的應(yīng)用價值基礎(chǔ)上，提出教師可以通過設(shè)計微課預(yù)習(xí)視頻、借助模擬實驗輔助、拓展豐富實驗資源、完善課后評價等方式開展教學(xué)，實現(xiàn)信息技術(shù)和實驗教學(xué)的有機統(tǒng)一，促進學(xué)生的全面發(fā)展。【關(guān)鍵詞】信息技術(shù)；高中化學(xué)；實驗教學(xué)；策略教師將信息技術(shù)應(yīng)用于高中化學(xué)實驗教學(xué)，能有效克服實驗條件的限制，在提高實驗可見度的同時，增加實驗的時效性與安全性。在智慧化課堂中，學(xué)生將逐步提高參與化學(xué)實驗的積極性，增強實驗操作的規(guī)范性，增強對化學(xué)實驗的重視程度。部分教師在開展實驗教學(xué)時，存在過度依賴信息技術(shù)、缺乏信息技術(shù)的創(chuàng)新意識等問題，阻礙了實驗教學(xué)與信息技術(shù)的深度融合。一、信息技術(shù)的應(yīng)用價值信息技術(shù)支持下的高中化學(xué)實驗教學(xué)，不僅是把信息資源應(yīng)用到高中化學(xué)的教學(xué)活動中，還是在教學(xué)過程中注入新元素，采用新方式，利用現(xiàn)代化工具來完善教學(xué)，提高整體教學(xué)活動的質(zhì)量。為提高高中化學(xué)實驗教學(xué)的有效性，筆者對信息技術(shù)的應(yīng)用價值進行分析。（一）有助于提高教學(xué)質(zhì)量在常規(guī)實驗教學(xué)中，部分教師可能會直接向?qū)W生分享實驗或指導(dǎo)學(xué)生以小組為單位完成實驗。這樣的方式雖然能幫助學(xué)生理解化學(xué)知識，但不利于其學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)與核心素養(yǎng)的提升。如果教師能在實驗教學(xué)階段引入信息技術(shù)，借助現(xiàn)代化教學(xué)工具帶領(lǐng)學(xué)生深入分析實驗，為其創(chuàng)設(shè)真實且生動的情境，就可以順利吸引學(xué)生的注意力，幫助學(xué)生全身心地投入實驗學(xué)習(xí)，更好地吸收知識，夯實基礎(chǔ)理論［1］。（二）有助于學(xué)生理解與吸收知識實驗是高中化學(xué)的重要組成部分。通過實驗，學(xué)生能親身觀察化學(xué)現(xiàn)象的變化過程，建立理論與實踐的聯(lián)系。高中階段化學(xué)知識的難度較高，且有部分實驗可能會釋放有毒或污染物質(zhì)，容易對實驗人員造成傷害；此外，還有些實驗周期較長，難以在課堂內(nèi)完成講授。上述因素給高中化學(xué)實驗教學(xué)活動帶來較大的阻礙。如果教師能在教學(xué)期間利用信息技術(shù)作為輔助，就有助于學(xué)生理解與吸收知識，從而幫助學(xué)生降低學(xué)習(xí)的難度，激發(fā)學(xué)生探索知識的熱情［2］。（三）有助于拓寬學(xué)生的文化視野化學(xué)在生活中的應(yīng)用較為廣泛，而教材中提供的學(xué)習(xí)內(nèi)容存在一定局限性。信息技術(shù)的發(fā)展，使資源共享的便捷性愈發(fā)明顯。教師可以借助信息技術(shù)手段搜集與課內(nèi)實驗教學(xué)相關(guān)的課外學(xué)習(xí)資源，突破傳統(tǒng)的教學(xué)思路，豐富原有的教學(xué)內(nèi)容。這樣的方式，可以幫助學(xué)生感受化學(xué)實驗發(fā)展的歷程以及化學(xué)在生活中的重要作用，從而順利達(dá)到拓寬學(xué)生文化視野，加深學(xué)生對社會的了解的教學(xué)目標(biāo)。二、基于信息技術(shù)優(yōu)化高中化學(xué)實驗教學(xué)的策略通過上述內(nèi)容可知，在高中化學(xué)課堂中利用信息技術(shù)對實驗教學(xué)的策略進行優(yōu)化處理，能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，對其核心素養(yǎng)的發(fā)展具有積極作用。下文，筆者結(jié)合多年教學(xué)的實踐經(jīng)驗對具體的實施方法進行總結(jié)，期望提高高中化學(xué)實驗教學(xué)的有效性。（一）設(shè)計微課預(yù)習(xí)視頻，幫助學(xué)生樹立嚴(yán)謹(jǐn)求真的實驗精神學(xué)生在初中階段已經(jīng)接觸到部分化學(xué)實驗，但高中化學(xué)實驗的難度較高，需要學(xué)生記憶、了解的實驗器材、實驗安全規(guī)則等內(nèi)容較多。為避免實驗教學(xué)存在安全隱患，教師在組織實驗教學(xué)前可以利用微課視頻作為輔助，指導(dǎo)學(xué)生自主預(yù)習(xí)實驗內(nèi)容，觀看實驗需要使用的實驗材料以及大致流程。這樣，既能有效縮短課中實驗教學(xué)重復(fù)性講授的時長，又能幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的預(yù)習(xí)習(xí)慣，為后續(xù)實驗的順利進行做好鋪墊［3］。以人教版高中化學(xué)必修第一冊實驗活動1“配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液”的教學(xué)為例。實驗活動的目標(biāo)是幫助學(xué)生練習(xí)容量瓶的使用方法，學(xué)習(xí)配制溶液，加深對物質(zhì)的量濃度概念的認(rèn)識。圍繞實驗?zāi)繕?biāo)，筆者在教學(xué)活動開始前為學(xué)生設(shè)計微課視頻，指導(dǎo)學(xué)生利用碎片化時間進行預(yù)習(xí)?；趯嶒灮顒拥膬?nèi)容，筆者在微課視頻中依次為學(xué)生介紹燒杯、容量瓶、膠頭滴管、量筒、玻璃棒、藥匙、濾紙等材料的結(jié)構(gòu)特點以及使用時的注意事項，簡單地說明實驗活動的兩個步驟。步驟一：配制100mL1.00mol/LNaCl溶液；步驟二：用1.00mol/LNaCl溶液配制100mL0.50mol/LNaCl溶液。通過微課視頻的輔助，學(xué)生已經(jīng)初步了解不同實驗材料在實驗使用中的注意事項。在課堂中，筆者利用提問的方式檢測學(xué)生的課前預(yù)習(xí)成果。筆者提問：“在配制溶液期間想要使得NaCl溶液與蒸餾水混合均勻，應(yīng)該使用什么工具？利用膠頭滴管滴加蒸餾水時有哪些注意事項？怎樣稱量所需質(zhì)量的NaCl固體？”根據(jù)學(xué)生的反饋，筆者可以靈活地對教學(xué)內(nèi)容做出調(diào)整，帶領(lǐng)學(xué)生走進化學(xué)的世界。在上述案例中，筆者借助微課視頻作為輔助指導(dǎo)學(xué)生參與課前預(yù)習(xí)，既可以幫助學(xué)生通過可視化的方式了解實驗的基本步驟以及需要關(guān)注的重點事項，避免其在后續(xù)操作中因材料使用不當(dāng)影響實驗成果，又可以幫助學(xué)生樹立嚴(yán)謹(jǐn)求真的實驗精神。（二）借助模擬實驗，突破化學(xué)實驗教學(xué)的重難點教師開展化學(xué)實驗教學(xué)需要重視方法和過程，幫助學(xué)生提升科學(xué)素養(yǎng)。受到場地的限制，部分實驗活動難以在課堂中完整地呈現(xiàn)。為確保學(xué)生能理解化學(xué)現(xiàn)象，降低化學(xué)學(xué)習(xí)的難度，教師可以利用信息技術(shù)作為輔助，將難以完成、具有危險性的實驗以視頻的方式直觀呈現(xiàn)。這樣，既能使學(xué)生清楚地觀察實驗現(xiàn)象，又能有效避免安全事件的發(fā)生。以人教版高中化學(xué)必修第二冊實驗活動7“化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素”的教學(xué)為例。筆者需要引導(dǎo)學(xué)生探尋有哪些因素可能會影響化學(xué)反應(yīng)速率，幫助學(xué)生理解“改變反應(yīng)條件可以調(diào)控化學(xué)反應(yīng)的速率”的知識。在實驗開始前，筆者借助硫代硫酸鈉與硫酸反應(yīng)的視頻進行課堂導(dǎo)入，引出“反應(yīng)物濃度對反應(yīng)速率產(chǎn)生影響”這一要素。因為實驗室中缺少Na2S2O3溶液以及H2SO4溶液，所以筆者利用模擬實驗進行輔助，指導(dǎo)學(xué)生觀看視頻內(nèi)容。視頻中，實驗人員在兩支相同大小的試管中分別加入2mL和1mL0.1mol/LNa2S2O3溶液，向盛有1mLNa2S2O3溶液的試管中加入1mL蒸餾水，在搖勻后，再向上述試管中加入2mL0.1mol/LH2SO4溶液，觀察并比較兩支試管中溶液出現(xiàn)渾濁的快慢。在更為直觀的情境下，學(xué)生能迅速發(fā)現(xiàn)二者之間的反應(yīng)差別，并在筆者的指導(dǎo)下記錄出現(xiàn)渾濁的時間，理解“在一定條件下濃度越大，單位體積內(nèi)分子數(shù)越多，分子間距離越小，反應(yīng)速率越快”的知識。當(dāng)學(xué)生在觀察實驗期間發(fā)現(xiàn)難以理解的問題時，筆者可以放大視頻細(xì)節(jié)或暫停視頻，指導(dǎo)學(xué)生對問題進行集中討論，營造良好的實驗學(xué)習(xí)氛圍。在上述案例中，筆者利用信息技術(shù)手段復(fù)現(xiàn)課內(nèi)的化學(xué)實驗，指導(dǎo)學(xué)生通過觀看視頻的方式直觀地了解實驗現(xiàn)象，可以幫助其深刻理解化學(xué)的基本理論知識，體會化學(xué)實驗的魅力。（三）豐富實驗資源，拓寬學(xué)生的文化視野教材中提供的實驗學(xué)習(xí)資源有限，為幫助學(xué)生發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，教師可以在原有教學(xué)內(nèi)容基礎(chǔ)上，借助信息技術(shù)拓展實驗資源，向?qū)W生介紹關(guān)于化學(xué)文化、科學(xué)家事跡等相關(guān)內(nèi)容，在幫助學(xué)生深化所學(xué)知識的同時，豐富其文化視野，使其形成完整的化學(xué)觀念。以人教版高中化學(xué)選擇性必修3《有機化學(xué)基礎(chǔ)》“蛋白質(zhì)”的教學(xué)為例。筆者需要帶領(lǐng)學(xué)生分別探尋蛋白質(zhì)的鹽析過程、蛋白質(zhì)的變性以及蛋白質(zhì)的分析檢測，幫助學(xué)生進一步掌握蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與相關(guān)功能，為學(xué)習(xí)蛋白質(zhì)的合成與應(yīng)用奠定基礎(chǔ)?？紤]到部分學(xué)生已經(jīng)掌握此課實驗活動的重點信息，為拓寬學(xué)生的文化視野，筆者借助信息技術(shù)為學(xué)生分享關(guān)于“人工合成結(jié)晶牛胰島素”的相關(guān)內(nèi)容，指導(dǎo)學(xué)生觀看視頻。通過觀看視頻和對牛胰島素的一級結(jié)構(gòu)示意圖的觀察與分析，學(xué)生能了解化學(xué)在生活中的重要作用。此外，為促進學(xué)生創(chuàng)新思維的發(fā)展，筆者還鼓勵學(xué)生基于所學(xué)內(nèi)容，自主探尋蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、功能在生活中的具體應(yīng)用，嘗試自主設(shè)計創(chuàng)新實驗，進一步實現(xiàn)理論與實踐相結(jié)合。在上述案例中，筆者在完成基礎(chǔ)任務(wù)后圍繞實驗教學(xué)為學(xué)生提供豐富的學(xué)習(xí)資源，有效幫助學(xué)生在掌握化學(xué)原理的同時，深刻體會化學(xué)的應(yīng)用價值，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中逐步增強對化學(xué)實驗探究的重視程度，為學(xué)生后續(xù)的深度學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。（四）拍攝課內(nèi)實驗過程，完善課后評價評價是教學(xué)活動的重要組成部分。教師在實驗教學(xué)中難以全面地照顧到班級內(nèi)每一名學(xué)生，這會對課程評價造成一定影響。針對這一問題，教師可以巧妙借助信息技術(shù)的優(yōu)勢，在組織實驗教學(xué)期間利用攝像頭記錄學(xué)生的實驗表現(xiàn)，將其作為評價的有效依據(jù)，指導(dǎo)學(xué)生進行學(xué)后反思，讓學(xué)生及時對自己在實驗學(xué)習(xí)中存在的問題做出調(diào)整，使實驗教學(xué)質(zhì)量得到保證［4］。以人教版高中化學(xué)必修第二冊實驗活動4“用化學(xué)沉淀法去除粗鹽中的雜質(zhì)離子”的教學(xué)為例。在筆者的指導(dǎo)下，學(xué)生均能獨立完成實驗，熟練掌握溶解、過濾、蒸發(fā)等操作，認(rèn)識化學(xué)方法在物質(zhì)分離和提純中的重要作用。在評價環(huán)節(jié)，筆者利用希沃交互白板為學(xué)生呈現(xiàn)實驗影像資料，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合視頻內(nèi)容關(guān)注自己在實驗中的表現(xiàn)。針對學(xué)生出現(xiàn)的實驗操作問題，筆者借助軟件的放大功能進行展示，引導(dǎo)學(xué)生回顧實驗流程，對問題做出分析。通過此種方式，可以幫助學(xué)生直觀地認(rèn)識問題和改進問題。此外，筆者還適當(dāng)?shù)貢和Ｒ曨l，對學(xué)生進行提問：“為什么每次所加的試劑都要略微過量？加入鹽酸的目的是什么？”這些具有思考價值的問題，能幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的反思習(xí)慣，在反思中深化所學(xué)知識。在上述案例中，筆者借助信息技術(shù)輔助實驗教學(xué)的評價環(huán)節(jié)，既能更加直觀地了解學(xué)生在實驗中的表現(xiàn)，又能使學(xué)生反思自己在實驗中存在的不足，提高實驗教學(xué)的整體質(zhì)量。三、基于信息技術(shù)優(yōu)化高中化學(xué)實驗教學(xué)的要點第一，教師要確保信息技術(shù)的應(yīng)用與教學(xué)的內(nèi)容相匹配。應(yīng)用信息技術(shù)的目的是輔助教學(xué)，提高教學(xué)質(zhì)量，吸引學(xué)生的關(guān)注［5］。因此，教師在具體實踐中要借助信息技術(shù)彌補傳統(tǒng)教學(xué)手段難以呈現(xiàn)的內(nèi)容，確保輔助內(nèi)容與教學(xué)內(nèi)容合理搭配。在學(xué)生學(xué)習(xí)期間，一些需要學(xué)生親手操作的實驗不能以信息技術(shù)手段直接代替。第二，教師要確保資源補充的適度性。學(xué)生是課堂的主體，教學(xué)活動需要圍繞學(xué)生的學(xué)習(xí)需求開展。教師在利用信息技術(shù)補充實驗教學(xué)資源時，需要關(guān)注學(xué)生對課內(nèi)知識的理解與吸收情況，防止在學(xué)生還未吸收課內(nèi)知識的情況下盲目補充，給學(xué)生造成心理以及學(xué)習(xí)的負(fù)擔(dān)。教師要合理利用各種資源，分清教學(xué)的主次關(guān)系，這樣才能確保信息技術(shù)有益于高中化學(xué)實驗教學(xué)。第三，教師不能過度依賴信息技術(shù)，需要關(guān)注傳統(tǒng)教學(xué)的重要性。實驗教學(xué)的主要目的是幫助學(xué)生真正地學(xué)到知識，信息技術(shù)