信息技術(shù)與高中化學實驗融合的策略

楊磊 王亞飛 曹雨

以實驗為基礎(chǔ)是化學學科的重要特征。傳統(tǒng)實驗教學方式已不能滿足學生化學學科素養(yǎng)的形成和發(fā)展。信息技術(shù)與高中化學實驗教學深度融合，對于培養(yǎng)學生自主探究、思考、實踐和綜合運用的能力極為重要。教師可采用視頻、仿真化學實驗、Flash動畫等與傳統(tǒng)實驗教學相融合的方式，并通過網(wǎng)絡(luò)平臺共享實驗過程，幫助學生了解化學實驗的動態(tài)、微觀過程，促進學生化學學科核心素養(yǎng)的形成和發(fā)展。

通過對高中化學新教材必修部分課程的實驗分析可知，高中化學實驗大致分為五大類，分別是：教師演示實驗、學生操作實驗、學生驗證實驗、學生探究實驗、學生設(shè)計實驗。但并不是所有的化學實驗都適合與信息技術(shù)相融合，或者替代真實實驗。

一、根據(jù)實驗特點，融合信息技術(shù)

利用信息技術(shù)不是為了省事，因此不能僅僅將信息技術(shù)替代黑板，作為呈現(xiàn)知識的方式。同時，作為化學學科支柱的實驗，教師也不應當僅僅采取演示方法，或者讓學生根據(jù)實驗步驟重復操作。信息技術(shù)與化學實驗的真正融合，應當是教師根據(jù)實際情況，將信息技術(shù)的不同方式應用在不同的化學實驗教學過程中。教師要根據(jù)實驗本身特點，結(jié)合學生的認知發(fā)展特點，適時做出選擇和調(diào)整，設(shè)計合適的實驗教學方案。教師采用不同的信息技術(shù)輔助教學，有助于激發(fā)學生學習化學的興趣，創(chuàng)設(shè)生動活潑的教學情境，幫助學生理解和掌握化學知識和技能，啟迪學生的科學思維，培養(yǎng)學生的科學態(tài)度和價值觀。

（一）利用信息技術(shù)激發(fā)化學學習興趣

部分化學實驗雖趣味性強或效果震撼，但限于各種原因無法在課堂進行演示，此時教師就可采用視頻形式，將這類實驗重現(xiàn)在學生面前，跨越時空和地域的限制，以生動形象的方式激活學生思維，讓學生參與到化學知識的探索與發(fā)現(xiàn)中。例如，教師視頻導課：無法親臨火箭發(fā)射現(xiàn)場，但是可以播放火箭發(fā)射視頻，引導學生對其中的能量轉(zhuǎn)化發(fā)起討論;無法親眼見到迪士尼煙火，但仍能從視頻中見證焰色試驗的神奇，從而探究其產(chǎn)生的原因。這種視頻將神奇的現(xiàn)象展現(xiàn)在學生眼前，在滿足學生好奇心的基礎(chǔ)上，激發(fā)學生對化學及化學實驗學習的興趣。

（二）利用信息技術(shù)規(guī)避化學實驗風險

化學實驗對于培養(yǎng)學生實驗探究能力、建立解決問題的思維模型、提高學生動手能力和實踐能力非常重要。但因部分實驗的操作過程過于危險或?qū)嶒炗闷?、產(chǎn)物有毒，不便進行實際操作。此時，教師便可采用仿真模擬方式進行實驗。仿真化學實驗不需要傳統(tǒng)意義上的實驗器材，而只需要在仿真軟件的輔助下，模擬實驗條件，并通過圖像化的界面展現(xiàn)模擬實驗過程，從而達到模擬現(xiàn)實的目的，讓學生參與到設(shè)計實驗的過程中。

例如，Cl2實驗室制法要規(guī)避實驗風險。Cl2本身有毒，且整個實驗過程涉及酒精燈的使用先后問題、氣壓改變問題、儀器連接順序問題等，這些都可能會因為學生實驗操作不當而存在潛在的危險。教師可以利用Nobook化學實驗模擬軟件，讓學生自己在智慧黑板上動手，在虛擬實驗環(huán)境下完成教學實驗過程的各個環(huán)節(jié)：實驗儀器設(shè)備的選擇、實驗儀器參數(shù)設(shè)置、實驗樣品前處理、實驗裝置的動手組裝、實驗過程設(shè)計及操作、實驗現(xiàn)象的記錄等。學生最終將實驗過程中存在的問題和實驗結(jié)果反饋給教師。

這樣的演示實驗，既解決了在真實的氯氣制備實驗中產(chǎn)物有毒的問題，也避免了爆沸、倒吸等安全隱患。同時，教師讓學生全程參與到實驗的設(shè)計及操作過程，能激發(fā)學生的學習和實踐熱情，從而提高學生的自主探究能力和動手實踐水平。

（三）利用信息技術(shù)理解宏觀實驗中的微觀變化

教師在課堂教學中將傳統(tǒng)實驗和信息技術(shù)相融合，能幫助學生更好地探究實驗的動態(tài)過程，理解化學實驗過程中物質(zhì)的微觀變化，并依據(jù)實驗現(xiàn)象進行抽象概括，從而對物質(zhì)的性質(zhì)及其變化進行一般規(guī)律性的總結(jié)，提升學生的化學學科核心素養(yǎng)。

例如，在雙液原電池學習中，教師可以采用Flash動畫模擬雙液原電池的工作原理。教師提問：“Zn-Cu-CuSO4雙液原電池實驗中，電極上的實驗現(xiàn)象是什么？”學生通過實驗探究，填寫實驗記錄單。教師適時播放動畫模擬Zn-Cu-CuSO4雙液原電池工作的微觀過程（如下圖）

教師借助模擬信息技術(shù)，將宏觀實驗和微觀動畫模擬相結(jié)合，用動畫模擬Zn-Cu-CuSO4雙液原電池實驗過程，讓學生對實驗中的電子、電流及陰陽離子流動方式有更加直觀的認識，掌握原電池工作原理的微觀過程，深刻認識到宏觀現(xiàn)象和微觀過程之間的聯(lián)系，強化學生的“宏微結(jié)合”意識，提高學生“宏觀辨識與微觀辨析”的化學學科核心素養(yǎng)。

（四）利用信息技術(shù)放大不宜觀察的實驗現(xiàn)象

化學實驗現(xiàn)象和過程可視化是促成高中學生學習方式轉(zhuǎn)變的主要途徑。教師將演示實驗用手機拍攝，同時利用“慕享”等投屏軟件，采用電腦投屏方式投放到大屏幕，使學生更清晰地觀看實驗過程，解決教師演示實驗中實驗現(xiàn)象不宜觀察的問題。

例如，在講到金屬鈉與乙醇反應這一性質(zhì)時，由于該演示實驗現(xiàn)象不明顯，導致后排學生無法清楚地看到實驗現(xiàn)象、聽到實驗發(fā)出的聲音。為了解決這個問題，教師在實際教學過程中就可以利用智能手機，拍攝實驗過程并同時在大屏幕上投放，從而使每一個學生都能清楚地觀察到實驗現(xiàn)象，刺激了學生的視覺、聽覺，活躍課堂氣氛。

二、利用信息技術(shù)加強校內(nèi)外聯(lián)合

教師利用信息技術(shù)不僅可以提高化學實驗教學的效率，還能優(yōu)化課堂教學，提高課堂教學效率和質(zhì)量。同時，教師利用信息技術(shù)可以充分實現(xiàn)校內(nèi)外聯(lián)合，促進教與學的轉(zhuǎn)變。

一是課前自主預習。信息技術(shù)使得信息的共享便捷化，在化學實驗教學方面主要體現(xiàn)在：教師與學生之間，學生與學生之間都可以通過網(wǎng)絡(luò)便捷快速地共享資料，相互探討，分享學習經(jīng)驗。例如，在課前教師可以通過互聯(lián)網(wǎng)，將本節(jié)實驗課所需要知識點，譬如儀器的操作、藥品的使用規(guī)范等上傳到云平臺或者學科公眾號，讓學生提前熟悉，并嘗試對實驗流程進行設(shè)計，及時通過互聯(lián)網(wǎng)上傳。

二是課后及時鞏固和測評反思。課后教師可以整合圖片、文字、動畫，將實驗方案和操作過程等制作成視頻，并上傳到云平臺。學生可以根據(jù)自己需要，有選擇性地觀看資料視頻進行鞏固學習。

總之，教師要在新課程標準的要求下，根據(jù)實際情況，結(jié)合教材上實驗的具體特點，采取不同的信息技術(shù)與化學實驗融合策略，將信息技術(shù)切實應用到實際教學和課外實踐中，實現(xiàn)兩者的真正融合，讓學生在傳統(tǒng)實驗和現(xiàn)代信息技術(shù)融合實驗的雙重支持下，進一步提升自身的自主探究能力和科學思維觀念，掌握科學探究與學習的方法。

（本文系2022年度河南省基礎(chǔ)教育教學研究項目“高中化學新教材實驗教學融合信息技術(shù)的研究”的成果。立項編號：JCJYC2207110021）

（本欄責編 桑 濤）