核心素養背景下 信息技術與化學教學深度融合的途徑

【摘要】本文闡述核心素養背景下信息技術與化學學科教學深度融合的途徑，分析創設情境、設計教學案、設置實驗環節等策略，反思兩者深度融合存在的不足，旨在提高高中化學教學質量，培養高中生化學學科核心素養。

【關鍵詞】信息技術 高中化學 深度融合 反思 策略

【中圖分類號】G63 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2022）08-0079-04

2019年，教育部發布《關于實施全國中小學教師信息技術應用能力提升工程2.0的意見》，強調“信息技術應用能力是新時代高素質教師的核心素養”“全面促進信息技術與教育教學融合創新發展”。以網絡技術和多媒體技術為核心的技術教育已成為拓展學習者能力、推進學科核心素養培養的創造性必備工具。筆者結合教學實際就學科核心素養背景下信息技術與化學教學深度融合提出建議，并對信息技術與化學教學深度融合的利與弊進行反思，旨在為信息技術與化學教學深度融合策略提供相關參考，促進信息技術與化學教學深度融合。

一、核心素養背景下信息技術與化學教學深度融合的策略

信息技術與學科教學深度融合指將信息技術有機地融合在各學科教學過程中，使信息、技術與學科課程結構、課程內容、課程資源以及課程實施等融合為一體。瑞士心理學家讓·皮亞杰（Jean Piaget）關于建構主義理論的學習觀認為，學習是學習者主動建構意義的過程，在建構主義學習理論下教師不再是知識的傳授者而是學生學習的幫助者，為學生提供有利于意義建構的環境，使學生能夠充分發揮他們的主動性。而信息技術環境下教師可以給學生提供更便捷、更有效的學習環境。在這一環境中，學生與教師之間的溝通也將變得更加自由與多樣，學生的學習不局限于教師傳授，而是更為積極、主動?；瘜W學科核心素養包含宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據推理與模型認知、科學探究與創新意識、科學態度與社會責任，化學學科核心素養旨在培養學生正確認識化學、學會研究化學、科學運用化學等能力，傳統的教育方式已不能滿足高速發展的社會對人才的需求，學生核心素養的培養勢在必行。那么，要怎樣在信息技術與化學課堂教學深度融合的同時，培養學生的化學學科核心素養？筆者結合本校的實際情況，從教學情境的創設、教學案的設計、實驗環節的設置、希沃白板的使用等方面探索核心素養背景下信息技術與化學教學深度融合的策略。

（一）教學情境的創設

教學情境是指在課堂教學環境中，作用于學生而引起積極學習情感反應的教學過程。教學情境可以貫穿整節課，也可以只在課的開始、課的中間或課的末尾等環節出現。教師從學生的生活經驗和已有知識出發，創設生動有趣的情境，引導學生從化學的角度去觀察、思考問題，激發學生學習化學的興趣和動力。

學習新物質時可以將與該物質相關的媒體新聞視頻或歷史名人、著名歷史事件等作為新課導入素材。比如高中化學人教版必修1中“氯氣”的教學，教師可以創設如下情境。

1.展示與氯氣相關的歷史故事，利用故事情境導入

瑞典化學家舍勒（C. W. Scheele）在1774年發現了氯氣，當時他正在研究軟錳礦（二氧化錳），當他將軟錳礦與濃鹽酸混合并加熱時，產生了一種黃綠色的氣體。許多科學家先后對這種氣體的性質進行了研究。這期間，氯氣一直被當作一種化合物。直到1810年，戴維（H. Davy）經過大量實驗研究，才確認這種氣體是由一種化學元素組成的物質。他將這種元素命名為chlorine。這個名稱來自希臘文，有“綠色的”意思。中文譯名曾為“綠氣”，后改為“氯氣”。

第一次世界大戰期間，德軍把鋼瓶改頭換面，裝飾一新，就像是剛出廠的啤酒桶。這些“啤酒桶”被灌滿氯氣，運到了伊普爾前線。等到時機成熟，德軍士兵跑到“啤酒桶”前，迅速擰開桶蓋，緊接著在幾公里長的戰線上出現了一人多高的黃綠色氣浪，氣浪在風的推動下緊緊地貼地而行，撲向英法聯軍陣地。當煙霧迎面撲來時，英法聯軍官兵人人都嚇呆了，緊接著一種難以忍受的強烈刺激性怪味惹得英法官兵先是打噴嚏、咳嗽，流淚不止，后來感覺沒有了空氣，像是掉進了大悶罐中一樣。不一會兒，一個個英法官兵窒息倒地。

教師將微視頻、圖片、文字有效整合后，向學生展示上述兩個故事，設計了鮮活生動的情境導入，讓學生快速進入課堂學習中，既加深學生對氯氣毒性的認知，又對學生進行社會責任感教育。

2.圍繞氯氣精心設計問題，在活動情境中探究

教師展示上述故事后，順勢提出問題。

（1）氯氣具有什么樣的物理性質？

（2）通過已有的原子結構及氧化還原反應知識預測氯氣可能具有哪些化學性質。

學生通過分組討論，利用所學知識預測氯氣是否具有氧化性或還原性。在此基礎上，教師設置以下問題引導學生通過實驗驗證預測的準確性。

（3）氯氣溶于水嗎？如果溶于水，是否會發生反應，產物是什么？

（4）氯氣作為非金屬單質，是否也跟氧氣一樣，能跟一些非金屬單質或金屬單質反應？

（5）金屬單質可以跟酸反應，非金屬單質是不是就可以跟堿反應呢？

帶著問題，學生利用事先裝好氯氣的注射器、井穴板、蒸餾水、石蕊試劑等進行分組實驗探究，根據實驗現象及氧化還原反應的知識寫出氯氣與水反應的化學方程式。實驗過程中，教師通過希沃授課助手實時投屏有代表性的實驗現象及探究結果并進行分析與點評?？紤]到污染及安全等因素，關于氯氣與非金屬單質、金屬單質的反應這一部分的教學，教師用事先錄好的演示實驗微視頻進行展示。將信息技術融入實驗探究中，更激發了學生的學習興趣和探究欲望。在培養學生自主學習、合作探究能力的同時，也培養了學生的宏觀辨識與微觀探析能力、變化觀念與平衡思想以及證據推理和模型認知能力。

3.理論聯系實際，展示生活情境

化學與生活息息相關，我們的衣、食、住、行都離不開化學。在學習了氯氣的物理性質和化學性質后，教師播放關于氯氣用途的視頻，展示氯氣在生活及工農業中的應用，引導學生結合新課知識及視頻內容總結氯氣在生活實際、工業生產中的用途。教師運用信息技術，將課本中枯燥的文字轉換成精彩紛呈的視頻，令學生興奮不已，獲得事半功倍的教學效果。

（二）教學案的設計

學習的主體是學生，所以教學案的設計應以學案的設計為主。比如學習人教版高中化學必修1中的“二氧化硫”，教師在設計學案時重點考慮以下幾個環節。

1.課前預習環節

課前預習可設計以下幾個問題。

（1）你所知道的酸性氧化物具有什么樣的化學性質？（以二氧化碳為例）

（2）二氧化硫是一種什么樣的物質？

（3）通常對環境造成污染的因素有哪些？對環境造成怎樣的破壞？

（4）從已有非金屬氧化物及氧化還原反應知識預測二氧化硫可能具有的化學性質。

學生可以通過閱讀課本或搜索網絡回答（1）和（2）兩個問題，教師在隨后的課堂教學中順勢對學生進行愛國主義、社會責任感教育;問題（4）引導學生結合二氧化碳的化學性質，在完成相關預測后嘗試書寫可能的化學方程式。

2.課中教學環節

教師在教學過程中既要注意引導學生運用已掌握的舊知識去學習新知識，又要帶領學生在新知識學習過程中不斷鞏固舊知識。比如，在書寫化學方程式后，教師可以向學生提出如下問題。

（1）該反應是氧化還原反應嗎？如果是，請指出氧化劑、還原劑、氧化產物、還原產物，并標出電子轉移的方向和數目。

（2）該反應是離子反應嗎？如果是，請寫出離子方程式。

學生充分思考并作答后，教師將幾份具有代表性的答案拍照投屏展示并批改，引導學生歸納書寫方程式時的關鍵點、易錯點，提高學生分析問題、解決問題的能力。

3.聯系生活環節

教師展示廣西都安野生山葡萄酒的背標，原料中的食品添加劑中含有二氧化硫，教師由此順勢提問。

（1）二氧化硫有毒，葡萄酒中為什么要加二氧化硫？

（2）對葡萄酒中二氧化硫的含量有要求嗎？

問題提出后，學生結合已掌握的二氧化硫知識，經獨立思考及小組討論后作出預測，并通過希沃授課助手查找資料，獲得更準確、更全面的知識。之后，教師再提問：如何驗證葡萄酒中二氧化硫的含量是否達標？學生結合二氧化硫的性質有了初步方案：利用二氧化硫的氧化性，使硫化氫與之反應測其含量。教師引導學生根據硫化氫有毒且現用現制的特點，推斷此方法不可行。接下來，教師繼續引導學生根據二氧化硫的還原性得到以下方案：①將葡萄酒中的二氧化硫與碘溶液反應進行測定;②將葡萄酒中的二氧化硫先氧化再測定。學生現階段知識儲備不能通過實驗加以驗證，教師通過播放碘液滴定法及氧化結合堿滴定法的實驗視頻，對學生的探究成果進行肯定。此過程培養了學生的科學探究與創新意識。

（三）實驗環節的設置

化學是一門以實驗為基礎的學科，教師必須重視實驗教學。為了更好地認識化學反應的現象及本質，深刻理解相應知識并進行應用，教師可以利用信息技術對化學實驗進行如下設置：一些實驗，如鈉與水的反應，產生氣體、鈉球四處游動，距離較遠的學生觀察到的演示實驗現象可能會比較模糊，教師運用希沃授課助手對實驗過程進行實時直播投屏，可讓所有學生都能清楚地觀察到實驗現象;一些大型實驗、危險實驗，如工業合成氨、工業制硫酸、氫氣與氯氣混合爆炸實驗等，不適合在課堂上演示，教師可利用網絡上的實驗視頻、教師自己錄制的實驗視頻以及虛擬實驗視頻等進行展示，讓學生對知識的認識更為直觀;微觀原理無法直接用肉眼觀察，如教學原電池、電解工作原理以及化學反應中斷、成鍵過程等內容時，教師可通過播放Flash動畫視頻讓看不見的知識靈動起來，使學生了解微觀世界發生的變化，從而突破重難點知識，讓學生真正知其然知其所以然，發展宏觀辨識與微觀探析能力。

在化學教學實際中，利用網絡查閱課本以外的知識，可以豐富學生的認知，為學生的化學探究提供幫助;利用新聞視頻、名人故事、歷史事件等素材，可以讓學生感受到生活中的化學無處不在;利用希沃授課助手的投屏功能可以讓所有學生都清楚地看到實驗現象;利用希沃授課助手的同屏展示功能可以讓學生在對比中認識到解決此類問題的關鍵點是什么、應該注意什么;利用微視頻、Flash動畫視頻可以讓學生在觀察到宏觀現象的同時，探析微觀世界的變化。信息技術與化學課堂教學的深度融合，幫助學生更好地掌握知識，開闊其眼界，同時培養學生的化學學科核心素養。

二、信息技術與化學教學深度融合的反思

將信息技術融入化學教學中，有望使枯燥乏味的課堂充滿生機和活力，讓學生的自主學習、創新思維能力得到一定程度的提升。但是，如果使用不當，則會產生喧賓奪主、重難點無法突破、學生的實驗能力沒有得到鍛煉等不良影響。下面，筆者將結合實際，反思信息技術與化學教學融合不當可能會產生的劣勢并提出解決方案。

（一）過分依賴課件，重難點得不到突破

課堂中引入信息技術，無一例外都會用到課件。課件的使用往往帶來課堂容量增大的后果，課堂容量大，抑制了學生的思維，制約了學生創新探究、自主能力的發展;板書以課件展現的方式呈現，無板書或板書很少，知識一閃而過，沒有給予學生充分的思考與記筆記的時間，不利于學生對知識的消化與吸收。在實際教學中，教師展示的課件只需出現課堂內容的重難點、主標題，其余的內容仍可通過傳統的板書展示，且板書內容越精簡越好。

（二）課件設計過于華麗，注意力被轉移

課件通常包含精美的圖片與視頻，而隨著希沃交互一體機的使用，還會包含趣味游戲等內容，這些設計確實對活躍課堂氣氛、充實課堂起到了一定的作用，但是，如此設計亦會導致學生把注意力放在花哨的課件上而忽略了其根本內容。因此，教師在制作課件的時候，對教學有幫助的圖片、視頻、新聞等素材以及趣味游戲可以保留，可有可無的一律不用，避免華而不實、喧賓奪主。

（三）過于依賴實驗視頻，實驗能力得不到培養

化學是一門基于實驗的學科，實驗是學習化學的一條重要途徑。通過實驗以及對實驗現象的觀察、記錄和分析等，不僅可以發現和驗證化學原理，而且會使我們學會科學探索的方法。所以，實驗教學是其他教學手段無法替代的，它不僅鍛煉了學生動手操作能力、觀察能力，還培養了學生的分析能力、探索能力。因此，教師不能因為實驗視頻比較便利而忽視了實驗操作。在實際教學中，學生能動手做的實驗一律不用實驗視頻進行展示，一些具有危險性的、需要探究微觀世界變化的實驗，可用實驗視頻或Flash動畫視頻代替。

總之，將信息技術融入化學教學，是新時代的需要，是教育改革的需要，是提升學生化學學科核心素養的需要。信息技術的融入，給枯燥、乏味的傳統課堂教學注入了活力，使課堂教學更形象、生動、直觀，打造了有趣、高效、和諧的現代化課堂。值得注意的是，信息技術只是教學的輔助手段，在教學中融入信息技術不代表可以在任何情況下無限地、任意地使用信息技術。教師在提升信息技術水平的同時，也要深入思考、努力探索，尋找信息技術與化學教學深度融合的最佳模式，為提升教學質量奉獻自己的力量。

參考文獻

[1]葉成杰.數字化實驗在中學化學教學中的應用：評《數字化實驗與中學化學教學深度融合》[J].化學教育，2019（23）.

[2]洪文輝.現代教育技術與化學教學深度融合的策略[J].文理導航，2020（5）.

[3]項佳敏，錢華，馬宏佳，等.信息技術與化學學科教學深度融合的案例研究：以數字化實驗為例[J].化學教學，2020（9）.

作者簡介：呂盈瑩（1971— ），廣西靖西人，高級教師，研究方向為高中化學教學。

（責編 劉小瑗）