以信息技術優化中學實驗室教學的策略探析

吳挺拔 周 瓊

（海南省國興中學，海南 海口）

信息時代的到來之所以引起了教育領域的巨大變革，是因為信息技術大大改變了學生的學習方式。比如，學生可以通過網絡資源獲取豐富的學科知識，不必只依靠教師的課堂講解；學生可以通過信息技術與志同道合的網民展開大范圍的交流與互動，開闊學生眼界，等等。中學實驗室是實施實驗教學的基本場合，也應主動以信息技術優化實驗室管理與組織方式，充分調動學生的學習感官，優化實驗教學質量。具體來說，在中學理科實驗室教學中引入信息技術有哪些積極作用呢？下面，筆者將從優化理科實驗的組織效果、突破常規實驗的教學弊端、提升學生的探究能力三個角度分析。

一、中學理科實驗室引入信息技術的必要性

1.優化中學實驗的組織效果

一般來說，中學理科包含生物、化學、物理三門學科，而這三門學科也被認為是科學的三個分支，都以實驗為基本特征。通過實驗組織學科教學是為了讓中學生親自經歷實驗探究的整個過程，自主生成知識意義，掌握科學探究規律。其中，有一部分實驗的操作過程繁瑣、反應周期較長、實驗現象不夠明顯，導致學生無法在實驗操作中得出科學結論。另外，部分實驗還需要學生統計繁瑣的數據才能得出具體結論，而常規的實驗數據卻存在很大的誤差，影響了實驗結論的科學性。但是，信息技術不同，它能夠顯化實驗現象，加速實驗反應過程，甚至可以通過數據處理軟件得出精確的實驗結論，大大降低了出現誤差的可能性，更易于培養學生的實驗素養。

2.突破常規實驗室教學的弊端

一般來說，每一個實驗都需要一定量的實驗設備與實驗藥品，尤其是一些無可代替的實驗用具直接關系著實驗是否能順利展開。另外，分組實驗已經成為中學實驗教學的基本形式。如果不及時補充實驗用品，便從客觀角度降低了學生親自操作實驗的可能性。如果可以引入信息技術，那么便能以信息技術手段代替部分實驗工具，且避免了更換實驗設備與工具的繁瑣工作，還有一部分有污染性、存在安全隱患的實驗都可以用信息技術展開模擬操作，從而豐富了實驗教學的組織形式。

3.有利于提升學生探究能力

核心素養將學生的實踐能力與創新能力作為最關鍵的兩種能力，為此，教師應給學生提供自主學習與自主探究的機會，鼓勵學生通過實驗操作總結科學探究的客觀規律。信息技術的輔助為提升學生的探究能力提出了新的可能，比如，教師可借助信息技術激發學生的實驗操作興趣，拓展學生的學習范圍，等等，便于學生充分利用信息技術參與實驗探究，穩步提升學生的科學素養，為優化我國國民素質，給科學研究領域培養一批具有動手能力的人才做好準備。

面對信息技術所帶來的各類好處，教師應該多研究國內外的先進經驗，分析整合中學理科實驗室教學與信息技術的有效策略，將仿真實驗與傳統實驗結合起來，全面優化中學生的科學素養。下面，筆者將從以信息技術組織常規理科實驗、以信息技術管理實驗室、以信息技術監督學生實驗過程三個角度分析中學理科實驗室與信息技術整合的有效策略。

二、中學理科實驗室與信息技術整合的策略

1.以信息技術組織常規理科實驗

就目前來說，被廣泛應用到中學理科實驗教學中的信息技術主要包括傳感器、多媒體軟件、投影一體機等。這些軟件是構建智慧實驗室，實現實驗室信息化建設的基本技術載體。在中學學校中，教師應嘗試以信息技術組織常規理科實驗，保證每個學生都有動手操作的機會，通過信息技術改革完善常規的實驗設備，為提升學生的科學素養做好準備。常規的實驗教學通常是通過各類瓶瓶罐罐、夾子、酒精燈、砝碼等實驗設備展開的，中學生也需要利用自己的感官得出具體的結論，而中學生的主觀意象很可能會影響實驗結論的科學性。以信息技術組織常規教學實驗，通過數據采集器識別與分析實驗數據，存儲實驗信息，借助數字化處理軟件繪制圖像，更便于學生得出客觀而全面的結論。因此，以信息技術組織常規理科實驗可以有效優化理科實驗的教學效果。但是，在此之前，教師應該思索如何以信息技術展開常規實驗操作，訓練學生的信息技術操作水平。

在化學實驗教學中，我校教師便經常使用微課組織化學實驗教學，即教師提前錄制實驗講解視頻，然后學生只需自行下載觀看，展開實驗預習，為實驗室探究行為做好準備。就如在“制取氧氣”實驗教學中，我校教師便通過信息技術的微課制作軟件錄制了制取氧氣的整個過程，通過字幕與鏡頭切換強調了制取氧氣實驗的操作要點。待視頻錄制完成之后，教師便將其上傳到網絡公眾平臺上，學生應在我校的電子閱覽室內自主下載觀看，熟悉制取氧氣的相關操作方法，然后再在實驗室內展開相應的實驗探索。另外，通過實驗室操作行為，學生也可以直接在課后主動根據微視頻進行復習，及時查漏補缺，穩步提升自己的實驗素養。

2.以信息技術管理實驗室

實驗室管理是中學理科實驗室教學的基本內容，管理越精細、越完善，就越能為中學生創設一個良好的實驗操作環境。在數字化實驗室管理教學中，任課教師應通過信息技術記錄完善的實驗室使用記錄，登記實驗設備與用品的使用情況，同時還可通過信息技術分享本校實驗室管理現狀與運行情況，實現精細管理，提升實驗效率。我們都知道，儲存量大、信息更新及時是信息技術的基本特征，云儲存、網盤、云盤等多種信息技術的開發與普及更是無限擴大了計算機的信息儲存量，這就便于教師隨時根據實驗室的使用情況登記相關信息，同時還可通過搜索學情信息進行信息查詢，規避了常規實驗室管理出現資料不足、不易保存等問題。

一般來說，實驗室的信息化管理體系通常包括信息查詢、預約管理、設備授權、計算機使用時間統計等多種內容，還可監督各個儀器的工作狀態，便于學生、教師與實驗室管理員查看相關信息。中學理科實驗室需面向全體學生，如果可以借助信息技術的“預約管理”功能，各個班級教師便可結合實際的教學需求提前預約實驗室使用時間，避免與其他班級發生沖突，保證所有的學生都可有序參與實驗學習。另外，常規的理科實驗是以班級展開的，但是部分學生需要以實驗滿足個人學習需求。以信息技術建立開放性的實驗室，便可保證實驗室全天面向學生，而學生則需通過信息技術記錄自己使用實驗室的時間、所使用的實驗設備與藥品等等。值得一提的是，為了切實通過信息技術實現精細化管理，學校應以學校管理員、任課教師管理員與學生管理三層管理模式建立完善的實驗室管理制度，每個人員所對應的管理權限不盡相同。比如，學生權限包括通過信息平臺查詢實驗儀器、申請實驗室使用、在線交流等；教師權限則包括實驗團隊人員分配、實驗用品經費分配等；學校管理員權限則包括實驗設備維修與更新申請、數據修改與刪除等。

3.以信息技術監督學生實驗過程

建設信息化理科實驗室并不只作用于學生的實驗探究過程，還可以讓教師通過學生的實驗操作過程展開客觀評價，保證實驗評價的客觀性與全面性。教學評價一直對教學活動起著導向、激勵與查漏補缺的作用，但是常規的“紙筆考試”評價導致學生只關注最終的實驗成績，所以出現了部分學生死記硬背實驗操作步驟與實驗現象，不重視實驗操作過程與實驗分析的問題，大大降低了實驗教學效率。但是，信息技術不同，它可以監督學生在線上操作實驗的時長、與其他人展開實驗探討與合作交流的具體過程、學生在實驗中出現操作誤差以及所選擇的解決辦法等各類信息，能夠全面監督學生的實驗探究行為，便于學生根據自身的實驗操作計劃完善個人的實驗操作水平，切實發揮教學評價的具體功用。

為了監督學生在實驗室展開化學實驗的具體情況，本校教師會經常用微信、QQ等與學生展開線上交流，了解中學生對實驗室實驗學習的真實感受，監督學生的實驗學習行為。比如，我校有一個學生十分喜歡做實驗，認為實驗能夠讓他像一位真正的科學家一樣經歷發現、證明的認知過程。通過通信技術，這個學生可隨時向所有化學教師提出教師指導請求，有空閑時間的教師應主動以視頻通話、語音通話等多種方式對學生展開一對一的教師輔導，幫助學生順利完成實驗操作任務。另外，學生也可以通過手機自主錄制個人操作實驗的整個過程，在課后回訪、檢查，分析自己的實驗學習行為，以便及時提升自己的實驗操作能力。這就加強了師生、生生互動，對提升學生的自主學習能力十分重要。通過信息平臺的學生追蹤信息，我校化學教師大力贊揚了這個學生追求科學、敢于探究的優良品質，希望他可以繼續保持。另外，教師還會經常根據這個學生所操作的實驗項目分析這個學生所得實驗結論的正確性，就學生的操作失誤提出專業指導。

總而言之，以信息技術建設數字化中學實驗室已經成為未來發展的主要趨勢。教師應該抓住信息時代所帶來的挑戰與機遇，通過信息技術改革傳統的實驗教學結構與組織形式，完善學生的實驗認識，提升學生的科學素養。