基于現代信息技術的高校化學教學模式探究

趙爽，龍雨星，閆巖，劉明凱*

(1.江蘇師范大學 化學與材料科學學院，江蘇 徐州 221116；2.安徽工業大學 化學與化工學院，安徽 馬鞍山 243032)

0 引言

隨著科學技術的飛速發展，信息技術逐步改變了人們的生活，教育行業同樣受到現代信息技術的影響。教育部早在2001 年就頒布了《基礎教育課程改革綱要(試行)》，綱要中提出要加快實現現代信息技術的應用，改變師生間的互動方式和課堂教學內容的呈現方式[1]。“十四五”規劃時期，教育部圍繞建設高質量教育體系的目標也作出了重要部署，其中指明“提高高等教育質量、深化教育改革”這兩個層面的要求[2,3]。而基于現代信息技術建構創新有效的教學模式是深化教育改革的前提，同時也為高等教育質量的提升和創新人才的全面成長奠定基礎。現代信息技術主要運用計算機和通信技術設計開發軟件、系統等，逐步實現對聲、形、字、圖等信息的獲得、處理加工、運行存儲、傳播使用等功能。信息技術在教育中的應用使得教材多媒化、教學個性化、學習自主化、活動合作化以及環境虛擬化[4]。將現代信息技術與教學相結合，可以充分調動學生的主觀能動性，有利于發揮師生的主體作用，進而構建有效課堂、推動師生的共同發展。然而，應有盡有的學習資源也讓許多教師感受到了前所未有的壓力：學生同樣可以利用豐富的網絡資源來擴大自己的知識面，他們的疑問大部分都可以在網絡上得到解答，因而對老師的依賴感大大降低[5]。因此，每一個教育行業的工作者都應該思考，如何在教育教學中適度地運用現代信息技術，讓其更好地輔助于教學過程。

1 傳統教學模式的局限性

1.1 學生對理論知識的學習興趣較低

化學是一門以實驗為基礎，研究物質的組成、結構、性質及其變化規律的科學。高校學生在中學階段的學習中，已經掌握了大部分基礎的化學反應。在大學階段的化學教學中，學生將對中學時期簡單了解過的化學理論展開深入的學習，由中學化學對各種理論的宏觀描述向微觀層面逐步遞進探究，繼而培養高校學生在化學領域內的科研意識和潛能。在此過程中，不乏要接觸許多抽象的化學概念及微觀反應機理，讓學生覺得艱澀難懂，難于快速接受并理解掌握。而一些高校教師的教學方法機械呆板，只想著傳授基礎知識，忙于讓學生盡快了解問題的答案，沒有曲折迷離的探索過程，缺乏教學的靈活性，導致課堂缺乏吸引力和感染力。此外，由于高校涉及課程的豐富多樣性，化學課堂的教學課時有限，在一些較為復雜的理論知識面前，要使學生在有限的時間內達到良好的教學效果，僅僅使用傳統的教學方法往往很難達到教學目的。

1.2 教師無法有效激發學生的創新素養

大學的學習不僅僅是專業的學習，更是一個全方位的成長成才的過程，在更多時候，創新能力甚至比專業知識的學習能力更加具有實踐意義。大學生創新素養的提升能夠在更深層次上改變他們對世界、對人生、對價值的看法，讓高校學生更加科學的、從容地面對當前所發生的一切，從而不斷地提升自我改善的能力。因此，高校學生需要具備一定的創造能力和創新思想，才能更好地適應高校課程。而在傳統教學模式的課堂中，教師是教學活動的控制者、組織者和評判者，是知識的化身和權威。學生始終處于被動位置，對理論知識只能根據教師的講授進行吸收，在學習活動中很難有自主性。傳統的高校課堂教學主要以教師講授為主，師生之間基本只有問答互動，形成一種灌輸知識式的課堂教學模式，這樣的方法對培養學生的創新素養是非常不利的。尤其在講授一些枯燥的基本原理時，照本宣科的填鴨式教學讓學生對化學學科的學習興趣越來越低并逐漸習慣于被動學習，導致高校學生們發散思維、內化知識、整合信息、自我反思和主動創新的意識越來越弱[6-7]。

2 基于現代信息技術的高校化學教學模式

2.1 問題探究式教學

問題探究式教學主要是指教師在教學過程中，根據教學內容設計適合學生開展探究活動的問題，并根據這個探究問題創設出一個包含問題的情境。該情景要盡可能地方便學生理解，引起學生思考，然后組織學生分組或組織學生自行探究。一個恰當的問題可以迅速激發學生的求知欲，提高學生解決問題的心里期待，調動學生學習的積極性。這種教學方法合理利用了現代信息技術中互聯網技術的特點，將豐富多彩的網絡資源合理運用到教學中，鼓勵學生將互聯網用作學習工具的一種。同時幫助大學生們樹立一種正確、綠色、健康的網絡觀念，形成一種對互聯網不僅是一個閑暇時消遣娛樂的場所，更是學習時的一種實用性工具的認識。該教學方法的實施主要分成三個步驟，如圖1 所示。

圖1 問題探究式教學的實施步驟

首先，教師應在前序知識學完、新知識學習開始前，以課外活動的形式組織探究。教師營造出一個問題氛圍，在情境中提出問題為新知識作鋪墊，讓這個問題充分引發學生思考，然后引導學生通過互聯網等方式，搜集所需的相關資料。在互聯網查找資料過程中，教師要及時跟進學生的探究進度，為學生指明搜索方向。查找到足夠的資料后，學生需要根據所收集到的信息進行整理分析，尋找對解決問題有幫助的有效信息，繼而嘗試解決教師提出的問題。教師應給學生一段時間進行思考探究，鼓勵學生利用網絡進行資料查找，并即時地對學生查找到的資料進行評價、分析。此外，教師在課堂上可以實時地針對問題與學生展開共同探究，學生可以在收集到有用的信息后直接分享到課堂中，與同學老師一起討論學習。在難度較高的知識學習結束后，為了幫助學生鞏固知識、加深理解，教師可以根據相應的重難點知識提出一系列問題，引導學生在課后進行探究。該探究問題可以圍繞鞏固課上所學、拓展學生思維或是強化重點知識來進行設計。探究過程中，教師可以為學生提供一些互聯網資源供學生參考，也可以引導學生的探究方向來讓學生進行自主探究，在學生對相關資料學習探究結束后，教師要鼓勵學生針對問題展開思考，并自主地嘗試解決問題。

大學化學知識對學生來說具有一定的深度和廣度，在高校自主學習的大環境中，學生需要具備針對問題自主探究的能力[8]。這種教學方法合理的利用了互聯網技術的優勢，將豐富多彩的網絡資源運用到教學中，鼓勵學生將互聯網用作學習工具的一種。此外，與傳統的問題探究式教學相比，這種基于現代信息技術的問題探究式教學能更好地保證學生在學習活動中處于學習的中心位置、更充分地調動學生學習的投入度，提高學生在探究過程中對相關知識的關注度，促進其進行有效學習[9]。

2.2 合作討論式教學

基于現代信息技術的合作討論式教學，是指讓學生通過進行分組探究、小組討論的形式來實施教學[10]。這種方法較適合在一個板塊的知識學習完后或是在復習課時開展，以幫助學生在討論過程中鞏固復習整個板塊的學習內容。這種教學方法在實施與教學時主要借助社交軟件的組群(如QQ群)或者線上會議軟件(如騰訊會議) 等來開展教學活動。例如，在進行有機化學相關內容的教學時，可以靈活運用該方法開展教學，討論學習流程如下圖2 所示。

圖2 合作討論式教學的實施步驟

教師下達討論任務后各小組的成員首先應分頭對問題展開探究，在教師的指導下利用網絡資源圍繞討論主題進行搜索以了解相關信息；然后對有用信息進行篩選、整理、分析，繼而針對問題進行思考，得出自己的看法。當學生對討論主題有了自己的看法和理解后，教師應引導各小組的學生自行組織開展小組討論。在小組討論環節，學生可以選擇使用手機、平板電腦等設備，利用線上會議軟件或社交軟件的組群功能進行小組討論。這種討論形式不受時間地點的限制，小組成員可以在討論環節發表自己前期探究所得出的觀點、想法，在討論過程中學生之間可以相互提問、大膽質疑，在相互交流、共同思考的過程中得出結論。最后，教師引導學生分享小組討論的結果，在將結果進行展示時，還可以鼓勵學生利用多媒體設備進行展示。

基于現代信息技術的合作討論式教學需要學生對信息技術操作技能具有一定的掌握度和熟練性。教師在合作討論式教學中需要發揮好引導作用，為學生創設好問題背景，在設計探究討論任務時要以達到大綱要求的教學目標為目的，同時該任務要對學生有適當的競爭性和挑戰性。目前隨著網絡信息技術的普及，互聯網上的化學學科學習資料隨處可見，在網絡上搜索資料很容易，但如何判斷資料的正確率和可信度并不容易。合作討論式探究能夠提高學生的學習自主性，在強烈探究欲望的驅使下，學生會樂于進行討論甚至辯論，以興趣帶動學生的學習熱情，能使學習效率顯著提高。另外，教師要時刻關注學生探究的進度，控制好學生的探究方向，適當地給予幫助。在討論結果得出后，教師要及時地組織評價流程，對學生的討論作出總結，并歸納相應的學科知識，強化知識點，鞏固學生的知識體系。除了問題式討論法外，隨機式討論法在高校化學的教學過程中也應大力推廣。在教學過程中，根據學生的反應隨時調整教學進程。比如學生出現迷惑的表情，證明他們對講授的內容不能完全理解；再或者學生私下小聲討論時，表明他們對同一個知識點具備不同的認知。這時教師應該暫停教學過程，由學生代表講出自己的疑惑和問題，留給學生一定的思考和討論時間，最終由學生給出討論的最終結論。經過自行探究的過程后，學生對討論的主題會產生較為明確的看法，有了互聯網資料作為理論、數據支撐，學生在討論環節會更加自信地參與討論。這種討論過程并沒有耽誤教學進度，反而有利于促進學生對重點和難點的理解和掌握；同時合作學習式的教學方法能夠有效鍛煉學生在學習過程中的思考能力，訓練學生的創新思維，在針對探究問題進行的探討中，小組成員各抒己見，形成了一個良好的思維開發學習環境，提高學生自主學習能力的同時刺激學生主動地建構自己的知識體系。

2.3 模擬實驗輔助式教學

實驗輔助式教學就是在化學教學過程中，適當地使用化學實驗來為教學作輔助，使學生直觀地感受到化學實驗的現象，進而對相關的概念、理論達到更好的理解。在高校化學教學中，許多概念和理論都是經過大量實驗、通過復雜的驗證過程得出的。對于一些重要概念和重要理論，僅僅在課堂上展示相關實驗過程無法達到很好的教學效果，利用實驗輔助法進行教學，能夠加深學生對一些理論、概念的理解，也能幫助學生形象地、更容易地掌握一些有難度的理論，使學生在實驗的過程中逐漸形成自己的認知。最基本的是在傳統教學的基礎上，運用教學多媒體技術，展示相關的實驗內容，將化學實驗以實驗演示視頻或模擬實驗動畫的形式展現給學生，強化學生對相關實驗現象的表象認知，使其對相關實驗產生較為直觀的體驗，對實驗操作、實驗過程、實驗結果都有一個全面的了解。

此外，數字化模擬實驗室也能給化學教學帶來不錯的教學效果。僅利用多媒體播放實驗演示視頻來創設實驗情景時，學生只通過視覺和聽覺來獲取相關實驗信息，對實驗的具體操作無法達到掌握。如果利用數字化模擬實驗室進行教學，教師可以隨時暫停演示實驗的視頻來對某一操作或某一現象進行講解，以確保學生的掌握度和師生間的互動。教師可以一邊進行實驗操作的講解，一邊提醒學生需要注意的操作要點，在實驗進行過程中，教師能夠實時掌握實驗進行的程度，適時地引導學生觀察實驗現象，鼓勵學生用化學用語描述實驗現象，達到對一個化學反應的全面認識。這不僅能夠很好地解決因實驗條件受限、反應時間過長而無法開展實驗課教學的情況，還可以讓學生在教師的引導下親自進行實驗，對相關實驗的操作步驟達到一定程度的了解，并根據實驗的具體操作步驟，結合模擬實驗操作親自完成相關實驗。在模擬實驗室軟件中進行實驗后，同樣能得到相應的實驗數據，學生能夠像真實的實驗一樣，對實驗數據進行分析處理，得出實驗結論。在引導學生進行模擬實驗之前，教師要先為學生介紹清楚模擬實驗室中的相關操作流程以及注意事項，通過簡單的培訓讓學生掌握實驗的具體操作方法，避免在進行實驗的過程中，學生出現因錯誤操作而導致實驗結果產生明顯偏差。其次，在進行實驗前，教師要先在課堂上進行相關理論知識的詳細講解，確保學生對實驗原理、實驗操作等達到一定程度的掌握，再根據模擬實驗軟件的實際情況向學生講解軟件中的操作與實際操作的對應關系，讓學生對模擬實驗操作達到了解后再開展實驗。這樣既達到了實驗教學的目的，又能很大程度地激發學生的主動性和求知欲。在模擬實驗進行過程中，教師應最大程度的把主動權交給學生，讓學生自己探索不同實驗操作條件下所得出的不同實驗現象和結論。最后，模擬實驗結束后，教師應及時引導學生反饋信息，總結模擬實驗與實際實驗操作的異同點，調查學生對于模擬實驗的接受度、滿意度，并分析模擬實驗過程中存在的問題，以便在接下來的教學過程中及時改進。

3 結語

現代信息技術與化學教學的融合改變了課堂的教學模式，快速提高了教師及學生的信息素養。該文將相關的教育學理論與現代信息技術相結合，提出了適合高校化學教學的問題探究式、合作討論式及實驗輔助式三種教學模式。在信息技術的幫助下，學生真正走入教學，融入教學過程，自主地對知識進行探究并建構知識網絡；教師在教學中也真正做到合理引導、適時提問、及時總結，成為教學過程的引導者。鑒于現代信息技術的快速發展，教育學者們應緊隨步伐，共同探索構建有效課堂，推動師生的共同發展，最終實現我國“教師為輔，學生為主”的教育理念，推動高校化學教學模式的有效變革。