提高高中化學課堂有效性

劉林潔

摘 要：整合信息技術與化學實驗教學，是提高高中化學課堂有效性的重要途徑。信息技術的應用為化學教學注入了新的活力，而化學實驗教學又是提高學生實驗技能和科學素養的重要手段。通過有效整合信息技術與化學實驗教學，可以提升學生的實驗參與度、提高實驗教學的靈活性和安全性，促進學生養成自主學習和探究的習慣，從而提高高中化學課堂的有效性。本文分析了信息技術與化學實驗教學整合的意義，重點探討其教學策略，以供參考。

關鍵詞：信息技術；化學實驗；策略

高中化學實驗是提高學生實驗技能和科學素養的重要手段，然而實驗教學過程中也存在著諸多挑戰，如：實驗設備成本高、安全風險等。信息技術的發展為化學教學提供了新的可能性，數字化教學資源和虛擬實驗平臺的應用為化學教學注入了新的活力。整合信息技術與化學實驗教學，可以提高高中化學課堂的有效性，有效整合使化學實驗教學更加靈活、安全和生動，激發學生的學習興趣和探究精神，提高化學教學的實效性和吸引力。

一、信息技術與化學實驗教學整合的意義

首先，信息技術的應用可以使化學實驗教學更加靈活。通過化學實驗視頻或者課件，學生可以在不受時間和地點限制的情況下進行實驗預習和實驗模擬。實驗學習的靈活性使學生可以根據實際需求安排自己的學習時間，并在不同的學習環境中進行實驗操作的模擬，從而更好地理解和掌握實驗內容。

其次，虛擬實驗的應用能夠減少實驗操作中的安全隱患。學生通過虛擬實驗可以進行與化學品相關的實驗操作，而無須直接接觸化學品，從而降低了實驗操作中的風險。安全性的提高有助于保障學生的實驗安全，同時培養學生的安全意識和實驗操作技能。

再次，信息技術的整合可以拓展實驗內容和范圍。通過虛擬實驗平臺，學生可以進行一些難以在實驗室中實現的實驗，如高風險實驗或材料昂貴實驗，以此幫助學生接觸更多類型的實驗，豐富經驗和擴大知識面，從而更好地理解化學實驗的原理和應用。

最后，信息技術手段可以幫助學生記錄實驗數據、繪制實驗圖表，并進行數據分析和處理。數字化的學習工具幫助學生清晰而準確地展示實驗結果，使實驗結果更加直觀和可視化。同時，數據分析和處理工具也有助于提高實驗結果的準確性，培養學生的實驗操作技能和數據分析能力，促使學生深入理解實驗結果，深化對化學知識的理解和掌握。

二、信息技術與化學實驗教學整合的策略

（一）利用信息技術激發學生學習興趣

采用視頻形式呈現化學實驗的教學策略為學生帶來了全新的學習體驗，該方式不僅幫助學生在課堂上觀看無法親臨現場的壯觀實驗，還能夠跨越時間和空間的限制，促使學生在視頻中親眼見證化學知識的神奇之處。教師通過視頻導課的方式，將化學實驗或現象展現在學生眼前，激發其學習的好奇心，引導其深入探究化學知識。在化學實驗視頻教學中，教師可以巧妙地運用多媒體元素，包括圖形、音效和動畫，以提升學生的學習體驗。通過對火箭發射的視頻進行分析，學生不僅可以觀察實驗過程，還能深入了解背后的化學原理，如燃燒反應和動能轉化等。多媒體呈現方式不僅生動直觀，還能夠更好地激發學生的視覺和聽覺感知，加深對實驗的記憶[1]。或者通過多媒體設備為學生演示海水中提取鎂和溴的實驗，運用圖形和動畫來呈現海水中的成分及具體的提取過程，使用圖形示意海水中的離子，如鈉離子、鎂離子和溴離子，并將其以不同的顏色進行標識，以幫助學生清晰地理解其中的化學反應過程。結合動畫的運用，生動展示實驗步驟，包括采集海水、加入適當的化學試劑、觀察和記錄反應結果等，動畫可以模擬實驗的場景，展示各個步驟的具體操作，并將結果展示給學生。例如：在海水沉淀池中加入石灰乳后，動畫應顯示出化學反應的變化，如產生沉淀或顏色變化等，以此直觀地向學生展示化學實驗的過程，加深對實驗原理和操作的理解。

此外，視頻還有助于打破教學資源的限制，以此確保每位學生都有機會觀察到相同的實驗現象。協作性學習模式有助于促進學生之間的互動和交流，共同探討實驗中的現象和問題，增強學生團隊合作的能力。比如：通過展示環球影城煙火的視頻，學生可以從中見證焰色試驗的神奇，進而探究其產生的原因，從而激發對化學實驗和化學知識的興趣。實驗觀看結束后，教師還可以結合在線討論和互動平臺，引導學生就所觀察到的實驗現象展開深入的討論。通過提出問題、分享觀點，學生能夠更主動地參與到化學知識的解釋與發現之中，培養批判性思維和問題解決能力。視頻教學作為一種創新的教學策略，不僅可以通過多媒體元素提高學生的學習體驗，還能夠促進學生之間的合作與交流，富有互動性的學習方式有助于培養學生綜合應用化學知識的能力，為其未來的科學研究和職業生涯打下堅實基礎。

（二）借助信息技術規避化學實驗風險

信息技術模擬實驗為解決實驗中的安全隱患問題提供了有效途徑，同時能夠提升學生的實驗探究能力、建立解決問題的思維模型，以及提高學生動手和實踐能力。考慮到部分實驗的危險性或使用有毒物質的問題，通過信息技術模擬實驗不僅能夠確保學生的安全，還能夠規避實際實驗中可能存在的風險。教師需要在虛擬實驗中展示涉及有害物質的實驗過程，引導學生在安全的環境中理解有毒物質的性質和影響，培養其對安全意識的重視。通過圖像化的界面展現模擬實驗過程，能夠使學生直觀理解化學反應的進行和產物的生成，視覺化的學習方式有助于加深學生對化學知識的印象，促進對實驗原理的理解。同時，模擬實驗也提供了一個交互性的學習平臺，引導學生參與到設計實驗的過程中，培養創新思維和實驗設計能力[2]。

Cl2實驗室制法有一定危險性，而Nobook化學實驗模擬軟件的應用不僅為師生提供了安全的實驗環境，更在教學中引入了學生自主學習和實踐的元素。通過在智慧黑板上進行Cl2實驗模擬，學生不僅能夠熟悉實驗的步驟和原理，還可以在虛擬環境中主動解決實驗過程中可能遇到的問題，從而培養解決問題的思維模型。在模擬實驗中，學生參與實驗儀器設備的選擇和參數設置，深刻理解實驗工具的使用和參數的變化，并嘗試不同的實驗條件，理解其對實驗結果的影響，提高實驗設計和操作的靈活性。探索性的學習過程有助于培養學生的創新思維和實驗設計的能力。學生還可以通過Nobook軟件的實驗進行實驗現象記錄和處理，在實驗開始前對樣品進行處理，以及在實驗過程中記錄和分析實驗現象，以此學生的實驗能力不僅在虛擬實驗中得到鍛煉，也為將來進行實際實驗奠定了基礎。同時，教師通過軟件收集學生在模擬實驗中的問題和反饋，全面了解學生在實驗探究中的困惑和需求，為個性化教學提供了有力的支持，有針對性地為學生進行解答和引導，促使學生深入思考化學知識背后的原理。虛擬軟件的引入不僅成功地解決了氯氣制備實驗中涉及的產物有毒和安全隱患的問題，同時還為學生提供了一個積極參與實驗設計和操作的機會，避免真實實驗中可能發生的爆沸、倒吸等危險情況，教師能夠在保障學生安全的前提下，使其親身體驗和探究化學反應的奧妙，強化實驗教學效果。

（三）基于信息技術理解實驗微觀變化

信息技術與傳統化學實驗的整合不僅能夠為學生提供直觀、生動的學習體驗，而且有助于深化對化學實驗動態過程的理解。教師需要借助模擬軟件或虛擬實驗平臺要求學生在多媒體屏幕上觀察實驗過程，突顯物質的微觀變化。在此過程中，學生不僅能夠親身體驗實驗現象，而且能夠通過信息技術的輔助，更清晰地觀察到實驗中物質微觀層面的變化，多維度的學習方式有助于學生建立對實驗現象和化學過程的全面認識，提高對物質性質和變化的感知深度。引入信息技術過程中，鼓勵學生基于實驗現象進行抽象概括和規律總結，引導學生利用模擬軟件中的數據分析工具，對實驗結果進行系統整理和統計，從而推導出物質的一般規律性，通過信息技術支持的實驗數據處理培養了學生的化學學科核心素養，使其具備優秀的實驗設計和數據分析能力[3]。

在學習雙液原電池的過程中，教師可借助Flash動畫模擬雙液原電池的運作原理，通過問題引導學生深入探究實驗現象。例如：教師提問“在Zn-Cu-CuSO4雙液原電池實驗中，電極上觀察到了什么實驗現象？”學生在實驗探究后記錄實驗現象筆記，培養對實驗數據的整理和分析技能。在教學過程中，教師需要巧妙地運用Flash動畫，模擬Zn-Cu-CuSO4雙液原電池微觀過程，帶領學生直觀了解電子、電流和陰陽離子的流動方式，深入理解原電池工作原理的微觀過程，宏觀實驗和微觀動畫相結合的教學方式，幫助學生在實驗中建立宏觀現象與微觀過程的直接聯系。借助模擬信息技術，教師能夠幫助學生建立對實驗微觀過程的直觀認知，體現了化學教學“宏微結合”理念，使學生全面、深刻地理解化學實驗背后的科學原理，從而發展學生化學學科核心素養，提升科學思維水平。

（四）利用信息技術放大化學實驗現象

化學實驗現象和過程的可視化是推動高中生學習方式轉變的重要途徑，為實現更有效的可視化教學，教師采取了先進的技術手段，用手機拍攝演示實驗，并利用投屏軟件將實驗過程以電腦投屏方式展示在大屏幕上，使學生能夠更加清晰地觀察實驗現象，同時解決教師演示實驗中實驗現象難以觀察的問題。該策略不僅提供了更直觀、生動的學習體驗，還為學生提供了更多的觀察和思考實驗現象的機會。通過電腦投屏，學生能夠在大屏幕上清楚地看到化學反應的細節，從而更深入地理解實驗的原理和機制，可視化方式打破了傳統實驗受限的框架，促使學生更全面地理解實驗的動態過程[4]。同時，教師可以將視頻材料整合到教學資源中，供學生反復觀看，幫助學生加深對實驗現象和化學原理的理解，個性化的學習方式有助于滿足學生不同的學習節奏和需求。

在介紹金屬鈉與乙醇反應這一實驗時，教師遇到了演示實驗現象不明顯的問題，尤其是對于后排學生而言，無法清晰地看到實驗現象和聽到實驗發出的聲音。為了有效解決這一教學問題，教師用手機拍攝了實驗過程，并利用投屏軟件將實驗投放在大屏幕上，確保每個學生都能清晰地觀察到實驗現象，從而刺激了學生視覺和聽覺感官，進一步活躍課堂氣氛。該策略不僅在技術層面上解決了實驗現象不易觀察的問題，也提升了學生的學習體驗，通過智能手機的拍攝和大屏幕投放，學生能夠全面、清晰地感知實驗的各個細節，包括產生的聲音效果、實驗變化等，以此豐富了學生對實驗現象的感知，提高其對實驗過程的理解深度，進而取得更好的學習效果。

（五）信息技術聯結課內課外學習過程

信息技術與化學實驗的深度融合涉及多個層面，包括教學準備、學習鞏固和實踐操作等。通過積極應用信息技術，教師能夠更好地引導學生學會利用網絡資源自主學習，提高實驗課的實效性和趣味性。

首先，課前自主預習是學生主動參與化學實驗學習的重要階段。信息技術為這一階段提供了高效便捷的工具，教師通過在線平臺可以與學生分享實驗相關資料，包括微課、練習題、實驗演示視頻、思維導圖等，促使學生在課前對實驗背景進行深入了解。學生之間也能夠通過在線討論分享個人預習心得、討論預習問題，形成合作學習的氛圍，為第二天的化學實驗學習做好充足準備。信息技術輔助的預習方式有助于提前解決實驗中的疑慮，為實際操作提供良好的演示與示范。

其次，課后及時鞏固和測評反思是信息技術與化學實驗融合的收尾環節。教師可以借助信息技術的多媒體功能，將實驗方案和操作過程整合成視頻合集，并上傳至云平臺供學生復習。該方式使學生能夠在課后回顧實驗的每一個步驟，加深對實驗原理的理解。同時，教師還可以通過云平臺進行在線測評，檢測學生對實驗知識的掌握情況。在此過程中，學生還可以通過觀看實驗視頻，找出自己在實驗中可能存在的問題，進行及時反思和糾正，鞏固化學實驗學習效果。

總之，化學教師在新課程標準的要求下，應根據實際情況和教材上實驗的特點，采取不同的信息技術與化學實驗融合策略，包括使用虛擬實驗軟件進行模擬演示、制作實驗教學PPT以展示實驗記錄、借助投屏技術放大實驗現象，以及通過云平臺進行資源共享等。在實際教學中，教師應靈活運用信息化工具，創造出更生動、互動的學習場景，提高學生對化學實驗的興趣和主動參與度。通過將信息技術與實際教學有機結合，教師能夠在學科知識的傳遞中激發學生的學習熱情，提高其實驗操作技能和理論認識水平。

結束語

信息技術與化學實驗教學的深度融合豐富了高中化學課堂的教學手段，提高了課堂的有效性。學生在實驗中通過多媒體的呈現更全面地感知化學現象，鞏固對實驗原理的理解。創新性的教學方式不僅滿足了學生對多樣化學習方式的需求，也使得學科知識更加貼近實際應用，通過信息技術與化學實驗的有機結合，教師能夠更好地迎接現代教育的挑戰，培養學生學科素養，強化化學實驗教學效果。

參考文獻

[1]廖志娟.芻議計算機信息技術在高中化學實驗教學中的應用[N].科學導報，2023-11-14（B2）.

[2]廖樂星.融合信息技術提高教育質量：信息化背景下高中化學實驗教學研究[J].試題與研究，2023（24）：64-66.

[3]李莉.信息技術與高中化學實驗教學的整合途徑研究[J].求知導刊，2023（22）：8-10.

[4]陳浩浩.高中化學實驗教學中計算機信息技術的應用分析[J].中國新通信，2023，25（4）：93-95.

本文系莆田市2023年度課題“高中化學教學與信息技術深度融合研究”（課題編號：PTJYKT23184 ）階段性成果。