信息技術(shù)在初中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用研究

隨著信息技術(shù)在教育領(lǐng)域應(yīng)用的逐漸深化，其為初中化學(xué)學(xué)科教學(xué)發(fā)展創(chuàng)造了更多可能。在化學(xué)教學(xué)中，如何更有效地以技術(shù)支持學(xué)生探究化學(xué)現(xiàn)象、輔助學(xué)生理解化學(xué)概念、培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能與探究能力，是教師應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)思考的問題。在實(shí)際過程中，教師可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)課、非實(shí)驗(yàn)課特質(zhì)，從不同角度入手應(yīng)用信息技術(shù)。在實(shí)驗(yàn)課內(nèi)應(yīng)用信息技術(shù)，側(cè)重于利用信息技術(shù)革新實(shí)驗(yàn)本身、拓展實(shí)驗(yàn)探究與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、豐富實(shí)驗(yàn)過程；在非實(shí)驗(yàn)課內(nèi)應(yīng)用信息技術(shù)，側(cè)重于利用技術(shù)優(yōu)勢為學(xué)生搭建自主發(fā)揮的平臺，豐富化學(xué)知識的呈現(xiàn)形式。

一、化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用信息技術(shù)的方法

（一）借助信息技術(shù)拓展實(shí)驗(yàn)展示形式

在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要想利用信息技術(shù)豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以借助技術(shù)拓展實(shí)驗(yàn)形式，將一些無法常規(guī)操作的實(shí)驗(yàn)直觀展示出來，從而加深學(xué)生對化學(xué)反應(yīng)、化學(xué)概念的理解，發(fā)散學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)思維。一般來說，教師可以利用信息技術(shù)創(chuàng)建危險(xiǎn)實(shí)驗(yàn)場景。此類實(shí)驗(yàn)往往無法在校園內(nèi)實(shí)際操作，但是其在展示化學(xué)規(guī)律、化學(xué)定理方面具有典型性與代表性。教師就可以視頻動(dòng)畫、三維模型、3D演示等方式還原化學(xué)實(shí)驗(yàn)，在保證學(xué)生安全的情況下組織學(xué)生對此類危險(xiǎn)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探討，以此滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。教師也可以將直觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以微粒形式呈現(xiàn)出來。這樣不僅可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)形態(tài)的轉(zhuǎn)換，也可以讓學(xué)生從微觀角度認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)，學(xué)習(xí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生理解物質(zhì)微妙的微觀結(jié)構(gòu)，提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)效率的同時(shí)發(fā)展學(xué)生的宏觀微觀觀念[。

以人教版九年級下冊“實(shí)驗(yàn)活動(dòng)8-粗鹽中難溶性雜質(zhì)的去除”實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)為例，這組實(shí)驗(yàn)是為了讓學(xué)生體驗(yàn)固體混合物初步提取提純的過程，讓學(xué)生掌握蒸發(fā)操作、過濾操作、溶解操作等實(shí)驗(yàn)技能。教師利用托盤天平稱取 5.2g 粗鹽，利用溶解與蒸發(fā)的形式初步提純，將其中難以溶解的雜質(zhì)去除。在操作“粗鹽溶解于燒杯中的清水”這一步驟時(shí)，很多同學(xué)產(chǎn)生疑惑：“鹽分去哪里了？將粗鹽溶解于水中，雖然可以去除難以溶解于水的雜質(zhì)，但是會(huì)不會(huì)將水中的物質(zhì)帶出來呢？”此時(shí)，教師可以利用信息技術(shù)轉(zhuǎn)化這組實(shí)驗(yàn)的形式，連接數(shù)字化實(shí)驗(yàn)裝置與系統(tǒng)，將直觀的“粗鹽溶解于水”的實(shí)驗(yàn)以微粒的形式呈現(xiàn)出來。學(xué)生觀看大屏幕。發(fā)現(xiàn)隨著教師將粗鹽投放于水中、利用攪拌棒溶解均勻，屏幕上出現(xiàn)了很多“Na微粒”和“雜質(zhì)顆?！?。在教師將雜質(zhì)過濾掉之后，屏幕上僅剩余溶解液體的水分顆粒與“Na微?！?。學(xué)生恍然大悟：原來清水中不存在可以與鈉相反應(yīng)的物質(zhì)，所以這一步驟是單純的提純操作，而非化學(xué)反應(yīng)操作?？梢?，教師利用信息技術(shù)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)形式，讓學(xué)生從宏觀微觀兩個(gè)方面同步了解粗鹽提純的實(shí)驗(yàn)過程，加深學(xué)生對粗鹽提純實(shí)驗(yàn)原理的理解。同時(shí)，信息技術(shù)支持實(shí)驗(yàn)形式轉(zhuǎn)變，也有效解答了學(xué)生的疑惑，進(jìn)一步提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

（二）借助信息技術(shù)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)

在初中化學(xué)教學(xué)中應(yīng)用信息技術(shù)，關(guān)鍵在于“解決了原本教育手段無法突破的技術(shù)難題”“讓更多不可能的實(shí)驗(yàn)成為可能”。因此，利用信息技術(shù)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，是一種極為有效的技術(shù)應(yīng)用手段。借助信息技術(shù)，教師可以展示一些規(guī)模龐大、周期較長的實(shí)驗(yàn)；也可以組織學(xué)生進(jìn)行高危實(shí)驗(yàn)的模擬操作，讓學(xué)生在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境中近距離接觸實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)設(shè)備，讓學(xué)生通過模擬操作親歷實(shí)驗(yàn)探索的過程[2]。這樣不僅可以幫助學(xué)生熟練掌握實(shí)驗(yàn)操作方法，鍛煉學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ灿兄诩由顚W(xué)生對化學(xué)概念的理解，發(fā)展學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。

以人教版九年級下冊“課題2-酸和堿的中和反應(yīng)”實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)為例，教材內(nèi)搭配的實(shí)驗(yàn)是“在氯化鈉溶液中加入稀鹽酸”實(shí)驗(yàn)。這組實(shí)驗(yàn)確實(shí)可以向?qū)W生展示酸與堿之間的中和反應(yīng)，讓學(xué)生通過溶液顏色的變化觀察、感受酸堿中和反應(yīng)的過程。但是，教材所給出的這組實(shí)驗(yàn)屬于演示實(shí)驗(yàn)，而非學(xué)生的操作實(shí)驗(yàn)。學(xué)生并不能真正參與到酸堿中和反應(yīng)中，一定程度上限制了學(xué)生的自主發(fā)揮與探索。因此，教師在對教材內(nèi)提及的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行梳理后，即可利用信息技術(shù)手段創(chuàng)建虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，并組織學(xué)生開展虛擬仿真的實(shí)驗(yàn)操作。首先，教師向?qū)W生展示教材內(nèi)提及的酸堿中和案例，包括：“在氯化鈉溶液中加入稀鹽酸”“適量熟石灰與酸性物質(zhì)中和”“胃液與含有堿性物質(zhì)的藥物中和”“蟻酸與含有堿性物質(zhì)的溶液相中和”。之后，教師提出虛擬仿真實(shí)驗(yàn)活動(dòng)要求：“請大家觀看這些案例并選擇自己喜歡的一項(xiàng)案例。然后，在虛擬空間實(shí)驗(yàn)室中領(lǐng)取相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)裝置，親自動(dòng)手操作完成你的實(shí)驗(yàn)吧。”最后，學(xué)生紛紛使用計(jì)算機(jī)與VR眼鏡，進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)空間，開始自已的虛擬實(shí)驗(yàn)操作。有的學(xué)生選擇了蟻酸與醋，有的學(xué)生選擇了氯化鈉溶液與稀鹽酸，各自獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)裝置的安裝，將實(shí)驗(yàn)材料投放于裝置中，一邊操作一邊觀察系統(tǒng)反饋的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，同時(shí)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。這種方法能夠讓學(xué)生經(jīng)歷酸堿中和實(shí)驗(yàn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，從而有助于加深學(xué)生對酸堿中和反應(yīng)的理解。

（三）借助信息技術(shù)支持實(shí)驗(yàn)探究

在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師需要讓學(xué)生充分發(fā)揮學(xué)習(xí)主體性，主動(dòng)觀察、主動(dòng)質(zhì)疑、主動(dòng)提出自己的想法、主動(dòng)操作與驗(yàn)證。對于學(xué)生而言，具備自主探究的工具與機(jī)會(huì)十分重要。教師在化學(xué)教學(xué)中應(yīng)用信息技術(shù)，可以將信息技術(shù)轉(zhuǎn)化為學(xué)生自主探究的工具，或者為學(xué)生提供充足的實(shí)驗(yàn)自主探究材料、為學(xué)生搭建廣闊的實(shí)驗(yàn)自主探究平臺[]。

以人教版九年級上冊“跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)1微型空氣質(zhì)量‘檢測站’的組裝與使用”實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)為例，空氣質(zhì)量檢測常常通過判斷空氣中的污染物含量實(shí)現(xiàn)。在本次實(shí)驗(yàn)課程中，教師利用信息技術(shù)為學(xué)生搭建跨學(xué)科的自主探索平臺，組織學(xué)生利用信息技術(shù)工具在線上分享自己的看法，展示自己組裝的微型空氣質(zhì)量檢測站，并要求學(xué)生利用信息技術(shù)分析與呈現(xiàn)數(shù)據(jù)，編制空氣質(zhì)量檢測報(bào)告，展示與分享自己的研究結(jié)果。首先，由于這次實(shí)驗(yàn)課程屬于跨學(xué)科活動(dòng)，需要學(xué)生利用大量課余時(shí)間自行推進(jìn)，而課下學(xué)生很難及時(shí)與同伴、教師溝通。因此，教師利用希沃白板為學(xué)生發(fā)放“微型空氣質(zhì)量‘檢測站’的組裝與使用”的課后任務(wù)，要求學(xué)生進(jìn)入希沃白板軟件閱讀任務(wù)背景材料，在交流群內(nèi)表達(dá)自己的設(shè)想，說出自己的主張。教師看到之后會(huì)使用手機(jī)與學(xué)生交流，而其他同學(xué)看到之后也會(huì)參與到討論中。這種方式能夠促使學(xué)生利用信息技術(shù)進(jìn)行討論，從而幫助其找到自己的實(shí)驗(yàn)探究方向。然后，教師為學(xué)生推送相關(guān)實(shí)驗(yàn)資料，包括：最新空氣污染檢測裝置的實(shí)驗(yàn)資料、某檢測組進(jìn)行地區(qū)空氣檢驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)資料、空氣中污染物質(zhì)去除實(shí)驗(yàn)的資料等。學(xué)生接收并閱讀這些資料，了解氣體檢測、空氣構(gòu)成、氧氣凈化等方面的知識與情況，為后續(xù)開展組裝微型空氣質(zhì)量“檢測站”夯實(shí)理論基礎(chǔ)。最后，教師利用一節(jié)課與學(xué)生討論之前課余自主探索的成果，指導(dǎo)學(xué)生完成檢測站裝置的組裝與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證操作，并且要求學(xué)生將研究成果以圖片的形式上傳。這種方式有助于進(jìn)一步豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)成就感與體驗(yàn)感，強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究效果。

二、非化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用信息技術(shù)的方法

（一）利用信息技術(shù)提高預(yù)習(xí)效率

2022年版新課程標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的價(jià)值。因此，初中化學(xué)教師在非實(shí)驗(yàn)類教學(xué)中應(yīng)用信息技術(shù)進(jìn)行教學(xué)，可以從預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)人手。教師可以利用信息技術(shù)支持學(xué)生的課前預(yù)習(xí)，既可以豐富學(xué)生課前預(yù)習(xí)的形式與內(nèi)容，也可以革新學(xué)生的課前預(yù)習(xí)方法，從而提升學(xué)生的預(yù)習(xí)體驗(yàn)，提高學(xué)生的預(yù)習(xí)效率。在實(shí)際過程中，化學(xué)教師要立足于化學(xué)課程內(nèi)容，密切關(guān)注本班級學(xué)生的化學(xué)基礎(chǔ)知識儲備情況、自主學(xué)習(xí)興趣傾向與學(xué)習(xí)能力，盡可能選擇學(xué)生喜聞樂見的預(yù)習(xí)形式，開發(fā)符合學(xué)生認(rèn)知水平的信息化預(yù)習(xí)資源。例如，教師可以設(shè)計(jì)線上預(yù)習(xí)資料包。學(xué)生利用微信打開資料，觀看視頻，完成線上問題[4。再如，教師利用希沃白板設(shè)計(jì)接龍小游戲，將學(xué)生學(xué)習(xí)過的相關(guān)化學(xué)知識融入其中。學(xué)生通過參與游戲，回顧所學(xué)知識，并為即將到來的新知識學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。

以人教版九年級上冊的“課題2碳的氧化物”課前預(yù)習(xí)為例，為了提高學(xué)生的預(yù)習(xí)效率，教師利用信息技術(shù)支持學(xué)生開展課前預(yù)習(xí)。首先，教師對學(xué)生進(jìn)行線上隨機(jī)測試與評估，全面了解學(xué)生對“碳單質(zhì)的多樣性”“氧氣制取”等化學(xué)知識的掌握程度，分析學(xué)生喜歡的預(yù)習(xí)形式。隨后，教師采用“生活化主題的課前導(dǎo)學(xué)案”，組織學(xué)生進(jìn)行課前預(yù)習(xí)。在導(dǎo)學(xué)案中，以生活中常見的“竹炭用于去味”案例材料為引，引起學(xué)生對上一課時(shí)的回憶，讓學(xué)生通過回答選擇題的方式回顧知識點(diǎn)。同時(shí)，以“碳物質(zhì)在生活中的常見應(yīng)用”為話題，要求學(xué)生寫出除了單質(zhì)碳之外其他碳物質(zhì)在生活中的應(yīng)用案例。此時(shí)，學(xué)生會(huì)結(jié)合生活經(jīng)歷寫出很多二氧化碳的應(yīng)用，如二氧化碳消防栓滅火、二氧化碳增加汽水口感等，引出新課時(shí)的教學(xué)內(nèi)容。最后，教師要求學(xué)生在班級群內(nèi)領(lǐng)取問卷，填寫問卷，提出自己在預(yù)習(xí)中遇到的問題。通過這種方式，教師可以全面了解學(xué)生的預(yù)習(xí)狀況，便于之后在課堂上把控教學(xué)節(jié)奏?？梢姡處熇眯畔⒓夹g(shù)支持學(xué)生開展課前預(yù)習(xí)，不僅能夠改變學(xué)生課前自主學(xué)習(xí)的形式，也能更具體、全面地了解學(xué)生的預(yù)習(xí)狀況，及時(shí)解決學(xué)生疑惑的同時(shí)，根據(jù)學(xué)生實(shí)際情況調(diào)整課堂教學(xué)安排，從而提高初中化學(xué)教學(xué)的效率和質(zhì)量。

（二）利用信息技術(shù)優(yōu)化課堂活動(dòng)環(huán)節(jié)

在初中化學(xué)教學(xué)中應(yīng)用信息技術(shù)，教師要充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢，優(yōu)化課堂活動(dòng)環(huán)節(jié)。在課堂上不同的活動(dòng)環(huán)節(jié)引入信息技術(shù)，既可以豐富各環(huán)節(jié)的教與學(xué)活動(dòng)，提升課堂教學(xué)的趣味性，也可以適當(dāng)改善非實(shí)驗(yàn)化學(xué)課的枯燥感，避免學(xué)生在大量理論知識中感到煩躁，從而提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

以人教版九年級上冊“課題2-化石能源的合理利用”課程教學(xué)為例，這節(jié)課包含“化石能源的利用”“降低化石能源利用對環(huán)境的影響”等內(nèi)容。其中，“降低化石能源利用對環(huán)境的影響”為重點(diǎn)。教師可利用信息技術(shù)整合課堂各個(gè)環(huán)節(jié)，將非重點(diǎn)的“化石能源的利用”整合為課程導(dǎo)入，利用信息技術(shù)展示化石能源利用場景的真實(shí)視頻，拋出“你認(rèn)為化石能源利用是社會(huì)的福音嗎？”這一問題，要求學(xué)生使用自己的終端學(xué)習(xí)設(shè)備，參與話題選擇與討論。之后，教師以“數(shù)據(jù)可視化”的形式展示學(xué)生的選擇結(jié)果，激活學(xué)生對化石能源利用所產(chǎn)生的影響的討論熱情，并自然導(dǎo)出本節(jié)課程的重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容。之后，教師利用信息技術(shù)優(yōu)化課堂探討與研究環(huán)節(jié)。教師先利用信息技術(shù)為學(xué)生展示“我國研制的大推力氫氧火箭發(fā)動(dòng)機(jī)”“氫能源市域列車”動(dòng)態(tài)圖，創(chuàng)設(shè)真實(shí)的社會(huì)應(yīng)用情境，提出本節(jié)課課題：“如何使用化石能源才能降低其對環(huán)境的影響？”之后，要求各組學(xué)生使用學(xué)習(xí)終端開展自主探究活動(dòng)。各組學(xué)生紛紛提出自己的看法，并且圍繞本組觀點(diǎn)上網(wǎng)搜索、下載資料，借助資料論證自己的觀點(diǎn)，研究“電解水制取氫氣”原理，討論工業(yè)上制取氫氣的方法的優(yōu)勢。在學(xué)生自主探究活動(dòng)的過程中，各組學(xué)生可以隨時(shí)下載新的資料佐證自己的新觀點(diǎn)，也可以利用真實(shí)案例、訪談資料等駁斥對方的觀點(diǎn)。相較于普通的課堂探究環(huán)節(jié)，信息技術(shù)支持下的探究活動(dòng)，大大拓展了學(xué)生的自主發(fā)揮空間，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，不僅有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，也能讓學(xué)生經(jīng)歷知識輸人與輸出的過程，從而有助于學(xué)生化學(xué)思維、科學(xué)探究與社會(huì)責(zé)任等核心素養(yǎng)的發(fā)展。

三、結(jié)束語

綜上所述，信息技術(shù)在初中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用，一定程度上豐富了實(shí)驗(yàn)課與非實(shí)驗(yàn)課的形式，讓學(xué)生在更真實(shí)生動(dòng)的情境中發(fā)現(xiàn)化學(xué)現(xiàn)象、在自主探究中掌握實(shí)驗(yàn)方法、在實(shí)驗(yàn)研究討論中發(fā)展核心素養(yǎng)與學(xué)習(xí)能力。

作者單位：劉金堂甘肅省金昌市金川區(qū)雙灣中學(xué)

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