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教育信息化2.0技术在初中化学实验教学中的应用

2023-09-08 74 上传者：管理员

摘要：随着新课程的实施，初中化学更加注重通过实验教学培养学生的核心素养.在化学实验中有许多生动、鲜明的现象，有利于调动学生的各种感官，尤其是能使学生通过视觉来获得丰富的感性认识，经过分析、比较、抽象、概括，逐步上升为理论知识.但是，由于实验教学受到场地、器材、技术手段等限制，加上部分学校与教师不够重视，让化学实验教学质量难以得到提高.在教育信息化2.0背景下，我们要充分利用信息技术的优势，突破实验教学重难点，创设真实的模拟实验学习情境，在互动中发挥学生的创造力与操作能力，从而提高初中化学实验教学的质量.

关键词：
初中化学
化学实验
实验教学
教育信息化2.0
策略
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随着信息技术的快速发展，以人工智能、慕课、智慧课堂等为主要形式的教育技术在中小学领域的影响越来越大，它们已不再仅仅作为辅助教学的工具，而是作为特定的要素用于建构自主探究、交互合作、资源共享的全新教学模式.初中化学中的实验教学直接关系到教学效果的提升以及学生核心素养的培养.如果把信息技术巧妙的运用到化学实验教学中，则能够让学生在逼真的动画、婉转的音乐、形象的模拟操作中产生身临其境的感觉，让实验教学效果倍增.所以，教育信息化2.0背景下，初中化学教学必须实现与信息技术的深度融合，推动初中化学实验教学手段和教学模式的变革，突破课堂教学重点难点，培养学生自主学习的能力，最终提升化学课堂教学效果.

1、信息技术在初中化学实验教学中的优势

随着信息技术的发展，特别是《教育信息化2.0行动计划》的颁布实施，让人工智能、大数据、虚拟仿真等技术开始走进中小学课堂[1].当然，要真正实现教育信息化2.0的创新，必须抓其中的关键点开展工作，聚焦学生的“学”和教师的“教”过程中普遍存在的问题.从学生和教师的视角来看当前教育信息化2.0存在的困难，我们对4576名学生和896名教师进行调查.调查发现，学生缺乏学习动因和持续力，疑难知识的深度理解存在困难，学生对手机存在依赖；教师对教与学情况监测和调控困难，优质教师难以覆盖全体学生，信息技术创造真实学习情景方面能力较弱，信息技术与课程教学的有机整合存在困难等.建立有效工作体系，充分运用大数据全面调控教与学活动，从而培养学生思维能力，提升课堂教学效果.

初中化学教学作为促进学生理解科学知识、形成科学素养的基础学科，不仅需要教师传授学生以关键知识，而且还要求教师尽可能多开展实验教学，培养学生的操作能力与创新精神.将信息技术应用于初中化学实验教学，不仅可以创设教学情境，激发学习兴趣，而且有利于突出教学重难点，优化课堂教学效率.例如，在初中化学入门教学中，为调动学生学习兴趣，同时体现化学以实验为基础的学科特点，可以在教学中播放有趣的实验视频，如“酸碱指示剂颜色的变化”“生活中的化学问题”等，有效激发学生好奇心和求知欲，让学生直观感受到化学的有用与有趣，从而产生学习化学的渴望.再如，在操作气体吸收实验装置时，为什么会存在导管插入液面时的不同情况?要想解开这些疑问，可在确保实验室安全防护的条件下拍摄具体的细节视频，或者制作VR动画模拟实验的操作，使危险的化学实验“虛拟化”“可视化”.

2、教育信息化2.0背景下的初中化学实验教学策略

2.1妙用微课推送，突破实验教学重点难点

微课在教学上的使用很灵活，可用于课前、课中、课后.课前侧重于学生预习，课中侧重于组织教学，课后侧重于知识的梳理和巩固[3].其中，课前使用的微课尤为重要，教师可将某节课的重难点内容制作成微课，学生观看微课并完成配套的进阶练习，教师再根据学生进阶练习反馈的情况进行二次备课，以此增强教学的针对性.在运用微课的时候，必须重点突出，将章节中最核心的知识和思想呈现出来，针对重难点提出有价值的问题，引导学生自主思考或进行深入的讨论.初中化学课堂教学中，教师在讲解难点内容时，往往由于教学条件的限制，大多数学生没有机会独立思考.学生如果能在课前仔细观看微课，认真完成进阶练习，课堂上就有时间思考、有机会讨论，并带着问题听课，既提高听课的针对性，也使教学难点得到突破.

同时，化学实验操作有它的严密性，如果违反操作步骤，将会产生非常严重的后果.而信息技术的应用，则可以让这些问题就迎刃而解.例如，在《探究一氧化碳还原三氧化二铁》实验预习的时候，笔者先用微课展示错误操作产生的后果，一反常规实验操作，先用酒精喷灯高温加热盛有三氧化二铁的玻璃管，再通入一氧化碳气体，学生立即看到玻璃管里产生火焰，急速燃烧，引起爆炸，玻璃管碎片到处飞扬，造成严重的教学事故，引起学生的高度注意，要严格遵守操作规则.在实验结束时，我同样制作微课，先停止通入一氧化碳，过一会再熄灭酒精喷灯，空气进入玻璃管，还原出的黑色粉末与进入的氧气发生氧化反应，又一次变成了红色，这与课堂预设完全不符，学生没有找到他们在预习中的结论，经过小组之间相互讨论，明白产生这一现象的根本原因.由此可见，微课的充分运用，弥补了化学实验课堂的不足，从而降低学习的难度，顺利突破化学实验中的教学难点.

2.2利用希沃白板，增强实验教学的真实性

学习化学的重要途径是实验，通过实验以及对实验现象的观察、记录和分析等，可以发现和验证化学原理.在初中化学实验教学中，教师通常采用演示实验和分组实验两种形式带领学生进行实验探究.在演示实验中，传统实验教学往往会因为实验药品危害性较大或仪器缺失等客观原因，导致实验无法顺利开展，也可能由于实验仪器本身小，离讲台较远的同学看不清实验现象，实验探究的效果大打折扣.而希沃白板凭借强大的交互功能，对初中化学课堂起到强大的辅助功能.我们可以利用希沃提供的仿真实验功能，使实验现象在课堂中得以展现，还可以利用希沃授课助手实现投屏功能、直播功能，将难以观察的课堂问题可视化，将学生实验过程中值得表扬的地方、经常犯错的实验操作，通过拍照上传到电子白板上，对问题集中处理，反思评价，不仅仅能够极大的节省课堂时间，而且可以增强实验教学的真实性.例如，在《探究蜡烛燃烧》实验教学过程中，教师可利用希沃助手，网络连接后点击按钮，将手机摄像头聚焦于实验仪器上，此时白板上可清晰的呈现出演示实验的全过程，利用手机摄像头向学生全方位展示蜡烛在燃烧前、燃烧时和熄灭后的现象.同时教师可在课堂上带领学生对蜡烛燃烧进行深入探究，完成“母子火焰”实验，实际课堂中学生们通过屏幕展示能很快的分析出蜡烛燃烧实际是石蜡蒸气在燃烧这一抽象问题(如图1所示).

2.3借助智慧课堂，提高学生实验探究能力

智慧课堂是以“互联网+”思维和大数据、云计算等新技术打造的智能、高效的课堂，由云、网、端三部分组成.其中，科大讯飞研发的畅言智慧课堂教学系统就比较具有代表性.智慧课堂的应用包括三个环节.在课前准备阶段，教师需根据教学目标、教学对象、教学内容制作或者在网上选取相应的微课及相关视频，同时设计自学报告单.教师于上课前将微课和自学报告单等资源推送给学生，学生利用课外时间通过学生终端观看学习知识点，并做好学习记录，形成学案，将完成的自学报告单在规定的时间内通过终端发送给教师[4].教师再根据对学生报告单完成情况的大数据反馈进行备课，重点解决学生需要解决的问题.在课堂上，教师主要是解答课前疑惑、总结解题技巧、巩固重难点.其中，解答课前疑惑的方式有多种，教师可以将学生产生的问题发送给不同的小组，由小组讨论解决，并予以总结.教师可通过平台发布具有代表性的、有梯度的问题让学生讨论、思考，归纳出解决的方法，再利用学生终端拍照上传，教师进行展示、点评，总结归纳出解题思路和方法.在课后作业布置与反馈阶段，教师可以通过平台推送习题，教师根据解答情况挑选出典型错误发布给全班，并再次进行点评和讲解，从而突破知识难点.

在人教版《燃烧和灭火》教学时，考虑本节内容贴近学生的生活实际，笔者尝试以“情境”为教学主线，借助畅言教学系统，围绕“燃烧的条件”和“灭火的原理”重点展开课堂教学.先制作出本节课的微课和学习任务单，推送给学生，根据学生的完成学习单的情况，调整课堂教学设计方案.在课堂教学环节，由“钻木取火”短视频引入新课学习，激发学生对“燃烧的条件”的探究兴趣；随后，以小组为单位，设计出成语探秘(火上浇油与釜底抽薪)、生活百科(消防标识与灭火器)、魔术表演(烧不坏的纸巾)三个活动，引导学生通过联系生活实际、观看视频资料、设计仪器装置、亲自动手操作实验等，直观而真实地展现“燃烧与灭火”的场景，最终掌握“燃烧的条件”和“灭火的原理”.

2.4利用信息技术，创设模拟实验学习情境

初中化学知识的生成过程不能仅靠教师完美的语言表达，有时一个简单的实验就能让学生清楚知识的起源，从而激发学生为之去探索.化学中很多的实验可以在实验室完成，但是有的化学实验存在局限性，操作起来具有危险性，如不纯可燃性气体燃烧时可能会产生爆炸，有的化学实验短时间内不能完成，课堂上看不到实验现象，更不能得到结论，影响课堂教学.例如，在探究铁生锈的条件时，实验过程约一周时间才能完成，还有些实验是化工生产的实景再现，像炼铁厂的高炉炼铁，在学习过程中学生只能看到图片，不知其反应的过程，学过之后学生还有很多的疑惑，比如：炼铁高炉用煤作燃料，碳具有还原性，为什么不说碳在炼铁中是还原剂而把一氧化碳当作还原剂?还有一些贵重的物质(金刚石、钻戒),实验室里根本找不到，即使找到了，也无法用燃烧的方法验证它是由碳元素组成的.所以借助信息技术，制作模拟实验，就可以让学生在教室内看到淡蓝色的液氧，光彩夺目的金刚石以及模拟金刚石燃烧，并验证燃烧后唯一生成的产物二氧化碳，可以看到用干冰制造烟雾缭绕的效果，利用动画制作铁生锈的过程，短时间内看到铁生锈，清楚的知道铁生锈时是铁与氧气、水在一起发生的复杂的化学反应，打开炼铁高炉内部就可以看到熊熊燃烧的烈火，产生二氧化碳，二氧化碳上升后与灼热的炭层发生化学反应生成大量的一氧化碳，一氧化碳还原铁矿石的真实画面.以此创造接近真实的实验，创设适合学生兴趣的教学情境，它不仅能调动学生学习的主动性和积极性，而且有利于教学任务优质、高效的完成.

3、结语

基于信息技术的2.0的教学终端不仅是教学工具的变化，更是教学模式学习方法的变革.在当前背景下，信息技术与初中化学教学的深度融合是教育信息化向高端发展的不二选择，需要教师树立终身学习的观念，不断创新、善于反思和总结信息技术运用的方法与经验.当然，信息技术只是起辅助作用，在教学中不能依赖于它，模拟实验缺乏真实感，长期使用学生也会感到虚伪，只有把化学实验与信息技术融合，才能够提高初中化学实验教学的质量.

参考文献:

[1] 陈琳,许林.新时代教育信息化2.0发展策略研究[J].中国电化教育,2021(01):96-101+127.

[2] 陈仓满.现代教育技术在初中化学实验教学中的实践研究[J].基础教育论坛,2021(19):108-109.

[3] 赵海涛.基于信息化技术下初中化学实验教学模式探究[J].青海教育,2021(Z2);84-85.

[4] 吴叶兰.基于智慧课堂下初中化学实验教学模式探究[J].文理导航(中旬),2022(05):91-93.

基金资助:2021年度六安市教育科学规划课题“基于智慧课堂下背景下的教师培养策略研究”(项目编号:LK21052);

文章来源:陈兆先,董功平,朱景芳.教育信息化2.0技术在初中化学实验教学中的应用[J].理科考试研究,2023,30(18):54-56.