信息技術(shù)背景下中學(xué)化學(xué)高效課堂的構(gòu)建路徑

福建師范大學(xué)第二附屬中學(xué) 羅清蓉

經(jīng)濟(jì)社會(huì)的蓬勃發(fā)展帶動(dòng)信息技術(shù)快速發(fā)展，衍生出大數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間、云平臺等技術(shù)，課堂教學(xué)呈現(xiàn)數(shù)字化、個(gè)性化與智能化特征。在中學(xué)教育中運(yùn)用信息技術(shù)能較好地調(diào)動(dòng)學(xué)生探究知識的積極性和主動(dòng)性，改變以往單一沉悶的課堂氛圍，并能促使學(xué)生形成良好的科學(xué)探究能力與創(chuàng)新精神。尤其信息技術(shù)以圖文并茂的形式為學(xué)生呈現(xiàn)化學(xué)教材和化學(xué)實(shí)驗(yàn)中相對抽象復(fù)雜的知識，為教學(xué)改革提供了極大的空間，最重要的是，全面提升了化學(xué)教學(xué)質(zhì)量與學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，為學(xué)生全面發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

一、在化學(xué)元素教學(xué)中應(yīng)用信息技術(shù)

借助現(xiàn)代信息技術(shù)概念優(yōu)化應(yīng)用語言形式呈現(xiàn)知識，改變傳統(tǒng)教學(xué)方式。針對元素及其化合物課程結(jié)構(gòu)包括：制定課題、講授新知、布置任務(wù)、過程、疑惑、團(tuán)隊(duì)合作、小組討論、成果提交以及評價(jià)主題。具體流程為運(yùn)用信息技術(shù)創(chuàng)設(shè)情境并運(yùn)用生動(dòng)有趣的圖片、新鮮視頻、新聞內(nèi)容等制作導(dǎo)課，調(diào)動(dòng)學(xué)生探究化學(xué)知識的積極性和主動(dòng)性。隨即提出問題，讓學(xué)生以小組形式相互討論。應(yīng)用信息技術(shù)制作的知識課件應(yīng)清晰明了與多元化，最后教師歸納評價(jià)最初提出的問題。信息技術(shù)在整個(gè)課堂教學(xué)中展現(xiàn)了較強(qiáng)的個(gè)性，清晰形象地呈現(xiàn)部分晦澀難懂的化學(xué)知識，簡化了學(xué)生的理解難度。一般元素及其化合物知識涵蓋元素微觀知識，傳統(tǒng)教學(xué)并未觸及該方面知識。正因如此，其成為學(xué)生理解知識的難點(diǎn)。信息技術(shù)的出現(xiàn)將學(xué)生肉眼無法觀察和大腦難以想象的微觀知識形象化，在此過程中，能重復(fù)性為學(xué)生演示重難點(diǎn)知識，如基于多角度與多層次立體空間展示微觀知識，增強(qiáng)學(xué)生多元觀察知識與發(fā)現(xiàn)問題、認(rèn)識事物的能力。

以含硫化合物的性質(zhì)和應(yīng)用相關(guān)知識為例，該單元在于讓學(xué)生了解SO2物理性質(zhì)與用途，以及掌握SO2主要化學(xué)性質(zhì)，并了解SO2對空氣造成污染以及防治硫酸型酸雨的方法等。教師在授課中運(yùn)用多媒體為學(xué)生播放酸雨視頻，喚起學(xué)生潛在的保護(hù)環(huán)境的意識。隨即運(yùn)用多媒體為學(xué)生呈現(xiàn)酸雨形成過程實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生在探究氛圍中明確SO2的重要性質(zhì)，進(jìn)而達(dá)到了解如何防治酸雨的目的。與此同時(shí)，教師運(yùn)用多媒體為學(xué)生播放探究二氧化硫性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，通過觀察視頻中實(shí)驗(yàn)操作得知SO2易溶于水，屬于無色以及有刺激性氣味的有毒氣體。傳統(tǒng)語言講授式教學(xué)方式無法使學(xué)生基于宏觀角度看到這一過程，以致理解困難。信息技術(shù)的出現(xiàn)直接解決了這一問題，放大微觀景象使學(xué)生清晰直觀地觀察SO2，有效發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，提高了教學(xué)效率。

二、在化學(xué)概念教學(xué)中應(yīng)用信息技術(shù)

化學(xué)教材中的基礎(chǔ)知識與反應(yīng)原理涉及較多化學(xué)定理與概念，學(xué)生剛接觸化學(xué)時(shí)會(huì)覺得此類知識相對復(fù)雜抽象，傳統(tǒng)教學(xué)方式多為模型、掛圖、演示實(shí)驗(yàn)等，較為單一簡陋，以致學(xué)生無法解決復(fù)雜抽象的化學(xué)概念與定理。運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)能改變以往教學(xué)方式，使晦澀難懂的化學(xué)理論、概念與反應(yīng)過程更為具體化，降低理解難度。中學(xué)生的年齡、認(rèn)知和小學(xué)階段相比有所增長，生活經(jīng)驗(yàn)也處于積累狀態(tài)，部分學(xué)生學(xué)習(xí)能力較差，在化學(xué)學(xué)習(xí)中不可避免會(huì)受到限制。教師在將教學(xué)內(nèi)容與信息技術(shù)相融合時(shí)，需充分考慮學(xué)生學(xué)情，調(diào)動(dòng)學(xué)生參與探究化學(xué)知識的積極性。以學(xué)習(xí)“鈉、鎂及其化合物”相關(guān)知識為例，教師運(yùn)用現(xiàn)代多媒體技術(shù)為學(xué)生直觀演示相關(guān)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生借助實(shí)驗(yàn)認(rèn)識鈉的化學(xué)性質(zhì)，通過觀察和分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)探究學(xué)習(xí)。將教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)過程制作成微視頻，并在課堂教學(xué)中為學(xué)生播放。信息技術(shù)課件中涵蓋正確實(shí)驗(yàn)操作步驟與實(shí)驗(yàn)儀器應(yīng)用，不單單直觀且全面地呈現(xiàn)了該章節(jié)知識，也為學(xué)生擴(kuò)展了課外知識，有效激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。教師為學(xué)生呈現(xiàn)信息技術(shù)課件后，提出相關(guān)問題讓各個(gè)小組展開討論，多種思維在此過程中得到碰撞，并歸納總結(jié)出緊貼知識內(nèi)容的看法。與此同時(shí)，還需認(rèn)真研究，化學(xué)自主合作學(xué)習(xí)中同樣可運(yùn)用信息技術(shù)，以動(dòng)態(tài)形式展現(xiàn)靜態(tài)化學(xué)知識，深化學(xué)生的理解與記憶。

再例如高中化學(xué)中的“化學(xué)鍵”概念，學(xué)生在剛接觸化學(xué)知識時(shí)，它較為抽象，是學(xué)習(xí)的重難點(diǎn)?；瘜W(xué)教師在教學(xué)中可運(yùn)用多媒體動(dòng)畫為學(xué)生演示化學(xué)鍵的概念動(dòng)態(tài)。例如離子鍵的模擬動(dòng)畫可在電腦屏幕上為學(xué)生展示一個(gè)氯原子、一個(gè)鈉原子的原子結(jié)構(gòu)示意圖的立體模型，其中兩個(gè)原子相互靠近，鈉原子最外層的一個(gè)電子較易轉(zhuǎn)移至氯原子最外層，并在此過程中成為帶有一個(gè)正電荷的一價(jià)鈉離子。此時(shí)鈉失去的電子與氯原子最外層原有的七個(gè)電子一起相互環(huán)繞形成原子核運(yùn)動(dòng)，氯原子最外層變?yōu)榘藗€(gè)電子并成為帶有一個(gè)負(fù)電荷的一價(jià)氯離子。兩個(gè)正負(fù)離子在靜電作用下相互靠近形成NaCI?；瘜W(xué)教師在教學(xué)中為學(xué)生演示上述知識動(dòng)態(tài)形象，由此學(xué)生就能高效理解和掌握離子鍵的概念與形成過程。再例如在“物質(zhì)結(jié)構(gòu)”教學(xué)中，該章節(jié)教學(xué)內(nèi)容即要基于微觀角度認(rèn)識物質(zhì)及其性質(zhì)，但學(xué)生無法觀察原子晶體、分子晶體、離子晶體等晶體結(jié)構(gòu)。此時(shí)教師就可運(yùn)用信息技術(shù)特有的放大動(dòng)態(tài)立體化展現(xiàn)上述知識，促使學(xué)生能基于宏觀角度了解多種類型晶體結(jié)構(gòu)，并能充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，使學(xué)生充分體驗(yàn)和感悟化學(xué)知識特有的樂趣與魅力，并形成良好的探究精神，提高學(xué)習(xí)質(zhì)量。

三、在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用信息技術(shù)

中學(xué)化學(xué)教學(xué)與信息技術(shù)相整合的模擬與抽象模式，即在實(shí)際教學(xué)中運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)模擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)象，促使學(xué)生清晰直觀地了解所學(xué)化學(xué)知識，并基于此對知識進(jìn)行抽象化歸納，總結(jié)化學(xué)規(guī)律與概念。基于“模擬+抽象”的信息技術(shù)教學(xué)模式能發(fā)揮信息技術(shù)特有的優(yōu)勢培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，打破以往教學(xué)單一現(xiàn)狀，形成系統(tǒng)化知識結(jié)構(gòu)?；瘜W(xué)教師運(yùn)用“模擬+抽象”教學(xué)模式并非直接引入現(xiàn)代信息技術(shù)，在此過程中也要借助相應(yīng)的教學(xué)策略，科學(xué)合理設(shè)置不同軟硬件呈現(xiàn)時(shí)間，具體應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下四個(gè)方面。第一，教師結(jié)合學(xué)生學(xué)習(xí)心理需求、行為特征與認(rèn)知水平并遵循化學(xué)學(xué)科目標(biāo)，教學(xué)內(nèi)容選取相應(yīng)的多媒體軟硬件，明確信息技術(shù)資源具體使用形式。第二，教師在具體教學(xué)中根據(jù)教學(xué)資源應(yīng)用情況和學(xué)生課堂反饋決定是否需重復(fù)開展模擬實(shí)驗(yàn)，以及了解哪些教學(xué)步驟需要加快或減慢速度。第三，在開展模擬實(shí)驗(yàn)前需指導(dǎo)學(xué)生做好觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的準(zhǔn)備，提前告知學(xué)生觀察要點(diǎn)，課后評價(jià)學(xué)生實(shí)驗(yàn)觀察結(jié)果。第四，化學(xué)教師在模擬抽象實(shí)驗(yàn)中為學(xué)生展現(xiàn)抽象生動(dòng)的化學(xué)世界，揭示化學(xué)現(xiàn)象和相關(guān)隱藏規(guī)律時(shí)促使學(xué)生發(fā)揮主觀能動(dòng)性，進(jìn)而建構(gòu)系統(tǒng)化知識體系，也讓學(xué)生充分體驗(yàn)和感悟化學(xué)學(xué)科特有的樂趣與魅力。

與此同時(shí)，化學(xué)教師還可在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中運(yùn)用虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)。當(dāng)前我國極力倡導(dǎo)綠色環(huán)保理念，通過模擬方式能實(shí)現(xiàn)很多事情，便于如核裂變與爆炸等完全完成操作的化學(xué)知識教學(xué)，虛擬技術(shù)的存在解決了相關(guān)難題，因而廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、軍事、航空航天等多個(gè)領(lǐng)域。在化學(xué)教學(xué)中應(yīng)用虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了將污染實(shí)驗(yàn)綠色化、危險(xiǎn)實(shí)驗(yàn)安全化以及模糊現(xiàn)象明顯化等，有效節(jié)省了課堂教學(xué)時(shí)間，活躍了課堂氣氛，開闊了學(xué)生學(xué)習(xí)視野，提升了學(xué)生的創(chuàng)造力。但在不同類型的化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，虛擬實(shí)驗(yàn)也有著較大差異。對于部分現(xiàn)象明顯和安全性較高的感知與驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)能發(fā)揮強(qiáng)化、立體、渲染、模擬等作用。針對部分易燃易爆與有毒有害的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用虛擬技術(shù)能為實(shí)驗(yàn)者帶來光、聲、溫度等多重感官刺激，其實(shí)驗(yàn)效果類似于真實(shí)實(shí)驗(yàn)。對于部分反應(yīng)機(jī)理展示實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)苁蛊矫嬷R立體化與微觀知識宏觀化，例如通過虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)苤庇^展示有機(jī)物甲烷立體構(gòu)象，或運(yùn)用動(dòng)畫模擬甲烷氯化微機(jī)機(jī)理。學(xué)生在學(xué)習(xí)中通過鼠標(biāo)自主縮放、旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)甲烷結(jié)構(gòu)，進(jìn)而對所學(xué)知識產(chǎn)生直觀印象。

總之，中學(xué)化學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)與綜合素質(zhì)方面發(fā)揮著不可小覷的作用，因而需要不斷改革與創(chuàng)新教學(xué)方式。信息技術(shù)以動(dòng)畫、聲音、圖像、音樂等多種形式為學(xué)生展現(xiàn)抽象復(fù)雜的化學(xué)知識，促使學(xué)生在腦海中形成相關(guān)化學(xué)知識概念與規(guī)律，簡化了理解難度。同時(shí)信息技術(shù)的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)課堂教學(xué)的枯燥氛圍，有利于學(xué)生主動(dòng)思考化學(xué)知識，符合新課程改革標(biāo)準(zhǔn)提出的為學(xué)生營造自主、探究等學(xué)習(xí)氛圍的目標(biāo)，提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力與化學(xué)教學(xué)質(zhì)量，對學(xué)生未來發(fā)展有著重要現(xiàn)實(shí)意義。