基于信息技術支撐下的高中化學《物質結構與性質》教學的應用探究

李雪松

一、信息時代的特點

1. 當今世界已進入信息時代，社會對我們的要求是掌握并熟練運用信息技術來獲取更多的信息和知識以滿足自身發(fā)展的需要。信息技術已應用到人類生產、生活、技術開發(fā)的各個領域。同樣對教育而言，封閉僵硬的舊式教育已經一去不復返了。信息技術在教學中的應用主要體現(xiàn)在兩方面，即一方面體現(xiàn)在信息課件、微課、慕課、翻轉課堂、師生互動等技術層面的應用;另一方面體現(xiàn)在更多地從網(wǎng)上獲取有價值的信息知識以滿足“學生學習需要和教師自身發(fā)展需要”。

2. 信息時代背景下新課程課改的特點

以“學生發(fā)展為本”為教學理念，以“滿足學生終生發(fā)展所學的必備知識”為抓手，以“促進教學方式的變革”為契機，在教學手段上要有較大變革來適應學生學習的需要。而教師使用信息技術手段進行輔助教學可以優(yōu)化教學過程，同時讓課堂變得生動活潑，更具有趣味性、直觀性，并能實境模擬，把知識與現(xiàn)實連接起來。因此在化學課堂教學中運用信息技術，讓學生主動、生動地學，從而活躍思維，提高全體學生學習化學的興趣和強烈求知欲;有利于學生在輕松的環(huán)境中掌握知識，有利于形成系統(tǒng)的知識結構，最終形成學生的創(chuàng)新精神和科學探究能力。

3. 時代對教師和學生提出的雙重要求

在21世紀智能科技高速發(fā)展的時代背景下，身處一線的教師和學生已經基本能夠熟練掌握大多電子產品的使用。但是對于教育教學中的專業(yè)智能設備，并不屬于大眾產品之內，因為教學設備屬于專用設備，只有在一些專業(yè)性特別強的領域當中才能遇見。而教師并不是設備開發(fā)的主體，所以不一定能夠第一時間掌握其使用方法。在這樣一個智能環(huán)境的驅動下，為了滿足教育教學的實際需求，幾乎所有的學校都開展了各類形式的信息化技術培訓和技能提升工作，而對于學生的培訓也是如此。所以時代變化在日新月異，而如果使用者的能力不達標也會形成無法物盡其用的局面。正因為如此，各行各業(yè)都會進行必要的使用技能專項培訓。對于一線教育教學來說，重點是對教師和學生的使用能力進行強化培訓。

4. 信息技術本身的教學便利

化學是一門以實驗為基礎的自然科學，在以往的初中化學實驗教學過程中，由于化學實驗室、實驗條件、教師資源、學生素質等各種因素的影響，實驗不能達到理想中的的教學效果，而信息技術在實驗教學中的應用給化學實驗教學注入了新鮮的血液。在中學化學教學中，運用傳統(tǒng)的教學手段有時很難突破教學的重難點，比如：在傳統(tǒng)的課堂中，一些演示實驗的現(xiàn)象不能確保每個學生都能觀察到。如果想要讓每個學生都觀察到就需要圍著教室走一圈，這樣一來不僅浪費了時間，而且有的實驗反應太快還達不到預期的教學效果。然而信息技術的應用就讓這一問題迎刃而解了，我們可以將這些重要的實驗在實物投影儀下做，再將其演示在大屏幕上。這樣既可保證每位同學都能看到， 也節(jié)約了時間。 如：通電電解水的實驗探究，在實物投影儀下做，就可以達到預期的實驗教學效果。在化學實驗常規(guī)教學中，還經常有一些不能在課堂上進行的無法演示的實驗，如有危險的實驗、有污染的實驗、一些不能保障安全或違背綠色環(huán)保的實驗、一些操作比較復雜又需很長時間才能完成的實驗，如探究鐵生銹的實驗、電解水的實驗等。在教學中可以借助多媒體播放實驗視頻，播放視頻的時候教師可以從旁引導，激發(fā)學生積極思考。這樣做既能吸引學生，又能引起學生情感上的共鳴，還有利于教學目標的實現(xiàn)。

二、傳統(tǒng)教學手段在《物質結構與性質》教學中的不足分析

《物質結構與性質》主要考查的是學生的空間想象能力、邏輯推理能力和原子運動的動態(tài)觀點，尤其要建立動態(tài)的物質觀、結構觀和運動觀。但是由于學生的知識經驗的限制和不足，以及其他學科的輔助作用沒有真正發(fā)揮（尤其是數(shù)學方面的空間立體幾何知識和物理學中的運算技巧知識），導致學生在這一部分內容上學習信心不足，久而久之沒有成就感，就會失去學習的興趣。而課本對于這部分內容僅有平面的圖，沒有立體的結構展示。因此傳統(tǒng)的教學手段是難以做到這一點的，限制了學生的多方面發(fā)展。下面就《物質結構與性質》中的不足點作一簡要分析：

1. 電子圍繞原子核作高速運轉（尤其是平面的原子運動軌道即波爾運動軌道和真實的電子云軌道的區(qū)別）——傳統(tǒng)教學只能靠想象和知識性記憶為主。

2. 電子云和原子軌道形狀、電子運動狀態(tài)難以建立立體構型——無法建立動態(tài)觀。

3. 電子的躍遷過程、激發(fā)態(tài)和基態(tài)之間的轉化——沒有實際的轉化過程。

4. 共價鍵的形成過程（如何展示原子間通過共用電子對進行配對，并沒有給出相應的運動圖，只有平面示意圖）——理論性太強。

5. σ鍵與π鍵的重疊方式、對稱情況、翻轉以及旋轉——抽象性高。

6. 晶體的空間結構、各種晶體的類型和堆積方式（晶胞的切割、均攤法在晶體計算中的使用、不同晶胞原子共面或者共線的觀察）。

7. 無法展示動態(tài)的、變化的原子或分子……

綜上所述：由于學生的知識經驗儲備和所需其他學科的相應內容進行輔助，再加上還有化學課本內容順序本身的編排特點，導致大多學生無法將數(shù)學上的知識應用在化學上，極大地影響化學某些內容的學習。此時利用信息技術手段的成果可以大大減輕學生的負擔，提高學習效率，主要能夠構建學生的自我認知過程。

三、信息技術在化學《選修3》教學中的融合過程

1. 使用信息手段有助于提高學生學習興趣，激發(fā)學習興趣

通過實驗、幻燈、錄像、實物投影、信息等信息手段呈現(xiàn)適當內容的動態(tài)資料。用富含科學內容的動態(tài)圖代替靜態(tài)圖片，再結合形象思維和邏輯思維，利用信息手段同時提供多個問題，讓學生邊看邊思考，極大地激發(fā)學生發(fā)現(xiàn)問題的興趣，為積極主動學好化學打下穩(wěn)固的基礎。如電子云形狀的教授中：由于缺乏空間結構意識和空間想象力，黑板上的平面板書無論如何也難以喚起學生的共鳴，是教學的難點和重點。此時教師可以利用智慧課堂中的自帶效果圖從容不迫地對結構進行多種不同的展示對比與復原、關鍵部位放大、正誤對照剖析等，逼真的主體畫面、清晰的比較鑒別、精煉的規(guī)律歸納，牢牢地吸引住學生，激發(fā)了他們的求知欲。

2. 使用信息手段有助于培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題和探究問題的能力

信息手段以其豐富的表現(xiàn)力，創(chuàng)設情境，使學生達到充分的感知，激勵學生探究實踐，滿足學生的心理要求，特別是對宏觀和微觀中人們平時無法觀察的化學現(xiàn)象，以及難以觀察的微觀世界運動，更能顯示出巨大的作用，為化學概念和化學規(guī)律的掌握提供充分的感性認識基礎，克服以往教學只靠口述或做演示實驗的弊病，讓學生在已學過內容的基礎上去找內在聯(lián)系，使學生主動提取舊知、探究新知，培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力。根據(jù)化學教學大綱的要求，在中學化學教學中，應主要培養(yǎng)學生的觀察能力、實驗能力、思維能力、自學能力以及實踐能力和審美能力等。把信息技術應用于化學教學領域，能幫助學生具備各方面的基本素質，形成合理的素質結構，實現(xiàn)真正意義上的全面發(fā)展，為學生未來發(fā)展奠定基礎，使學生終身受益。

3. 使用信息手段有助于運用信息技術分析化學過程、原理

化學中的某些微觀性的知識比較抽象，學生學起來比較吃力，而信息課件技術能很好地解決這一問題。如在講原子結構的知識時，可通過三維動畫，將原子內部結構演示出來，比較原子核與原子大小時通過畫面將原子形象地放大成十層樓房大，同時原子核也隨著放小成櫻桃一樣大小置于樓房中心。這樣使學生很容易認識到原子內有大量空間，再將電子點在這一空間，使學生認識到電子在原子核外空間的廣大空間做高速運動。這樣就使抽象的知識變得形象生動，降低了學生對知識的理解難度。

4. 使用信息手段有助于教材重點、難點的分析

例如在講授“物質的聚集狀態(tài)與物質性質”時，可設計NaCl、CsCl、CO2、金剛石、石墨等結構模型，通過不同角度透視、旋轉及切割，使學生從課本插圖中對晶體結構的平面感覺上升到真實的三維立體空間感覺，培養(yǎng)了學生的空間想象能力和思維能力，同時也輕松地突破了教學中的重點和難點。所以，在遵循學生的心理特點、認知規(guī)律和記憶規(guī)律的基礎上，恰當?shù)厥褂眯畔⒓夹g有助于突破教材中的重點、難點。

5. 使用信息手段有助于知識的深化，形成形象思維

信息技術可以實時地綜合各種聲音、文字、圖形、圖像等多種信息，不僅有靜態(tài)信息的形式，而且還有動態(tài)信息的屬性，它可以化抽象為具體，化復雜為簡單，完成傳統(tǒng)教育所不易或不能完成的教學任務，特別是利用信息信息動畫進行各種分子的空間結構的分析。

6. 使用信息手段應警惕信息技術應用的“負面效應”

首先，信息手段應是服務于教育教學的需要而適時地使用，分清使用的場合也很關鍵。我們所說的信息手段能夠帶來教育教學的便利，并不是說所有場合，所有的內容都需要用到信息手段。

第二，信息手段的使用不應該“喧賓奪主”。借助信息技術手段是應該將一些無法用語言表述或者用語言表述不夠準確清楚的內容，又或者是一些不宜在課堂展示的實驗（比如有毒有害的物質、中學教學條件下無法完成高難度實驗、對實驗環(huán)境要求比較高的等內容），才比較合適使用，但信息手段的展示不應該太過花哨，以免影響學生的注意力，忽略對課堂知識的學習，而轉向對信息手段的崇拜。

第三，使用信息手段應要事前做好大量的準備工作，針對課堂教學需要設置，不應該是臨時想到?；瘜W學科能力的另一重要方面是培養(yǎng)學生的空間想象能力?；瘜W課堂上調動各種因素幫助學生增強教學興趣，往往起到事半功倍的效果。特別是Flash動畫，通過對物質結構的旋轉，變換學生的視角，化難為易。但是經常用這種方法實現(xiàn)學生對空間立體的理解，在一定程度上抑制了學生空間想象能力的發(fā)展。一旦沒有模型的幫助，學生便一籌莫展。長期以往，學生在空間想象方面養(yǎng)成“依賴性”，這不是教育的初衷。進入信息時代，我們的教育手段現(xiàn)代化了，我們不能讓先進的教育技術成為學生能力發(fā)展的“絆腳石”。

第四，應當適時對學生也進行信息技術教育的學習培養(yǎng)。信息手段總是在師生互動中才能產生完美的教育教學效果，如果只是教師掌握了必要的手段，學生并沒有相應的技術知識鋪墊，那么教學課堂可能無法發(fā)揮學生的主體地位。

四、結語

隨著現(xiàn)代化素質教育的提出，信息技術和Internet應用的普及，強烈地沖擊著傳統(tǒng)的教學觀念和教學模式。特別是課堂教學應是實施現(xiàn)代化素質教育的主渠道，所以優(yōu)化課堂教學、提高教學效率，是實施現(xiàn)代化素質教育的關鍵的一環(huán)，教師的教學方法就必須適應信息時代的要求。

總之，運用現(xiàn)代信息技術優(yōu)化教學過程，促進素質教育，是教育現(xiàn)代化的主要目標。而構建新型的教學模式是實現(xiàn)這一目標的基本舉措，要實現(xiàn)這一舉措，必須把教育觀念的更新和教育技術的進步緊密結合起來，把信息技術和學科的教學過程緊密地結合起來，讓信息技術融合在教學過程中。充分利用信息技術的優(yōu)勢與功能，把傳統(tǒng)教學手段、教師個人特色和信息技術輔助教學有機地結合起來，真正發(fā)揮信息技術課堂教學的效果，充分發(fā)揮教師的主導作用和學生的主體作用，出色地完成課堂教學任務。