信息技術(shù)與化學(xué)教學(xué)深度融合運(yùn)行機(jī)制的構(gòu)建

汪圣波

摘 要：信息技術(shù)和高中化學(xué)課堂教學(xué)深度融合，能更好地優(yōu)化教學(xué)，達(dá)到教與學(xué)的雙贏。文章基于信息技術(shù)與高中化學(xué)教學(xué)深度融合的特征分析、接口分析、教學(xué)模式分析，對傳統(tǒng)教學(xué)存在的問題、信息技術(shù)與化學(xué)課堂深度融合的優(yōu)勢、深度融合過程中的教學(xué)應(yīng)用實(shí)例等進(jìn)行了系統(tǒng)探討和分析，以建構(gòu)信息技術(shù)與高中化學(xué)課堂教學(xué)深度融合的運(yùn)行機(jī)制。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù);高中化學(xué);深度融合;運(yùn)行機(jī)制

教育部《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011—2020年）》工作目標(biāo)明確提出：教育信息化與學(xué)科教學(xué)深度融合，引領(lǐng)創(chuàng)新。湖南省《教育信息化2.0行動計(jì)劃》提出要實(shí)現(xiàn)從專用資源向大資源轉(zhuǎn)變;從應(yīng)用融合發(fā)展向創(chuàng)新融合發(fā)展轉(zhuǎn)變?；瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)信息技術(shù)資源的開發(fā)和利用，強(qiáng)化信息技術(shù)與化學(xué)教學(xué)的深度融合，促進(jìn)教師教學(xué)方式和學(xué)生學(xué)習(xí)方式的改變，在化學(xué)教學(xué)中引入信息化的個性化學(xué)習(xí)與評價(jià)方式;為教師提供多媒體教學(xué)設(shè)備和軟件，支持教師開發(fā)化學(xué)學(xué)習(xí)和教學(xué)資源空間，提供師生教學(xué)交流、反饋和資源共享的平臺，為學(xué)生創(chuàng)造信息化環(huán)境下的學(xué)習(xí)條件。

一、信息技術(shù)與高中化學(xué)教學(xué)深度融合的特征分析

（一）化學(xué)教學(xué)理念的改變

1.化學(xué)教學(xué)的知識取向

化學(xué)教學(xué)的知識取向是“知識為本”，重視化學(xué)基礎(chǔ)知識與化學(xué)基本技能的教與學(xué)，其在內(nèi)容方面，重視化學(xué)學(xué)科知識教學(xué)。但在教學(xué)方法方面，其傳統(tǒng)教學(xué)模式奉行教條式的傳授、講解和教誨，學(xué)生處在消極接受現(xiàn)成的科學(xué)知識及死記硬背的狀態(tài)中。這種取向的化學(xué)教學(xué)，注重化學(xué)知識的系統(tǒng)化和結(jié)構(gòu)化，但在學(xué)生能力培養(yǎng)及化學(xué)知識的個人建構(gòu)方面，存在較為明顯的缺欠。

2.化學(xué)教學(xué)的能力取向

為解決知識激增和知識更新加快給學(xué)校教育帶來的挑戰(zhàn)，通過科學(xué)探究活動來培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力成為必然的發(fā)展趨勢，培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力成為化學(xué)教學(xué)的一種新取向?！澳芰楸尽笔沁@種化學(xué)教學(xué)取向的基本理念，即在強(qiáng)調(diào)化學(xué)基礎(chǔ)知識與化學(xué)基本技能的教學(xué)的同時(shí)，注重對學(xué)生過程與方法等能力的培養(yǎng)[1]。

3.化學(xué)教學(xué)的素養(yǎng)取向

隨著科學(xué)技術(shù)的社會化、社會的科學(xué)技術(shù)化以及信息化時(shí)代的到來，關(guān)注STSE問題成為以科學(xué)素養(yǎng)為取向的化學(xué)教學(xué)的重要特征，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)成為化學(xué)教學(xué)改革的目標(biāo)。核心素養(yǎng)取向的化學(xué)教學(xué)，其主旨是發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，通過信息技術(shù)與化學(xué)教學(xué)深度融合等手段，重視在化學(xué)問題解決活動中對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

（二）化學(xué)教學(xué)方式的改變

傳統(tǒng)教學(xué)模式下，教師是教學(xué)活動的中心和主導(dǎo)，是知識的傳授者，學(xué)生是知識的接受者，媒體技術(shù)是教的工具，教材是教的內(nèi)容，學(xué)生成績是教師水平的反映。翻轉(zhuǎn)課堂應(yīng)用導(dǎo)學(xué)案、教學(xué)視頻等，將傳統(tǒng)教學(xué)的“先教后學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤跋葘W(xué)后教”。課堂成為學(xué)生積極學(xué)習(xí)、接受個性化教育的主陣地。老師是學(xué)生身邊的“教練”，而不是講臺上的“圣人”。翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式是“你要什么知識，我給你”。

智慧課堂基于動態(tài)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析和“云、網(wǎng)、端”的運(yùn)用，課堂教學(xué)模式從觀看視頻轉(zhuǎn)變?yōu)檎n前預(yù)習(xí)、測評分析及反饋， 由“先學(xué)后教”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙詫W(xué)定教”，實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源推送智能化、交流互動立體化、評價(jià)反饋即時(shí)化、決策數(shù)據(jù)化，建構(gòu)智慧的學(xué)習(xí)環(huán)境[2]。

（三）化學(xué)教學(xué)內(nèi)容的改變

化學(xué)教學(xué)中國家意志的體現(xiàn)由化學(xué)教學(xué)大綱轉(zhuǎn)化成化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)?；瘜W(xué)教學(xué)內(nèi)容由知識性內(nèi)容向智慧性內(nèi)容轉(zhuǎn)化;由依賴單一教材向以教材為主、同時(shí)輔以豐富的信息化教學(xué)資源轉(zhuǎn)化。

以知識性內(nèi)容為主的教學(xué)就是把知識教給學(xué)生，而這些知識是經(jīng)典的、權(quán)威的、不容置疑的。以智慧性內(nèi)容為主的教學(xué)將知識視為教學(xué)的材料，是供學(xué)生思考和探究的素材，掌握知識本身不是目的，而是實(shí)現(xiàn)智慧提升和全面發(fā)展的途徑和手段。知識內(nèi)容觀表現(xiàn)在教學(xué)上就是“教教材”，智慧內(nèi)容觀表現(xiàn)在教學(xué)上就是“用教材教”。

課程標(biāo)準(zhǔn)指出，教學(xué)要實(shí)現(xiàn)從學(xué)科知識向?qū)W科核心素養(yǎng)為內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化轉(zhuǎn)化?；瘜W(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)化主要包括按照化學(xué)學(xué)科知識之間的邏輯關(guān)系組織起來的、尋找知識之間豐富聯(lián)系的知識關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)化;從學(xué)科本原對物質(zhì)及其變化認(rèn)識過程概括的認(rèn)識思路結(jié)構(gòu)化;抽象物質(zhì)及其變化的本質(zhì)和認(rèn)識過程，培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的核心觀念結(jié)構(gòu)化。為了適應(yīng)信息化視野下的教材內(nèi)容的根本性變革，化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)明確提出重視信息資源平臺的建設(shè)，促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容的信息化發(fā)展，為學(xué)生和教師提供豐富的學(xué)習(xí)資源。

（四）化學(xué)教學(xué)評價(jià)的改變

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)——宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認(rèn)知、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識、科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任的提出，反映了社會主義核心價(jià)值觀下化學(xué)學(xué)科的育人價(jià)值。其宗旨是讓學(xué)生理解結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)決定用途的化學(xué)學(xué)科內(nèi)涵，辯證地認(rèn)識化學(xué)，提升化學(xué)邏輯思維素養(yǎng)，使學(xué)生在高視野和高境界上自我發(fā)展。倡導(dǎo)“教、學(xué)、評”一體化，實(shí)現(xiàn)由“基于化學(xué)知識點(diǎn)的教學(xué)評價(jià)方式”向“基于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展的教學(xué)評價(jià)方式”轉(zhuǎn)化。

高考化學(xué)提出了“一核四層四翼”的考查評價(jià)體系，將“立德樹人、服務(wù)選才、引導(dǎo)教學(xué)”納入其核心功能。其中，立德樹人是根本，服務(wù)選才和引導(dǎo)教學(xué)是手段。將素質(zhì)教育目標(biāo)凝練為“四層”考查內(nèi)容（核心價(jià)值、學(xué)科素養(yǎng)、關(guān)鍵能力、必備知識）和包括基礎(chǔ)性（基礎(chǔ)扎實(shí)）、綜合性（融會貫通）、應(yīng)用性（學(xué)以致用）、創(chuàng)新性（創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維）的“四翼”考查要求?；瘜W(xué)學(xué)科考試中針對學(xué)科素養(yǎng)的考查主要落實(shí)在四個方面：化學(xué)概念、思維方法、實(shí)踐探索、態(tài)度責(zé)任。化學(xué)學(xué)科考試引導(dǎo)化學(xué)教學(xué)朝四個方向發(fā)力，考查化學(xué)基礎(chǔ)知識，強(qiáng)化學(xué)生的化學(xué)知識體系的構(gòu)建。

二、信息技術(shù)與高中化學(xué)教學(xué)深度融合的接口分析

（一）信息技術(shù)與化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的深度融合

《基礎(chǔ)教育課程改革綱要》指出，要促進(jìn)信息技術(shù)與化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)深度融合，提高化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性。信息技術(shù)能細(xì)致呈現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、模擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)，直觀的展示實(shí)驗(yàn)?zāi)芤?guī)范學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作，形象而生動的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能加深學(xué)生對重點(diǎn)、難點(diǎn)知識的把握和理解，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

首先，化學(xué)學(xué)科教學(xué)內(nèi)容涉及物質(zhì)的構(gòu)成要素、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及變化規(guī)律，比較抽象，如高中化學(xué)的晶體結(jié)構(gòu)、有機(jī)物分子空間結(jié)構(gòu)、同分異構(gòu)、電化學(xué)原理、有機(jī)反應(yīng)類型、膠體的滲析與電泳等內(nèi)容。而教學(xué)者通過信息技術(shù)直觀展現(xiàn)原子、離子、分子等微觀形態(tài)，模擬演示實(shí)驗(yàn)過程，能夠讓學(xué)習(xí)者有身臨其境的感覺。

其次，利用信息技術(shù)對傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行革新，擺脫了傳統(tǒng)常規(guī)實(shí)驗(yàn)在演示上的局限性，利用信息技術(shù)對錯誤的實(shí)驗(yàn)操作（如氫氣還原氧化銅時(shí)先加熱后通氫氣、用啟普發(fā)生器制取乙炔、將水加入濃硫酸以稀釋濃硫酸等）后果的模擬實(shí)驗(yàn)探究和化工生產(chǎn)流程實(shí)驗(yàn)（接觸法制硫酸、氨氧化法制硝酸等）的宏觀演示，展現(xiàn)直觀化的實(shí)驗(yàn)過程及現(xiàn)象，有利于學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)效率的提高。

最后，有危險(xiǎn)性、有毒、有害（硫化氫的性質(zhì)與制取、氯氣制取實(shí)驗(yàn)、銅與濃硝酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)等）以及在短時(shí)間內(nèi)無法完成的實(shí)驗(yàn)（膠體的電泳）等，教師可以在實(shí)驗(yàn)前在課堂上播放制作好的視頻，動態(tài)性展示實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)過程，提升化學(xué)實(shí)驗(yàn)的環(huán)保性、安全性和有效性。

（二）信息技術(shù)與化學(xué)情境教學(xué)的深度融合

一是應(yīng)用生活元素創(chuàng)設(shè)問題情境?；瘜W(xué)知識與生活具有較為緊密的聯(lián)系，在教學(xué)過程中，教師應(yīng)根據(jù)教材的內(nèi)容結(jié)合生活元素，創(chuàng)設(shè)問題情境。例如，講解“磷”的相關(guān)知識時(shí)，教師可以為學(xué)生播放“鬼火”現(xiàn)象的視頻，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真觀察“鬼火”發(fā)生的環(huán)境、顏色等，聯(lián)系生活中的“鬼火”現(xiàn)象創(chuàng)設(shè)問題情境。在教學(xué)過程中，教師可以向?qū)W生滲透一定的人體元素構(gòu)成知識，提升化學(xué)教學(xué)的有效性。

二是以化學(xué)史為素材創(chuàng)設(shè)問題情境?；瘜W(xué)史能夠直觀地向?qū)W生展現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的研究發(fā)展歷程，以及科學(xué)家在化學(xué)研究中的探究精神。在高中化學(xué)教學(xué)中，以化學(xué)史創(chuàng)設(shè)問題情境，滲透一定的人文性內(nèi)容，能夠拓寬學(xué)生視野，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。

比如在講解“氯氣”的相關(guān)知識時(shí)，教師可以聯(lián)系瑞典化學(xué)家舍勒發(fā)現(xiàn)氯氣的歷史素材。舍勒發(fā)現(xiàn)軟錳礦與鹽酸混合加熱后會生成一種令人窒息的黃綠色氣體，受拉瓦錫的“一切酸中都含有氧”的觀點(diǎn)的影響，他認(rèn)為這種黃綠色的氣體是一種化合物，并稱它為“氧化鹽酸”。后來英國化學(xué)家戴維證明該氣體組成是一種單質(zhì)，并將其命名為“氯”。聯(lián)系化學(xué)史的教學(xué)能夠加強(qiáng)學(xué)生對化學(xué)學(xué)科知識的認(rèn)識，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神。

三是以新聞熱點(diǎn)創(chuàng)設(shè)問題情境?；瘜W(xué)教學(xué)過程中，教師以社會新聞或社會熱點(diǎn)等素材創(chuàng)設(shè)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生對新聞熱點(diǎn)進(jìn)行解讀，對其中的化學(xué)知識進(jìn)行探索，縮短學(xué)科知識與社會生活的距離，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任。例如討論如何治理霧霾，有的學(xué)生認(rèn)為可以通過人工降雨來治理;有的學(xué)生提出從源頭治理，推廣公共交通，加強(qiáng)清潔能源的使用，減少污染物的排放等。

（三）信息技術(shù)與化學(xué)微課教學(xué)的深度融合

化學(xué)學(xué)科具有復(fù)雜性、抽象性和微觀性等特點(diǎn)。微視頻圍繞某個知識點(diǎn)的重點(diǎn)、難點(diǎn)和疑點(diǎn)內(nèi)容，利用先進(jìn)的多媒體技術(shù)，結(jié)合圖、聲、動、影等多媒體要素，按照認(rèn)知規(guī)律把碎片化學(xué)習(xí)內(nèi)容、過程及擴(kuò)展素材結(jié)構(gòu)化。微課使用方便、內(nèi)容精煉、知識點(diǎn)突出、重難點(diǎn)明確，學(xué)生可以通過智能手機(jī)、平板電腦等移動設(shè)備進(jìn)行碎片化、移動化學(xué)習(xí)。

在教學(xué)化學(xué)學(xué)科中的難點(diǎn)內(nèi)容，如原電池的工作原理、原子的空間結(jié)構(gòu)和電子繞原子核旋轉(zhuǎn)、化學(xué)鍵的形成、雜化軌道理論等時(shí)，教師可以利用文本、圖像、視頻、動畫等多種信息形式結(jié)合成的微視頻將抽象微觀的現(xiàn)象以生動形象的宏觀動態(tài)向?qū)W生展示，把枯燥無味的理論知識變得趣味盎然，這種教學(xué)模式能開闊學(xué)生的視野，激活學(xué)生的思維，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

三、信息技術(shù)與高中化學(xué)教學(xué)深度融合的教學(xué)模式分析

在分析探討了信息技術(shù)與高中化學(xué)課堂教學(xué)深度融合的特征和切入口的基礎(chǔ)上，筆者在此提出“創(chuàng)設(shè)情境、自主學(xué)習(xí)、互動探究、拓展學(xué)習(xí)”的教學(xué)模式。

第一，創(chuàng)設(shè)有效情境能讓學(xué)生在一個真實(shí)的問題背景下，學(xué)習(xí)新知識、新技能，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的欲望及動力。創(chuàng)設(shè)情境教學(xué)的引入模式比傳統(tǒng)的直接切入教材內(nèi)容的講授模式更生動，更富有實(shí)效性和針對性。

例如，在“乙烯”相關(guān)知識的教學(xué)時(shí)，教師首先可以用多媒體展示水果的圖片吸引學(xué)生的注意力，并提出“把沒有成熟的香蕉和已經(jīng)成熟的梨子用一個密封的袋子裝起來，然后就能否加快香蕉的成熟”的設(shè)問，激起學(xué)生思維的火花，引入“乙烯”的學(xué)習(xí)。

第二，交互式教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)與探究?；瘜W(xué)課堂教學(xué)中，教師利用信息技術(shù)等工具和手段，通過交互式教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主探究，理解和掌握新知識，自主建構(gòu)知識體系。教師在教學(xué)過程中要充分發(fā)揮信息技術(shù)的作用，培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

傳統(tǒng)教學(xué)方法中同分異構(gòu)體的書寫的教學(xué)是邊講邊練，若引導(dǎo)學(xué)生利用信息技術(shù)工具ChemOffice繪制球棍模型、比例模型，一邊繪制模型一邊尋找其規(guī)律，能更好地培養(yǎng)他們的有序思維習(xí)慣。學(xué)生在熟練運(yùn)用該軟件對有機(jī)物分子進(jìn)行拆分及組合后，便能充分理解為什么物質(zhì)的結(jié)構(gòu)對物質(zhì)的性質(zhì)起到?jīng)Q定性作用。

第三，互動交流合作解決學(xué)習(xí)疑難問題。在化學(xué)課堂教學(xué)中，學(xué)生在教師的指引下，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容自主學(xué)習(xí)，生生合作探究，從而掌握新的教學(xué)內(nèi)容和知識，發(fā)現(xiàn)并提出問題。教師利用信息化工具匯總學(xué)生提出的問題，組織和引導(dǎo)學(xué)生互動交流、活躍學(xué)生思維、培養(yǎng)學(xué)生的語言表達(dá)能力等，在互動交流中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識、探究能力以及競爭合作的情感和意識。

例如，在探究Cl2的制備與性質(zhì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師可以提供自制的Flash動畫作為各學(xué)習(xí)小組探究學(xué)習(xí)的素材，讓學(xué)生們設(shè)計(jì)出最適合的實(shí)驗(yàn)裝置。在合作探究中發(fā)現(xiàn)問題解決問題。

第四，利用信息載體開展拓展性學(xué)習(xí)。“互聯(lián)網(wǎng)+”條件下豐富的網(wǎng)絡(luò)資源（學(xué)科專題網(wǎng)站、教育資源庫、教學(xué)光盤等新媒體資料）使教學(xué)內(nèi)容不再局限于教材、教參等傳統(tǒng)資料，而博客、微博、QQ、微信、微視等新興網(wǎng)絡(luò)平臺為師生提供了互動交流的平臺。在化學(xué)教學(xué)中，教師為學(xué)生提供自主學(xué)習(xí)和探究的參考資料，學(xué)生通過這些信息化載體完成教師布置的任務(wù)，進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，合作探究，開展拓展學(xué)習(xí);教師利用信息化載體，第一時(shí)間掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況，及時(shí)調(diào)整其教學(xué)內(nèi)容、策略和方法。

以教師為主導(dǎo)，以學(xué)生為中心，以信息技術(shù)為載體的信息技術(shù)與高中化學(xué)教學(xué)的深度融合這種全新的教學(xué)理念和教學(xué)手段，使教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容多元化，優(yōu)化了化學(xué)課堂教學(xué)，達(dá)到教與學(xué)的雙贏。

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