基于信息技术支撑下的高中化学《物质结构与性质》教学的应用探究

李雪松

一、信息时代的特点

1. 当今世界已进入信息时代，社会对我们的要求是掌握并熟练运用信息技术来获取更多的信息和知识以满足自身发展的需要。信息技术已应用到人类生产、生活、技术开发的各个领域。同样对教育而言，封闭僵硬的旧式教育已经一去不复返了。信息技术在教学中的应用主要体现在两方面，即一方面体现在信息课件、微课、慕课、翻转课堂、师生互动等技术层面的应用;另一方面体现在更多地从网上获取有价值的信息知识以满足“学生学习需要和教师自身发展需要”。

2. 信息时代背景下新课程课改的特点

以“学生发展为本”为教学理念，以“满足学生终生发展所学的必备知识”为抓手，以“促进教学方式的变革”为契机，在教学手段上要有较大变革来适应学生学习的需要。而教师使用信息技术手段进行辅助教学可以优化教学过程，同时让课堂变得生动活泼，更具有趣味性、直观性，并能实境模拟，把知识与现实连接起来。因此在化学课堂教学中运用信息技术，让学生主动、生动地学，从而活跃思维，提高全体学生学习化学的兴趣和强烈求知欲;有利于学生在轻松的环境中掌握知识，有利于形成系统的知识结构，最终形成学生的创新精神和科学探究能力。

3. 时代对教师和学生提出的双重要求

在21世纪智能科技高速发展的时代背景下，身处一线的教师和学生已经基本能够熟练掌握大多电子产品的使用。但是对于教育教学中的专业智能设备，并不属于大众产品之内，因为教学设备属于专用设备，只有在一些专业性特别强的领域当中才能遇见。而教师并不是设备开发的主体，所以不一定能够第一时间掌握其使用方法。在这样一个智能环境的驱动下，为了满足教育教学的实际需求，几乎所有的学校都开展了各类形式的信息化技术培训和技能提升工作，而对于学生的培训也是如此。所以时代变化在日新月异，而如果使用者的能力不达标也会形成无法物尽其用的局面。正因为如此，各行各业都会进行必要的使用技能专项培训。对于一线教育教学来说，重点是对教师和学生的使用能力进行强化培训。

4. 信息技术本身的教学便利

化学是一门以实验为基础的自然科学，在以往的初中化学实验教学过程中，由于化学实验室、实验条件、教师资源、学生素质等各种因素的影响，实验不能达到理想中的的教学效果，而信息技术在实验教学中的应用给化学实验教学注入了新鲜的血液。在中学化学教学中，运用传统的教学手段有时很难突破教学的重难点，比如：在传统的课堂中，一些演示实验的现象不能确保每个学生都能观察到。如果想要让每个学生都观察到就需要围着教室走一圈，这样一来不仅浪费了时间，而且有的实验反应太快还达不到预期的教学效果。然而信息技术的应用就让这一问题迎刃而解了，我们可以将这些重要的实验在实物投影仪下做，再将其演示在大屏幕上。这样既可保证每位同学都能看到， 也节约了时间。 如：通电电解水的实验探究，在实物投影仪下做，就可以达到预期的实验教学效果。在化学实验常规教学中，还经常有一些不能在课堂上进行的无法演示的实验，如有危险的实验、有污染的实验、一些不能保障安全或违背绿色环保的实验、一些操作比较复杂又需很长时间才能完成的实验，如探究铁生锈的实验、电解水的实验等。在教学中可以借助多媒体播放实验视频，播放视频的时候教师可以从旁引导，激发学生积极思考。这样做既能吸引学生，又能引起学生情感上的共鸣，还有利于教学目标的实现。

二、传统教学手段在《物质结构与性质》教学中的不足分析

《物质结构与性质》主要考查的是学生的空间想象能力、逻辑推理能力和原子运动的动态观点，尤其要建立动态的物质观、结构观和运动观。但是由于学生的知识经验的限制和不足，以及其他学科的辅助作用没有真正发挥（尤其是数学方面的空间立体几何知识和物理学中的运算技巧知识），导致学生在这一部分内容上学习信心不足，久而久之没有成就感，就会失去学习的兴趣。而课本对于这部分内容仅有平面的图，没有立体的结构展示。因此传统的教学手段是难以做到这一点的，限制了学生的多方面发展。下面就《物质结构与性质》中的不足点作一简要分析：

1. 电子围绕原子核作高速运转（尤其是平面的原子运动轨道即波尔运动轨道和真实的电子云轨道的区别）——传统教学只能靠想象和知识性记忆为主。

2. 电子云和原子轨道形状、电子运动状态难以建立立体构型——无法建立动态观。

3. 电子的跃迁过程、激发态和基态之间的转化——没有实际的转化过程。

4. 共价键的形成过程（如何展示原子间通过共用电子对进行配对，并没有给出相应的运动图，只有平面示意图）——理论性太强。

5. σ键与π键的重叠方式、对称情况、翻转以及旋转——抽象性高。

6. 晶体的空间结构、各种晶体的类型和堆积方式（晶胞的切割、均摊法在晶体计算中的使用、不同晶胞原子共面或者共线的观察）。

7. 无法展示动态的、变化的原子或分子……

综上所述：由于学生的知识经验储备和所需其他学科的相应内容进行辅助，再加上还有化学课本内容顺序本身的编排特点，导致大多学生无法将数学上的知识应用在化学上，极大地影响化学某些内容的学习。此时利用信息技术手段的成果可以大大减轻学生的负担，提高学习效率，主要能够构建学生的自我认知过程。

三、信息技术在化学《选修3》教学中的融合过程

1. 使用信息手段有助于提高学生学习兴趣，激发学习兴趣

通过实验、幻灯、录像、实物投影、信息等信息手段呈现适当内容的动态资料。用富含科学内容的动态图代替静态图片，再结合形象思维和逻辑思维，利用信息手段同时提供多个问题，让学生边看边思考，极大地激发学生发现问题的兴趣，为积极主动学好化学打下稳固的基础。如电子云形状的教授中：由于缺乏空间结构意识和空间想象力，黑板上的平面板書无论如何也难以唤起学生的共鸣，是教学的难点和重点。此时教师可以利用智慧课堂中的自带效果图从容不迫地对结构进行多种不同的展示对比与复原、关键部位放大、正误对照剖析等，逼真的主体画面、清晰的比较鉴别、精炼的规律归纳，牢牢地吸引住学生，激发了他们的求知欲。

2. 使用信息手段有助于培养学生发现问题和探究问题的能力

信息手段以其丰富的表现力，创设情境，使学生达到充分的感知，激励学生探究实践，满足学生的心理要求，特别是对宏观和微观中人们平时无法观察的化学现象，以及难以观察的微观世界运动，更能显示出巨大的作用，为化学概念和化学规律的掌握提供充分的感性认识基础，克服以往教学只靠口述或做演示实验的弊病，让学生在已学过内容的基础上去找内在联系，使学生主动提取旧知、探究新知，培养学生分析问题和解决问题的能力。根据化学教学大纲的要求，在中学化学教学中，应主要培养学生的观察能力、实验能力、思维能力、自学能力以及实践能力和审美能力等。把信息技术应用于化学教学领域，能帮助学生具备各方面的基本素质，形成合理的素质结构，实现真正意义上的全面发展，为学生未来发展奠定基础，使学生终身受益。

3. 使用信息手段有助于运用信息技术分析化学过程、原理

化学中的某些微观性的知识比较抽象，学生学起来比较吃力，而信息课件技术能很好地解决这一问题。如在讲原子结构的知识时，可通过三维动画，将原子内部结构演示出来，比较原子核与原子大小时通过画面将原子形象地放大成十层楼房大，同时原子核也随着放小成樱桃一样大小置于楼房中心。这样使学生很容易认识到原子内有大量空间，再将电子点在这一空间，使学生认识到电子在原子核外空间的广大空间做高速运动。这样就使抽象的知识变得形象生动，降低了学生对知识的理解难度。

4. 使用信息手段有助于教材重点、难点的分析

例如在讲授“物质的聚集状态与物质性质”时，可设计NaCl、CsCl、CO2、金刚石、石墨等结构模型，通过不同角度透视、旋转及切割，使学生从课本插图中对晶体结构的平面感觉上升到真实的三维立体空间感觉，培养了学生的空间想象能力和思维能力，同时也轻松地突破了教学中的重点和难点。所以，在遵循学生的心理特点、认知规律和记忆规律的基础上，恰当地使用信息技术有助于突破教材中的重点、难点。

5. 使用信息手段有助于知识的深化，形成形象思维

信息技术可以实时地综合各种声音、文字、图形、图像等多种信息，不仅有静态信息的形式，而且还有动态信息的属性，它可以化抽象为具体，化复杂为简单，完成传统教育所不易或不能完成的教学任务，特别是利用信息信息动画进行各种分子的空间结构的分析。

6. 使用信息手段应警惕信息技术应用的“负面效应”

首先，信息手段应是服务于教育教学的需要而适时地使用，分清使用的场合也很关键。我们所说的信息手段能够带来教育教学的便利，并不是说所有场合，所有的内容都需要用到信息手段。

第二，信息手段的使用不应该“喧宾夺主”。借助信息技术手段是应该将一些无法用语言表述或者用语言表述不够准确清楚的内容，又或者是一些不宜在课堂展示的实验（比如有毒有害的物质、中学教学条件下无法完成高难度实验、对实验环境要求比较高的等内容），才比较合适使用，但信息手段的展示不应该太过花哨，以免影响学生的注意力，忽略对课堂知识的学习，而转向对信息手段的崇拜。

第三，使用信息手段应要事前做好大量的准备工作，针对课堂教学需要设置，不应该是临时想到。化学学科能力的另一重要方面是培养学生的空间想象能力。化学课堂上调动各种因素帮助学生增强教学兴趣，往往起到事半功倍的效果。特别是Flash动画，通过对物质结构的旋转，变换学生的视角，化难为易。但是经常用这种方法实现学生对空间立体的理解，在一定程度上抑制了学生空间想象能力的发展。一旦没有模型的帮助，学生便一筹莫展。长期以往，学生在空间想象方面养成“依赖性”，这不是教育的初衷。进入信息时代，我们的教育手段现代化了，我们不能让先进的教育技术成为学生能力发展的“绊脚石”。

第四，应当适时对学生也进行信息技术教育的学习培养。信息手段总是在师生互动中才能产生完美的教育教学效果，如果只是教师掌握了必要的手段，学生并没有相应的技术知识铺垫，那么教学课堂可能无法发挥学生的主体地位。

四、结语

随着现代化素质教育的提出，信息技术和Internet应用的普及，强烈地冲击着传统的教学观念和教学模式。特别是课堂教学应是实施现代化素质教育的主渠道，所以优化课堂教学、提高教学效率，是实施现代化素质教育的关键的一环，教师的教学方法就必须适应信息时代的要求。

总之，运用现代信息技术优化教学过程，促进素质教育，是教育现代化的主要目标。而构建新型的教学模式是实现这一目标的基本举措，要实现这一举措，必须把教育观念的更新和教育技术的进步紧密结合起来，把信息技术和学科的教学过程紧密地结合起来，让信息技術融合在教学过程中。充分利用信息技术的优势与功能，把传统教学手段、教师个人特色和信息技术辅助教学有机地结合起来，真正发挥信息技术课堂教学的效果，充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用，出色地完成课堂教学任务。