信息技术与化学教学深度融合运行机制的构建

汪圣波

摘 要：信息技术和高中化学课堂教学深度融合，能更好地优化教学，达到教与学的双赢。文章基于信息技术与高中化学教学深度融合的特征分析、接口分析、教学模式分析，对传统教学存在的问题、信息技术与化学课堂深度融合的优势、深度融合过程中的教学应用实例等进行了系统探讨和分析，以建构信息技术与高中化学课堂教学深度融合的运行机制。

关键词：信息技术;高中化学;深度融合;运行机制

教育部《教育信息化十年发展规划（2011—2020年）》工作目标明确提出：教育信息化与学科教学深度融合，引领创新。湖南省《教育信息化2.0行动计划》提出要实现从专用资源向大资源转变;从应用融合发展向创新融合发展转变。化学课程标准强调加强信息技术资源的开发和利用，强化信息技术与化学教学的深度融合，促进教师教学方式和学生学习方式的改变，在化学教学中引入信息化的个性化学习与评价方式;为教师提供多媒体教学设备和软件，支持教师开发化学学习和教学资源空间，提供师生教学交流、反馈和资源共享的平台，为学生创造信息化环境下的学习条件。

一、信息技术与高中化学教学深度融合的特征分析

（一）化学教学理念的改变

1.化学教学的知识取向

化学教学的知识取向是“知识为本”，重视化学基础知识与化学基本技能的教与学，其在内容方面，重视化学学科知识教学。但在教学方法方面，其传统教学模式奉行教条式的传授、讲解和教诲，学生处在消极接受现成的科学知识及死记硬背的状态中。这种取向的化学教学，注重化学知识的系统化和结构化，但在学生能力培养及化学知识的个人建构方面，存在较为明显的缺欠。

2.化学教学的能力取向

为解决知识激增和知识更新加快给学校教育带来的挑战，通过科学探究活动来培养学生的问题解决能力成为必然的发展趋势，培养学生的问题解决能力成为化学教学的一种新取向。“能力为本”是这种化学教学取向的基本理念，即在强调化学基础知识与化学基本技能的教学的同时，注重对学生过程与方法等能力的培养[1]。

3.化学教学的素养取向

随着科学技术的社会化、社会的科学技术化以及信息化时代的到来，关注STSE问题成为以科学素养为取向的化学教学的重要特征，培养学生的科学素养成为化学教学改革的目标。核心素养取向的化学教学，其主旨是发展学生的化学学科核心素养，通过信息技术与化学教学深度融合等手段，重视在化学问题解决活动中对学生创新能力的培养。

（二）化学教学方式的改变

传统教学模式下，教师是教学活动的中心和主导，是知识的传授者，学生是知识的接受者，媒体技术是教的工具，教材是教的内容，学生成绩是教师水平的反映。翻转课堂应用导学案、教学视频等，将传统教学的“先教后学”转变为“先学后教”。课堂成为学生积极学习、接受个性化教育的主阵地。老师是学生身边的“教练”，而不是讲台上的“圣人”。翻转课堂的教学模式是“你要什么知识，我给你”。

智慧课堂基于动态学习数据分析和“云、网、端”的运用，课堂教学模式从观看视频转变为课前预习、测评分析及反馈， 由“先学后教”转变为“以学定教”，实现教学资源推送智能化、交流互动立体化、评价反馈即时化、决策数据化，建构智慧的学习环境[2]。

（三）化学教学内容的改变

化学教学中国家意志的体现由化学教学大纲转化成化学课程标准。化学教学内容由知识性内容向智慧性内容转化;由依赖单一教材向以教材为主、同时辅以丰富的信息化教学资源转化。

以知识性内容为主的教学就是把知识教给学生，而这些知识是经典的、权威的、不容置疑的。以智慧性内容为主的教学将知识视为教学的材料，是供学生思考和探究的素材，掌握知识本身不是目的，而是实现智慧提升和全面发展的途径和手段。知识内容观表现在教学上就是“教教材”，智慧内容观表现在教学上就是“用教材教”。

课程标准指出，教学要实现从学科知识向学科核心素养为内容的结构化转化。化学内容结构化主要包括按照化学学科知识之间的逻辑关系组织起来的、寻找知识之间丰富联系的知识关联结构化;从学科本原对物质及其变化认识过程概括的认识思路结构化;抽象物质及其变化的本质和认識过程，培养学生化学学科核心素养的核心观念结构化。为了适应信息化视野下的教材内容的根本性变革，化学课程标准明确提出重视信息资源平台的建设，促进教学内容的信息化发展，为学生和教师提供丰富的学习资源。

（四）化学教学评价的改变

化学学科核心素养——宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、科学探究与创新意识、科学态度与社会责任的提出，反映了社会主义核心价值观下化学学科的育人价值。其宗旨是让学生理解结构决定性质、性质决定用途的化学学科内涵，辩证地认识化学，提升化学逻辑思维素养，使学生在高视野和高境界上自我发展。倡导“教、学、评”一体化，实现由“基于化学知识点的教学评价方式”向“基于化学学科核心素养发展的教学评价方式”转化。

高考化学提出了“一核四层四翼”的考查评价体系，将“立德树人、服务选才、引导教学”纳入其核心功能。其中，立德树人是根本，服务选才和引导教学是手段。将素质教育目标凝练为“四层”考查内容（核心价值、学科素养、关键能力、必备知识）和包括基础性（基础扎实）、综合性（融会贯通）、应用性（学以致用）、创新性（创新意识和创新思维）的“四翼”考查要求。化学学科考试中针对学科素养的考查主要落实在四个方面：化学概念、思维方法、实践探索、态度责任。化学学科考试引导化学教学朝四个方向发力，考查化学基础知识，强化学生的化学知识体系的构建。

二、信息技术与高中化学教学深度融合的接口分析

（一）信息技术与化学实验教学的深度融合

《基础教育课程改革纲要》指出，要促进信息技术与化学实验教学深度融合，提高化学实验教学的有效性。信息技术能细致呈现化学实验现象、模拟化学实验，直观的展示实验能规范学生的实验操作，形象而生动的实验现象能加深学生对重点、难点知识的把握和理解，培养学生的实验能力。

首先，化学学科教学内容涉及物质的构成要素、结构、性质及变化规律，比较抽象，如高中化学的晶体结构、有机物分子空间结构、同分异构、电化学原理、有机反应类型、胶体的渗析与电泳等内容。而教学者通过信息技术直观展现原子、离子、分子等微观形态，模拟演示实验过程，能够让学习者有身临其境的感觉。

其次，利用信息技术对传统实验进行革新，摆脱了传统常规实验在演示上的局限性，利用信息技术对错误的实验操作（如氢气还原氧化铜时先加热后通氢气、用启普发生器制取乙炔、将水加入浓硫酸以稀释浓硫酸等）后果的模拟实验探究和化工生产流程实验（接触法制硫酸、氨氧化法制硝酸等）的宏观演示，展现直观化的实验过程及现象，有利于学习者学习效率的提高。

最后，有危险性、有毒、有害（硫化氢的性质与制取、氯气制取实验、铜与浓硝酸反应实验等）以及在短时间内无法完成的实验（胶体的电泳）等，教师可以在实验前在课堂上播放制作好的视频，动态性展示实验的反应过程，提升化学实验的环保性、安全性和有效性。

（二）信息技术与化学情境教学的深度融合

一是应用生活元素创设问题情境。化学知识与生活具有较为紧密的联系，在教学过程中，教师应根据教材的内容结合生活元素，创设问题情境。例如，讲解“磷”的相关知识时，教师可以为学生播放“鬼火”现象的视频，引导学生认真观察“鬼火”发生的环境、颜色等，联系生活中的“鬼火”现象创设问题情境。在教学过程中，教师可以向学生渗透一定的人体元素构成知识，提升化学教学的有效性。

二是以化学史为素材创设问题情境。化学史能够直观地向学生展现化学学科的研究发展历程，以及科学家在化学研究中的探究精神。在高中化学教学中，以化学史创设问题情境，渗透一定的人文性内容，能够拓宽学生视野，激发学生学习兴趣，培养学生的化学核心素养。

比如在讲解“氯气”的相关知识时，教师可以联系瑞典化学家舍勒发现氯气的历史素材。舍勒发现软锰矿与盐酸混合加热后会生成一种令人窒息的黄绿色气体，受拉瓦锡的“一切酸中都含有氧”的观点的影响，他认为这种黄绿色的气体是一种化合物，并称它为“氧化盐酸”。后来英国化学家戴维证明该气体组成是一种单质，并将其命名为“氯”。联系化学史的教学能够加强学生对化学学科知识的认识，培养学生的科学探究精神。

三是以新闻热点创设问题情境。化学教学过程中，教师以社会新闻或社会热点等素材创设问题情境，引导学生对新闻热点进行解读，对其中的化学知识进行探索，缩短学科知识与社会生活的距离，培养学生的科学态度与社会责任。例如讨论如何治理雾霾，有的学生认为可以通过人工降雨来治理;有的学生提出从源头治理，推广公共交通，加强清洁能源的使用，减少污染物的排放等。

（三）信息技术与化学微课教学的深度融合

化学学科具有复杂性、抽象性和微观性等特点。微视频围绕某个知识点的重点、难点和疑点内容，利用先进的多媒体技术，结合图、声、动、影等多媒体要素，按照认知规律把碎片化学习内容、过程及扩展素材结构化。微课使用方便、内容精炼、知识点突出、重难点明确，学生可以通过智能手机、平板电脑等移动设备进行碎片化、移动化学习。

在教学化学学科中的难点内容，如原电池的工作原理、原子的空间结构和电子绕原子核旋转、化学键的形成、杂化轨道理论等时，教师可以利用文本、图像、视频、动画等多种信息形式结合成的微视频将抽象微观的现象以生动形象的宏观动态向学生展示，把枯燥无味的理论知识变得趣味盎然，这种教学模式能开阔学生的视野，激活学生的思维，提高学生的学习效率。

三、信息技术与高中化学教学深度融合的教学模式分析

在分析探讨了信息技术与高中化学课堂教学深度融合的特征和切入口的基础上，笔者在此提出“创设情境、自主学习、互动探究、拓展学习”的教学模式。

第一，创设有效情境能让学生在一个真实的问题背景下，学习新知识、新技能，激发学生自主学习的欲望及动力。创设情境教学的引入模式比传统的直接切入教材内容的讲授模式更生动，更富有实效性和针对性。

例如，在“乙烯”相关知识的教学时，教师首先可以用多媒体展示水果的图片吸引学生的注意力，并提出“把没有成熟的香蕉和已经成熟的梨子用一个密封的袋子装起来，然后就能否加快香蕉的成熟”的设问，激起学生思维的火花，引入“乙烯”的学习。

第二，交互式教学引导学生自主学习与探究。化学课堂教学中，教师利用信息技术等工具和手段，通过交互式教学，引导学生自主学习、自主探究，理解和掌握新知识，自主建构知识体系。教师在教学过程中要充分发挥信息技术的作用，培养学生的化学学科核心素養。

传统教学方法中同分异构体的书写的教学是边讲边练，若引导学生利用信息技术工具ChemOffice绘制球棍模型、比例模型，一边绘制模型一边寻找其规律，能更好地培养他们的有序思维习惯。学生在熟练运用该软件对有机物分子进行拆分及组合后，便能充分理解为什么物质的结构对物质的性质起到决定性作用。

第三，互动交流合作解决学习疑难问题。在化学课堂教学中，学生在教师的指引下，结合教学内容自主学习，生生合作探究，从而掌握新的教学内容和知识，发现并提出问题。教师利用信息化工具汇总学生提出的问题，组织和引导学生互动交流、活跃学生思维、培养学生的语言表达能力等，在互动交流中培养学生创新意识、探究能力以及竞争合作的情感和意识。

例如，在探究Cl2的制备与性质实验时，教师可以提供自制的Flash动画作为各学习小组探究学习的素材，让学生们设计出最适合的实验装置。在合作探究中发现问题解决问题。

第四，利用信息载体开展拓展性学习。“互联网+”条件下丰富的网络资源（学科专题网站、教育资源库、教学光盘等新媒体资料）使教学内容不再局限于教材、教参等传统资料，而博客、微博、QQ、微信、微视等新兴网络平台为师生提供了互动交流的平台。在化学教学中，教师为学生提供自主学习和探究的参考资料，学生通过这些信息化载体完成教师布置的任务，进行自主学习，合作探究，开展拓展学习;教师利用信息化载体，第一时间掌握学生学习情况，及时调整其教学内容、策略和方法。

以教师为主导，以学生为中心，以信息技术为载体的信息技术与高中化学教学的深度融合这种全新的教学理念和教学手段，使教学方式、教学内容多元化，优化了化学课堂教学，达到教与学的双赢。

[参考文献]

周梦琪.信息技术与高中化学深度融合的探索[J].青少年日记（教育教学研究），2017（11）：176.

周丹，冯骞，符小文，等.信息技术与化学课程整合的研究与实践[J].广州化工，2019，47（07）：157-159.