高中化学教学中教学软件的应用现状调查

化学作为一门以实验为基础并结合“宏微符”三重表征的学科，在教育教学过程中不仅需要深入分子和原子层面进行微观分析，同时需要根据学科本身的符号特色开展教学。为更好地达到教学效果，随着信息技术的不断发展，在教育现代化过程中有大量的教学软件被开发。为进一步了解高中一线化学教师对教学软件的应用现状，本文对兰州市某市级示范校教师进行调查，研究发现许多高中化学教师对软件的应用率及应用程度均偏低且不同学历教师的使用水平有一定差异。因此建议教师个人、学校以及师范生培养重视化学教学过程中的教学软件应用，帮助学生进一步发展其核心素养。

2018年4月13日，教育部发布《教育信息化2.0行动计划》引领推动教育信息化升级，将教育信息化作为教育现代化的支撑，带动我国教育改革发展，推动教育理念更新、模式变革、体系重构，使我国教育信息化发展水平走在世界前列。同时，2020年初“新型冠状病毒肺炎”（曾用名）在全世界范围内暴发，为社会各行各业造成了严重影响。这也导致全国各省市必须根据自身实际开展“停课不停学”的线上教学模式，这一授课模式对教师和学生均提出了很高的要求，尤其是对部分信息技术水平不高的教师。而化学作为各学科中较特殊的一门学科，不仅拥有自身的符号，还必须将宏观的实验现象和微观世界中分子和原子的变化相结合并向学生展示。化学的一系列学科特色也为教师的线上有效教学带来了不同程度的挑战。

在平常的化学教学和命题过程中，各类化学教学软件的应用也非常重要。《普通高中化学课程标准（2017年版）》倡导化学学科核心素养，其中素养1为“宏观辨识与微观探析”，说明了化学反应微观本质的理解对学生学习化学的重要性。而在帮助学生培养宏微结合思想的时候，一些化学软件的使用则具有巨大的优势。另外在化学命题过程中会经常遇到实验装置图、实验流程图等平常软件不能完成的任务，这对教师的信息化水平提出了进一步的要求。因此了解教师对教学软件的应用现状才能帮助教师提升信息素养和教学水平，帮助学生发展化学学科核心素养和综合信息素养。

1 对常用教学软件的应用现状

在日常教学中最常用的软件包括微软公司开发的基于Windows操作系统的Microsoft办公软件套装以及金山公司开发的WPS两种，尤其是Microsoft办公软件中的PowerPoint在以投影多媒体教学为主流的当下更是发挥出了无可比拟的优势。经调查发现笔者所在学校所有教师都会较熟练地运用该软件进行教学，但是在制作多媒体课件的技术含量、效率质量和美观程度等方面，年轻教师尤其是教育部直属公费师范大学毕业生和研究生学历的教师相对老教师更胜一筹。

PowerPoint虽然在教学中应用范围很广，但是由于各学科自身的独特性，使其在部分学科教学中具有一定的局限性。如在化学教学中经常会遇到可逆反应，需要用可逆符号“”表示，而在其字符库中无该符号存在。另外在化学学科教学过程中多种多样的实验仪器和图表也很难表示，因此作为化学教学工作者，学会使用其他化学学科特有的教学软件显得很有必要。

2 对化学教学软件的应用现状

2.1 化学金排简介及应用现状

化学金排是金龙软件开发组专门为化学工作者定制的，是一款基于微软Word、PowerPoint平台的专业排版辅助软件，该软件提供了多种实用功能，在化学学科教学以及试题命制过程中具有极大作用。其中包含有大量的实验仪器、实验装置、微观结构模型、电子式、原子结构示意图、工业流程图以及试题命制模板（如图1所示），是化学教师和命题工作者的必备工具。

该软件目前支持在Word、PowerPoint中编辑，制作所得图片可随意进行复制粘贴。同时该软件具有自动识别化学元素符号、化学式上下角标、自动配平等智能化功能，如教师输入“Fe2O3+CO＝Fe+CO2”后通过智能配平功能即可得到修改又可得到配平后的方程式“Fe2O3+3CO＝2Fe+3CO2”。

虽然化学金排具有强大的功能，但是在对笔者所在的兰州市某市级示范校全体高中化学教师进行问卷调查后发现，一线化学教师对此软件的应用率普遍很低。具体现状如图2所示，有62.5%的教师没有听说过这一软件，仅有20.8%的教师有基本掌握，几乎没有人能够基本掌握和熟练运用此软件。同时对该校具有研究生学历和本科学历的教师对比发现显著性差异（双侧）为0.554，说明不同学历的教师对该软件的应用程度无明显区别。这一结果也从侧面反映出化学教学软件在中学化学教学和国家师范教育中的严重缺失（见图2）。

2.2 ChemBioOffice简介及应用现状

ChemBioOffice是由CambridgeSoft开发的综合性科学应用软件包，主要包含ChemBioDraw、ChemBio 3D、ChemFinder和ChemBioDraw for Excel四大模块，其中可用于中学化学教学的有ChemBioDraw和ChemBio 3D两模块。

如图3所示，ChemBioDraw主要用于有机化学和无机化学教学中电子式、自由基基团、有机化学方程式、结构式、结构简式、原子轨道、复杂环状化合物的书写，对所写物质命名、相对分子质量和质量分数的计算、核磁共振氢谱和核磁共振碳谱以及质谱的预测，常见实验仪器的组装等。值得一提的是在进行电子式书写时，可以通过不同原子和电子的颜色不同展示形成共价键时原子间电子对的共用以及原子中孤电子对的存在形式，能在很大程度上帮助学生从微观角度理解共价化合物中电子对的共用现象。

ChemBio 3D则是专门为化学家设计的分子可视化应用，化学工作者可以通过观察3D分子模型图形研究有机化合物的三维结构。如图4所示，向右侧的结构式输入框中有机结构简式或无机化学式，在左侧即可展示对应的3D分子模型，该模型支持空间全方位旋转观察，以丙烯为例可以直观地看到分子中的键长、键角，也可以为所有原子进行编号，还可以观察碳碳双键相连原子的共平面性、碳碳单键的可旋转性、碳单键的四面体构型等性质，尤其在帮助学生理解有机物分子中原子的共平面个数时具有无可比拟的优势。另外球棍模型和比例模型之间可以相互转化，让学生进一步理解有机物分子的真实存在状态，培养其微观探析意识。同理，无机物空间构型在帮助学生理解分子的立体构型、帮助学生在长时间接触球棍模型后对物质的实际存在状态有更加清楚的了解（见图4）。

ChemBioOffice在有机化学教学中具有巨大的优势，在对我校全体化学教师进行调查研究后发现结果如图2所示。无论是ChemBioDraw还是ChemBio 3D在教师群体中的应用程度较低，应用过两个软件的比例分别约为58.3%和41.7%，有较大差距。若对图2中教师对软件的应用程度由低到高分别用1～5进行表征，通过SPSS 23.0（Statistical Product and Service Solutions）软件分析发现最高学历为本科和硕士研究生的总得分分别为2.385分和2.79分，同时通过t检验求得显著性值（双侧）为0.245，说明本科和硕士研究生毕业教师在应用ChemBioOffice进行教学时具有一定差异。

3 疫情期间教师对教学软硬件设施的应用现状

自进入2020年，全国人民加入共同与“新型冠状病毒肺炎”的斗争中，全国各地积极响应教育部号召开展“停课不停学”的线上教学活动。这一教学模式要求教师要将传统的课堂授课转变为靠直播吸引学生听课的远程课堂，所有的教学内容必须在电脑屏幕上进行演示，而对于高中各学科尤其是理科学科而言，有大量的图形、计算需要向学生进行演示。在此过程中，大部分教师使用的唯一教具为PPT中的“笔”或“激光笔”等工具用鼠标进行缓慢书写。

笔者就在网课期间应用到的数位板和教学演示工具电子教鞭Pointofix进行推荐和简单说明以供读者需要。数位板又名绘图板、绘画板、手绘板等，是计算机输入设备的一种，通常是由一块板子和一支压感笔组成，可以通过数据线将书写在数位板上的内容传输至计算机中，从而向学生进行展示。Pointofix为一款仅有3MB大小的电子教鞭，运行时将屏幕画面固定成为电子白板，运用多种颜色、不同大小的画笔工具可以进行书写演练，还拥有橡皮擦、各种箭头、保存、打印等常用功能，应用起来十分简单快捷。数位板和Pointofix的组合使用效果如图5所示。

4 结论与建议

4.1 结论

在新课程理念的指导和新课程标准的要求下，化学教学对教师的信息化水平和化学教学软件的使用提出了相应的更高要求。作为一门自然科学，化学能够帮助学生通过深入认识物质微观本质进而理解物质宏观变化并用化学符号对其进行表征，能对学生综合素养的发展起到举足轻重的作用。无论是帮助学生理解肉眼看不见的微观世界还是在日常教学中的备课备考，化学教学软件的应用均具有四两拨千斤之效。通过调查发现虽然现在中学化学教师学历逐年提升，教师的化学专业能力逐渐增强，但是在教学过程中教学软件的使用比例和应用程度均偏低。同时在对教师最高学历进行分析时发现，目前一线化学教师对化学教学软件的应用率均较低，但是研究生学历毕业的教师相对而言比本科学历毕业的教师在教学软件的应用深度和广度上均相对较好。

4.2 建议

基于以上研究结论，目前高中化学教师在教学过程中教学软件的使用水平偏低，最根本在于教师自身对信息素养的培养，教师作为知识传播者和方法的传递者，应当与时俱进逐步提升自己的专业技能和综合素养。因此为提升一线教师的信息素养，笔者建议从以下三个方面进一步采取措施：①教师个人。作为教师应当不断反思自身在教学上存在的困难和挑战，认识到化学教学软件的使用在教学中的优势，从自身教学需求出发学习相关的教学软件，提升教学质量。②学校辅助。学校教研组是实施学科教育的中坚力量，其中教师对各类化学教学软件的使用水平参差不齐。学校可以组织教师在教研组会或兄弟学校交流培训过程中对教学过程中常用的教学软件进行集中学习，相互学习借鉴。③师范生培养。未来的教育水平主要决定于现在的师范生培养，师范生的信息化教学水平也将决定学生在基础教育中的信息素养发展。目前教师的教学软件使用率偏低的一个主要原因在于师范生期间的学习主要集中于对专业知识的培养，一定程度上忽视了教学软件对化学教育教学的促进作用。因此笔者建议在师范生培养中应当添加教学信息化的相关课程，提升教师综合素养。

本文系2023年度兰州市教师“个人课题”《高中化学教师教学规范化现状的调查研究》阶段性成果，项目编号：LZ〔2023〕GR1136 。

（作者单位：甘肃省兰州新区高级中学）