◎楊 影

基于信息化條件下初中化學(xué)實驗教學(xué)改革的探索與實踐

◎楊 影

全球信息化發(fā)展大潮正在深刻影響和改變著整個社會，在此背景下，作為初中化學(xué)教學(xué)重中之重的實驗教學(xué)在信息化應(yīng)用方面進行了大膽嘗試，筆者經(jīng)過兩年來的不斷探索與實踐，建構(gòu)了與本地、本學(xué)科相適切的初中化學(xué)實驗教學(xué)信息化發(fā)展框架：以應(yīng)用信息化手段進行實驗教學(xué)的課堂評價為切入點，以信息化與實驗教學(xué)深度融合為主線，以提升學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)為目標(biāo)，最終形成具有北鎮(zhèn)特色的信息化條件下初中化學(xué)實驗教學(xué)改革的發(fā)展之路。

一、建構(gòu)——信息化條件下初中化學(xué)實驗教學(xué)的發(fā)展框架

北鎮(zhèn)的教育信息化在硬件上已經(jīng)搭建了“三網(wǎng)絡(luò)三平臺三教室”，全市各初中每個教室都安裝白板一體機，在軟件上優(yōu)教通平臺提供各種共享資源。我們的教師經(jīng)過逐級培訓(xùn)已經(jīng)能熟練使用各種信息手段和利用信息資源。在這種大背景下為實現(xiàn)初中化學(xué)實驗教學(xué)信息化提供了有力保障。

為了打造信息化化學(xué)課堂教學(xué)模式，我們決定以實驗教學(xué)為突破口，首先在實驗教學(xué)的課堂評價環(huán)節(jié)引入信息化環(huán)節(jié)進行大膽嘗試探索。從事教研員以來，筆者越來越感到僅憑一支筆一個本傳統(tǒng)的經(jīng)驗型的聽評課不適應(yīng)信息化的發(fā)展，專業(yè)的聽評課——課堂觀察已經(jīng)在北鎮(zhèn)初中的課堂評價中落地生根。這種“面向事實、基于證據(jù)、關(guān)注細節(jié)”的教學(xué)診斷、分析與評價為我們提出了一個新的課題，如何取證？尤其是實驗教學(xué)的課堂評價，因為一些瞬間即逝的實驗和極慢的實驗過程我們無法用肉眼觀察捕捉，信息化手段恰好彌補了這一空白。

我們做如下探索：在學(xué)生分組實驗時，通過各組的攝像頭傳到教學(xué)主機，軟件自動錄制視頻。教師在主機上做監(jiān)控、截圖等，并有選擇地投影到電子白板上，隨時提醒學(xué)生實驗操作要領(lǐng)，必要時深入學(xué)生當(dāng)中進行個性化指導(dǎo)，學(xué)生也可以隨時觀察其他小組的實驗情況。實驗結(jié)束通過信息技術(shù)的“錄制功能”和“呈現(xiàn)功能”，教師可以對學(xué)生點評，學(xué)生間可以互評，教研員也可以提取實證對課堂進行評價。這種評價具有可切分、可重視、可動態(tài)觀察評價，能深入認識課堂實驗教學(xué)的核心問題，并由此提升對學(xué)科本體和化學(xué)教育教學(xué)的整體理解水平。

經(jīng)過近一年的實踐，我們認為信息化引入實驗課堂教學(xué)評價的摸索基本成熟，基于此著力打造信息化與化學(xué)實驗教學(xué)深度融合的范式，以點帶面，逐步實現(xiàn)初中化學(xué)實驗教學(xué)信息化。在參觀考察山東北門里小學(xué)和昌樂一中的基礎(chǔ)上，結(jié)合北鎮(zhèn)區(qū)域特點以及初中化學(xué)學(xué)科的特性，建構(gòu)了北鎮(zhèn)市信息化條件下初中化學(xué)實驗教學(xué)的發(fā)展框架。

初中化學(xué)實驗教學(xué)信息化發(fā)展框架

二、融合——信息化資源和初中化學(xué)實驗教學(xué)的無縫鏈接

教育部公開表示的“信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合”基本思路就是采取應(yīng)用驅(qū)動，一是要著眼于解決教育改革與發(fā)展中的問題，在教與學(xué)的主戰(zhàn)場中開展應(yīng)用。這種應(yīng)用應(yīng)該是師生廣泛參與的日常教與學(xué)的活動，應(yīng)該貫穿于教學(xué)活動的始終，應(yīng)該是對即有教學(xué)方法的改造與提升。二是要在教育教學(xué)改革與發(fā)展的過程中不斷提出新的應(yīng)用、實現(xiàn)新的應(yīng)用。也就是要從教育教學(xué)的目標(biāo)要求和學(xué)習(xí)者的需求出發(fā)，以促進信息技術(shù)在教育教學(xué)中的應(yīng)用、教學(xué)模式和學(xué)習(xí)方式的變革為目標(biāo)來安排教育信息化工作。只有聚焦信息技術(shù)在教育教學(xué)中的應(yīng)用，尤其是課堂教學(xué)中的應(yīng)用，為學(xué)習(xí)者提供高質(zhì)量的學(xué)習(xí)體驗，才能找到信息技術(shù)與教育教學(xué)的融合點，才能真正體現(xiàn)融合對于促進教學(xué)改革、提高教學(xué)質(zhì)量的強大支撐作用。

按照上述理念和思路，化學(xué)實驗教學(xué)信息化聚焦在仿真實驗應(yīng)用和定量實驗應(yīng)用上?；瘜W(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，沒有實驗，學(xué)生就很難領(lǐng)略化學(xué)的美。但在初中實驗教學(xué)中，可能會由于各種原因而不能實際操作實驗，此時，化學(xué)仿真實驗就顯得尤為重要。優(yōu)教通平臺里的仿真實驗室，為我們提供了應(yīng)有盡有的各種素材,用鼠標(biāo)就可以自動搭建所需儀器，選擇好實驗藥品和實驗裝置，便可以進行實驗，實驗過程中有明顯的實驗現(xiàn)象，實驗結(jié)束之后，系統(tǒng)還自動會給出反應(yīng)方程式。凡是教科書上要求的實驗：各種氣體的制備，如O2、CO2的制??；氣體的檢驗，如用澄清的石灰水檢驗CO2，O2的檢驗等等都可以在這個仿真實驗室中完成。另外，對于一些特定實驗而言，仿真實驗相比真實實驗更好。比如鐵與硫酸銅反應(yīng)速度慢，這個實驗又是很重要的，這個時候，仿真實驗的優(yōu)勢就更為明顯了；再比如一氧化碳還原氧化鐵實驗，大家都知道一氧化碳是有毒氣體，如果這個實驗在真實課堂做的話，不但會對學(xué)生的身體造成一定傷害，同時排放到空氣中也會環(huán)境，此時，也正是仿真實驗嶄露頭角的時候；再比如仿真實驗室模擬學(xué)生實驗操作錯誤引發(fā)的后果可以警醒學(xué)生等。

化學(xué)學(xué)科從經(jīng)驗走向理論，正是始于一系列定量實驗的數(shù)據(jù)，用定量的手段或定量的眼光來實施或觀察實驗，將有助于深化學(xué)生對化學(xué)知識的理解，同時也體現(xiàn)了觀察實驗從單純的感性認識過程向理性過程的轉(zhuǎn)變。定量中的實驗，是指有目的的通過定量的手段，在展示一般實驗現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，更細致地揭示實驗過程中相關(guān)物質(zhì)之間的定量關(guān)系，豐富接實驗的內(nèi)涵，增加了學(xué)生認知的途徑，改變了學(xué)生認知過程和學(xué)習(xí)狀態(tài)。在二氧化碳實驗室制法教學(xué)一課中，有學(xué)生提出能否用排水法收集二氧化碳，為進一步驗證排水法收集的可行性，以7.5%的稀鹽酸和塊狀石灰石反應(yīng)試劑制取二氧化碳，利用濃度傳感器測定不同時刻反應(yīng)容器排出的氣體中二氧化碳的濃度，并通過數(shù)據(jù)采集器和計算機繪制出濃度變化曲線，從而獲取實驗所需的相關(guān)數(shù)據(jù)，進而證明二氧化碳能用排水法收集，信息化的應(yīng)用保護了孩子的創(chuàng)新意識。

在應(yīng)用信息化的基礎(chǔ)上打造信息化與實驗教學(xué)深度融合的模式，基本模式如下：

北鎮(zhèn)市實驗教學(xué)信息化教學(xué)模式

三、實踐——信息化條件下初中化學(xué)實驗教學(xué)的成果展示

經(jīng)過兩年多的探索與實踐，一些信息技術(shù)與化學(xué)課堂深度融合的優(yōu)質(zhì)教學(xué)案例不斷涌現(xiàn)，下面我以九年化學(xué)《金屬礦物》為例呈現(xiàn)信息技術(shù)與化學(xué)實驗課堂教學(xué)深度融合的教研成果。

本節(jié)課主要是向初中學(xué)生介紹現(xiàn)代化的工業(yè)煉鐵的主要原料、設(shè)備、簡單流程及反應(yīng)原理，在實驗條件下探究工業(yè)煉鐵原理。由于書本內(nèi)容篇幅很少，相關(guān)資料也很少，學(xué)生在以往?？拷處煹闹v述、單純的記憶學(xué)習(xí)，缺乏自己的主動探究，興趣不大。探究原理實驗由于一氧化碳有毒且裝置繁瑣操作復(fù)雜，失敗率高，實驗現(xiàn)象學(xué)生難以觀察，多數(shù)教師一般以講實驗為主，最多拿動畫演示。學(xué)生對這部分知識只停留在簡單記憶的認識程度，顯然這不符合新課程的要求。

基于以上分析，本節(jié)課借助信息化設(shè)備，使課件不再是教師的專屬操作工具，充分利用平臺上提供的即時傳輸功能以及資源搜索工具，創(chuàng)設(shè)了一系列教學(xué)情境和學(xué)生活動。在教材資源基礎(chǔ)上，把一些相關(guān)的圖片、視頻、實驗、內(nèi)容有機結(jié)合，通過形象的展示，讓學(xué)生從感官出發(fā)，從教師領(lǐng)著走到學(xué)生自己走，把課堂和實際生產(chǎn)串聯(lián)起來，達到了本節(jié)課的教學(xué)目的。具體的信息化在課堂中與教學(xué)深度融合片段如下：

【課前】

1.欣賞：自制iebook《鋼鐵世界》。

2.學(xué)生觀看教師制作的微課《一氧化碳還氧化鐵》 （師生交流、生生交流本節(jié)課學(xué)習(xí)的困惑和所得，教師利用管理平臺上記錄的學(xué)生的數(shù)據(jù)制定本節(jié)課教學(xué)策略，開展智慧教育）

【課中】

【新課導(dǎo)入】

視頻：天上掉金子了！

問題：1.天上掉金子了么？天上掉的是什么？

2.鐵礦石是鐵的單質(zhì)么？

設(shè)計意圖：剪輯一段新聞視頻，使用電子白板的視頻插入插播和批注暫停的功能，激趣的同時引出課題。

【學(xué)生探究】工業(yè)煉鐵原理1.學(xué)生百度百科搜索“赤鐵礦煉鐵”獲取知識。2.學(xué)生展示課前自制動畫“一氧化碳”的自述。3.探究反應(yīng)裝置：利用白板的資源庫引入常見儀器圖庫，學(xué)生進行儀器組建或設(shè)計實驗裝置，學(xué)生自己介紹思路，其他學(xué)生點評。

（學(xué)生通過觀看微課視頻，查閱資料，主動建構(gòu)知識）

4.實驗步驟：利用白板的拖動復(fù)制功能讓多個學(xué)生排序，展現(xiàn)矛盾后由學(xué)生自己討論解決。

5.仿真實驗由于操作錯誤而導(dǎo)致爆炸、一氧化碳中毒的后果。

（利用白板等信息化手段的互動功能，教師及時了解學(xué)生學(xué)習(xí)程度，并有針對性的個性化指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，實現(xiàn)智慧教學(xué)）

【展示交流】

6.實驗演示：教師選擇一種學(xué)生設(shè)計的實驗裝置進行實驗演示，在石灰水和裝氧化鐵的玻璃管旁各放一個高清網(wǎng)絡(luò)攝像頭進行圖像即時傳輸，在白板上形成全屏畫中畫功能，根據(jù)觀察重點需要進行大小畫面的切換，同時利用白板的記錄功能進行錄像。

7.化學(xué)反應(yīng)原理方程式：利用自制動畫模擬反應(yīng)過程引導(dǎo)學(xué)生配平化學(xué)方程式。（通過數(shù)字化視頻資源有利于課堂教學(xué)的診斷和評價）

本節(jié)課充分體現(xiàn)了信息技術(shù)對化學(xué)教學(xué)的價值、目標(biāo)、內(nèi)容以及教與學(xué)方式產(chǎn)生了較大影響。將信息技術(shù)和化學(xué)教學(xué)深度融合，可以使化學(xué)的表現(xiàn)形式更加形象化、多樣化，有利于充分揭示化學(xué)概念的形成過程，為學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)增加新途徑，使化學(xué)課堂實驗教學(xué)達到事半功倍的效果，是實現(xiàn)智慧課堂的必備條件。

（作者單位：北鎮(zhèn)市教師進修學(xué)校）

（責(zé)任編輯：楊強）