摘要:數(shù)字教材是我國(guó)基礎(chǔ)教育數(shù)字化課程資源中的核心資源。在設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)中,應(yīng)結(jié)合數(shù)字教材定位及學(xué)科教學(xué)需求,探索信息化環(huán)境下核心課程資源的定位及呈現(xiàn)方式。對(duì)于化學(xué)數(shù)字教材而言,應(yīng)基于紙質(zhì)化學(xué)教材中的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié),設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)具備示范性、適切性的實(shí)驗(yàn)視頻素材,并利用微距攝影、延時(shí)攝影、熱成像、標(biāo)注引導(dǎo)等信息技術(shù)手段攻克傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的難點(diǎn)與痛點(diǎn),助力化學(xué)學(xué)科育人目標(biāo)的達(dá)成。
關(guān)鍵詞:中學(xué)化學(xué);數(shù)字教材;課程資源;實(shí)驗(yàn)視頻;信息技術(shù)
《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂版)》中明確提出了“應(yīng)重視化學(xué)教材信息資源平臺(tái)的建設(shè),促進(jìn)化學(xué)教材的信息化發(fā)展”的要求,并鼓勵(lì)教師運(yùn)用信息技術(shù)提高課堂教學(xué)效率和質(zhì)量,強(qiáng)化信息技術(shù)與化學(xué)教學(xué)的深度融合。隨著我國(guó)教育信息化工作的全面推進(jìn),數(shù)字教材作為基礎(chǔ)教育數(shù)字化課程資源中的核心資源,其研發(fā)建設(shè)在近十年間取得長(zhǎng)足進(jìn)展[1]。2021年,教育部將“印發(fā)數(shù)字教材管理辦法,加強(qiáng)數(shù)字教材建設(shè)與管理”納入年度工作要點(diǎn),并提出“各地可根據(jù)本地實(shí)際和學(xué)生需求購(gòu)買配套數(shù)字音像材料,鼓勵(lì)教材出版單位采取互聯(lián)網(wǎng)下載的方式免費(fèi)提供與教材配套的數(shù)字音像材料”。
當(dāng)前,化學(xué)學(xué)科教學(xué)距離與信息技術(shù)深度融合的目標(biāo)仍有較大差距,存在資源種類單一、優(yōu)質(zhì)資源缺乏、內(nèi)容或呈現(xiàn)方式陳舊、師生信息化應(yīng)用手段單一等問(wèn)題[2]。在學(xué)科層面上,化學(xué)學(xué)科的信息化資源研發(fā)以散點(diǎn)式的解決單獨(dú)教學(xué)問(wèn)題的主題探究類資源為主,缺乏系統(tǒng)性、普適性的課程資源建設(shè)探索。而數(shù)字教材、微課等課程資源的研究偏向于學(xué)習(xí)認(rèn)知理論與信息技術(shù)領(lǐng)域的結(jié)合,缺少深入學(xué)科內(nèi)部的、基于實(shí)際教學(xué)需求的融合式探索。做好數(shù)字教材與化學(xué)學(xué)科教學(xué)的深度融合,對(duì)落實(shí)信息技術(shù)在化學(xué)學(xué)科教學(xué)中的常態(tài)化應(yīng)用,助力學(xué)科育人目標(biāo)的達(dá)成具有重要意義。筆者近年來(lái)致力于化學(xué)學(xué)科數(shù)字資源及數(shù)字教材產(chǎn)品的研發(fā)與應(yīng)用。本文將基于學(xué)科教學(xué)、教育技術(shù)、數(shù)字出版的融合視角,通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研、模型搭建、案例分析等方法,以人教化學(xué)數(shù)字教材中的實(shí)驗(yàn)視頻系列的研發(fā)為例,對(duì)當(dāng)前信息化環(huán)境下化學(xué)學(xué)科核心課程資源的定位及研發(fā)進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析與探討。
一、定位研究
(一)尊重化學(xué)學(xué)科特點(diǎn),明確核心教學(xué)問(wèn)題
《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》在化學(xué)學(xué)科課程性質(zhì)中明確指出“化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科”?;瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)作為教學(xué)手段在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)習(xí)慣和動(dòng)手能力的同時(shí),也能夠幫助學(xué)生深入地認(rèn)識(shí)和體驗(yàn)學(xué)科本質(zhì)。在我國(guó)現(xiàn)階段的中學(xué)化學(xué)課程中,元素化合物知識(shí)與化學(xué)原理和規(guī)律穿插出現(xiàn),螺旋上升[3]?;瘜W(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)一方面是呈現(xiàn)學(xué)科事實(shí)性知識(shí)的主要載體,另一方面又為學(xué)科理論性知識(shí)的探究和歸納提供問(wèn)題情境,同時(shí)還承載著幫助學(xué)生初步掌握科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法論及實(shí)驗(yàn)操作技能的基礎(chǔ)作用。在人教版化學(xué)教材中,以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)探究活動(dòng)貫穿了整個(gè)中學(xué)化學(xué)的課程設(shè)計(jì)(見(jiàn)表1),是具備化學(xué)學(xué)科特點(diǎn)的最重要、最常見(jiàn)的教學(xué)活動(dòng)。
(二)聚焦一線需求,定位教學(xué)痛點(diǎn)
目前,我國(guó)基礎(chǔ)教育階段化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施情況參差不齊(見(jiàn)表2),特別是在教育欠發(fā)達(dá)地區(qū)、農(nóng)村地區(qū)和應(yīng)考?jí)毫^大的地區(qū),學(xué)生動(dòng)手的分組實(shí)驗(yàn)很難落實(shí),教師在課堂上實(shí)驗(yàn)演示的頻次也遠(yuǎn)低于教材中實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的數(shù)量[4][5][6]。
文獻(xiàn)中近八成化學(xué)教師對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性具備共識(shí)。造成實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施困難的原因較為復(fù)雜,一方面是客觀條件限制,如實(shí)驗(yàn)室不足、實(shí)驗(yàn)藥品管制或器材短缺、實(shí)驗(yàn)員不足、教學(xué)課時(shí)緊張等;另一方面則與教師實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Σ蛔悖▽?shí)驗(yàn)流程不熟悉、實(shí)驗(yàn)操作不規(guī)范、對(duì)部分實(shí)驗(yàn)有畏難情緒)、學(xué)生不易引導(dǎo)等主觀顧慮有關(guān)。
(三)調(diào)研一線實(shí)際情況,確定解決方案
筆者在2021年3月針對(duì)化學(xué)學(xué)科信息化教學(xué)環(huán)境及需求,對(duì)北京、重慶、廣西、新疆等地884位中學(xué)化學(xué)一線教師及教研員進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)研。結(jié)果顯示,教學(xué)演示實(shí)驗(yàn)是當(dāng)前教師最依賴教材的環(huán)節(jié)(如圖1),實(shí)驗(yàn)視頻類素材也是學(xué)科教師最為看重的內(nèi)容(如圖2)。教師認(rèn)為,實(shí)驗(yàn)類環(huán)節(jié)在學(xué)科整體知識(shí)中具備不可替代的重要性(57%),雖然實(shí)驗(yàn)視頻無(wú)法替代學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)及教師實(shí)驗(yàn)演示,但在遇到藥品管制、操作困難、課堂時(shí)間不足等困難時(shí),實(shí)驗(yàn)視頻類資源能夠作為輔助手段提供信息化備選方案(74%),幫助學(xué)生突破理解難點(diǎn)并提高教學(xué)效果(68%)、提升課堂效率(38%)。
隨著我國(guó)教育經(jīng)費(fèi)的持續(xù)投入和“三通兩平臺(tái)”工作的推進(jìn),目前大部分學(xué)校已初步具備支撐信息化教學(xué)的硬件條件。接受問(wèn)卷調(diào)研的化學(xué)教師中,97%會(huì)使用PPT進(jìn)行日常教學(xué),且經(jīng)常使用的教師占比超過(guò)67%。教師與學(xué)生在互聯(lián)網(wǎng)上查找與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的資源時(shí),普遍面臨搜索出的資源質(zhì)量差、重復(fù)性高、版本老舊、與知識(shí)點(diǎn)不匹配、需要付費(fèi)等問(wèn)題。
因此,在化學(xué)數(shù)字教材的內(nèi)容研發(fā)設(shè)計(jì)中,我們應(yīng)針對(duì)教材的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié),以實(shí)驗(yàn)演示視頻為核心,結(jié)合原理講解動(dòng)畫、虛擬實(shí)驗(yàn)交互、實(shí)驗(yàn)討論參考等輔助資源,聚焦化學(xué)教學(xué)中的關(guān)鍵問(wèn)題,促進(jìn)化學(xué)教學(xué)與信息技術(shù)的深度融合。
二、研發(fā)特點(diǎn)
(一)明確產(chǎn)品自身定位,助力教育公平
人教化學(xué)數(shù)字教材是第三代人教數(shù)字教材的學(xué)科品種,融教材、數(shù)字資源、學(xué)科工具、應(yīng)用數(shù)據(jù)于一體[7]。教育部在《2020年教育信息化和網(wǎng)絡(luò)安全工作要點(diǎn)》中提出,推進(jìn)中小學(xué)數(shù)字教材在學(xué)校的普遍化、常態(tài)化應(yīng)用是人教數(shù)字教材建設(shè)的重點(diǎn)任務(wù)。人教化學(xué)數(shù)字教材的核心使命是通過(guò)提供具備示范性、適切性的基礎(chǔ)資源,為解決傳統(tǒng)教學(xué)中的痛點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題提供備選方案,填補(bǔ)不同區(qū)域教師教學(xué)資源的“數(shù)字鴻溝”,利用信息技術(shù)助力實(shí)現(xiàn)教育公平。
以高中必修第一冊(cè)第二章“科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)”欄目“驗(yàn)證次氯酸光照分解產(chǎn)物”的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)為例,該實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驇椭鷮W(xué)生直觀地認(rèn)識(shí)氯氣與水的反應(yīng)及氯水的成分,加深對(duì)含氯元素物質(zhì)之間轉(zhuǎn)化的理解。由于數(shù)字傳感器價(jià)格昂貴,大部分學(xué)校不具備演示條件。數(shù)字教材以視頻形式對(duì)傳感器及其數(shù)據(jù)采集裝置進(jìn)行實(shí)拍及組裝介紹,并完整呈現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的過(guò)程及結(jié)果,能夠幫助沒(méi)有實(shí)驗(yàn)條件的師生對(duì)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的儀器及流程建立直觀的認(rèn)知。該視頻還可作為探究素材,在內(nèi)容上與【實(shí)驗(yàn)2-8】“次氯酸的漂白性”中的宏觀現(xiàn)象呼應(yīng),更好地幫助教育欠發(fā)達(dá)地區(qū)的學(xué)生以宏觀和微觀結(jié)合的視角理解次氯酸的性質(zhì)。
(二)規(guī)范研發(fā)流程,助力教材隱性知識(shí)的顯性表達(dá)
高清實(shí)驗(yàn)視頻系列的開(kāi)發(fā)具備教育、技術(shù)、出版三種屬性。在開(kāi)發(fā)流程上,從腳本到成品都嚴(yán)格遵守出版規(guī)范。數(shù)字教材責(zé)編通過(guò)與人教社紙質(zhì)教材編者、教育發(fā)達(dá)地區(qū)一線教研員共同打磨實(shí)驗(yàn)方案及腳本,保證實(shí)驗(yàn)視頻內(nèi)容的科學(xué)性、過(guò)程的示范性以及知識(shí)邊界的適切性。相對(duì)于紙媒載體,數(shù)字教材可以通過(guò)視頻方式將規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作手法和完整的實(shí)驗(yàn)操作流程直觀地呈現(xiàn)出來(lái),助力教材隱性知識(shí)的顯性表達(dá)[8]。例如,在九年級(jí)下冊(cè)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)“一定溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的氯化鈉溶液的配制”等學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)中,涉及固體藥品稱量、液體量取、液體傾倒、加熱、容量瓶的使用等大量操作。與教材編者及一線教研員合作打磨的具有規(guī)范性操作的演示視頻,能夠更好地支持學(xué)生在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)課前模仿學(xué)習(xí),在課后復(fù)習(xí)觀看,有效提升課堂效率及教學(xué)效果[9]。
(三)甄選優(yōu)質(zhì)技術(shù),突破傳統(tǒng)教學(xué)難關(guān)
2019年11月,教育部在《關(guān)于加強(qiáng)和改進(jìn)中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意見(jiàn)》中提出,應(yīng)當(dāng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式,“促進(jìn)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與現(xiàn)代新興科技有機(jī)融合,切實(shí)增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的趣味性和吸引力,提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和效果”。在2017版高中新課標(biāo)配套數(shù)字教材的開(kāi)發(fā)中,人教數(shù)字教材與中科大梁琰老師“美麗科學(xué)”團(tuán)隊(duì)開(kāi)展合作,在提供示范性操作及高清特寫現(xiàn)象的基礎(chǔ)上,對(duì)于因受時(shí)空限制而在現(xiàn)實(shí)世界中無(wú)法觀察和控制的事物和現(xiàn)象、變化太快或太慢的過(guò)程,利用微距攝影、延時(shí)攝影、分屏技術(shù)(如圖3)、熱成像(如圖4)等技術(shù)手段,共同探索趣味科普與常態(tài)化教學(xué)的融合。通過(guò)增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的趣味性,運(yùn)用直觀的視覺(jué)刺激加深學(xué)生對(duì)這類反應(yīng)動(dòng)態(tài)變化的記憶和理解,突破了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的難點(diǎn)。
(四)借鑒教育技術(shù)研究成果,改進(jìn)視頻呈現(xiàn)模式
對(duì)于教材中的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn),結(jié)合學(xué)生對(duì)短視頻類素材的觀看習(xí)慣以及課堂教學(xué)環(huán)境下教師的使用習(xí)慣,實(shí)驗(yàn)演示視頻時(shí)長(zhǎng)多在1~2分鐘。對(duì)于較為復(fù)雜的綜合實(shí)驗(yàn),則按實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)進(jìn)行拆分后與教材位置匹配。
在視頻的場(chǎng)景呈現(xiàn)上,不同于市面上以畫面效果為優(yōu)先但缺乏必要操作步驟的趣味實(shí)驗(yàn)視頻,以及實(shí)驗(yàn)員全程操作但缺乏剪輯重點(diǎn)、煩瑣冗長(zhǎng)的傳統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)視頻,我們靈活運(yùn)用視頻剪輯技術(shù),保障在展現(xiàn)關(guān)鍵性操作及現(xiàn)象細(xì)節(jié)的同時(shí),最大限度地讓畫面簡(jiǎn)潔、明了,并以教材實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的文字描述為參考,進(jìn)行操作引導(dǎo)與現(xiàn)象描述。
在字幕呈現(xiàn)方式上,參考字幕對(duì)學(xué)習(xí)效果影響的相關(guān)研究[10],綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻畫面中蘊(yùn)含大量有效信息的特征,我們選擇無(wú)字幕有提示的標(biāo)簽?zāi)J?。重點(diǎn)提示的標(biāo)簽內(nèi)容通常為重要的實(shí)驗(yàn)步驟提示、物質(zhì)分組標(biāo)注、操作要點(diǎn)提示或重點(diǎn)現(xiàn)象描述。標(biāo)簽提示位置位于相關(guān)區(qū)域附近(如圖4),在減輕學(xué)生認(rèn)知負(fù)擔(dān)的同時(shí),保留學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)畫面整體的視覺(jué)注意力,加強(qiáng)對(duì)重點(diǎn)細(xì)節(jié)的提示,提升學(xué)習(xí)效果。
(五)運(yùn)用三重表征,助力學(xué)科素養(yǎng)
化學(xué)學(xué)科的三重表征是指呈現(xiàn)宏觀知識(shí)、微觀知識(shí)及符號(hào)知識(shí)的外在呈現(xiàn)形式和在頭腦中的加工與呈現(xiàn)形式[11]。人教化學(xué)數(shù)字教材在實(shí)驗(yàn)鏡頭的設(shè)計(jì)和剪輯中,適當(dāng)?shù)剡\(yùn)用了關(guān)于現(xiàn)象描述、操作重點(diǎn)、物質(zhì)種類、反應(yīng)方程式等標(biāo)簽提示,將探究過(guò)程與方法、科學(xué)語(yǔ)言的規(guī)范描述及化學(xué)符號(hào)表征與實(shí)驗(yàn)活動(dòng)緊密融合。在實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)中,用清晰的現(xiàn)象提供對(duì)宏觀世界的觀察,通過(guò)微距特寫、模型動(dòng)畫助力學(xué)生對(duì)微觀世界的想象,利用標(biāo)簽承載學(xué)科的語(yǔ)言表征,以教學(xué)實(shí)驗(yàn)為實(shí)例搭建宏觀現(xiàn)象、微觀結(jié)構(gòu)、化學(xué)符號(hào)的橋梁,不斷強(qiáng)化學(xué)生在不同表征間轉(zhuǎn)化的意識(shí)與能力(如圖5)。
(六)多種類資源集群,支撐信息化環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)
針對(duì)化學(xué)教材中最核心的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng),除高清實(shí)驗(yàn)視頻外,數(shù)字教材依據(jù)不同教學(xué)內(nèi)容和教材環(huán)節(jié)的需求,設(shè)計(jì)研發(fā)了能為學(xué)生自主探究提供實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的虛擬實(shí)驗(yàn)動(dòng)畫、供學(xué)生參考的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象描述文本、可供教師問(wèn)題引入的拓展實(shí)驗(yàn)等多種類資源。以教材中的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)為核心,多角度支撐信息化環(huán)境下師生的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)(見(jiàn)表3)。
三、反思及展望
在近幾年數(shù)字教材實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)相關(guān)資源的研發(fā)過(guò)程中,我們也遇到了一些困難與問(wèn)題。希望通過(guò)進(jìn)一步反思與探討,更好地發(fā)揮數(shù)字教材核心課程資源的作用。
(一)信息化環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)與經(jīng)典實(shí)驗(yàn)方案預(yù)設(shè)存在差異
教材中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)通常以教師課堂演示或?qū)W生活動(dòng)為預(yù)設(shè),確定實(shí)驗(yàn)方案時(shí)不僅考慮現(xiàn)象的呈現(xiàn),還包括實(shí)驗(yàn)操作技能及實(shí)驗(yàn)科學(xué)方法潛移默化的影響,并兼顧課堂實(shí)驗(yàn)的危險(xiǎn)性、污染性、反應(yīng)時(shí)間、經(jīng)濟(jì)性等各種因素。在數(shù)字教材實(shí)驗(yàn)視頻的研發(fā)中,因視頻呈現(xiàn)方式、觀察尺度與傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)演示不同,與部分實(shí)驗(yàn)方案適配度不佳。特別是涉及微距特寫時(shí),因拍攝條件及鏡頭采光與肉眼存在差異,部分實(shí)驗(yàn)會(huì)出現(xiàn)與宏觀視角下預(yù)期不一致的情況。
例如,必修第二冊(cè)【實(shí)驗(yàn)7-7】葡萄糖與氫氧化銅反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中,教材實(shí)驗(yàn)新制氫氧化銅的實(shí)驗(yàn)方案為在2 mL 10%的NaOH溶液中滴加5滴5% CuSO溶液,在該濃度下新制氫氧化銅無(wú)法觀察到明顯的沉淀現(xiàn)象,只能觀察到溶液微微呈藍(lán)色。若要在微距鏡頭下拍攝到該反應(yīng)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榇u紅色沉淀的過(guò)程,溶液濃度應(yīng)為教材實(shí)驗(yàn)方案的10倍以上(如圖6)。在教材基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)資源開(kāi)發(fā)的過(guò)程中,如何把握微觀實(shí)驗(yàn)方案與宏觀實(shí)驗(yàn)方案的變更尺度,以及確定不同視角下的實(shí)驗(yàn)方案,是個(gè)難點(diǎn)。以課堂示范性和教學(xué)性為優(yōu)先的活動(dòng)設(shè)計(jì)與以屏幕顯示效果為優(yōu)先的拓展性資源在融合時(shí)如何達(dá)到最佳效果,需要在后續(xù)研發(fā)時(shí)不斷探索。期待紙質(zhì)教材在編撰時(shí)同時(shí)納入對(duì)信息化教學(xué)呈現(xiàn)方案的考量,通過(guò)紙電聯(lián)動(dòng)配合,為師生提供層次更豐富的活動(dòng)方案。
(二)交互模式亟待豐富,探究活動(dòng)的過(guò)程需要引導(dǎo)
化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)是學(xué)生在教師或教材引導(dǎo)下對(duì)一些人類已知但學(xué)生未知的原理或現(xiàn)象進(jìn)行探索并快速取得實(shí)驗(yàn)結(jié)果的過(guò)程[12]。除了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能以外,實(shí)驗(yàn)?zāi)芰€包括問(wèn)題發(fā)現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、觀察、綜合分析與抽象概況等各方面的能力素養(yǎng)[13]。目前,數(shù)字教材中對(duì)于實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的處理較為單一,在沒(méi)有教師教學(xué)活動(dòng)引導(dǎo)的情況下,只能對(duì)學(xué)生觀察和操作等較初級(jí)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)起到幫助。從信息化資源的交互模式層面分析,數(shù)字教材對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的處理已具備了操作交互及概念交互屬性,但是在信息交互層面存在欠缺(如圖7)[14]。
在后續(xù)的工作中,我們需要加強(qiáng)教學(xué)素材與平臺(tái)功能的深度融合,利用數(shù)字教材的交互性搭建探究支架,支撐信息化環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng),實(shí)現(xiàn)紙質(zhì)教材隱含的探究要素的顯性化,同時(shí)做好對(duì)探究流程的引導(dǎo)。從平臺(tái)角度,應(yīng)利用數(shù)據(jù)共享支撐教學(xué)活動(dòng)中的師生、生生、人機(jī)交互,通過(guò)即時(shí)反饋機(jī)制降低學(xué)生的學(xué)習(xí)認(rèn)知難度,增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī),提升學(xué)習(xí)效果和質(zhì)量。這樣一來(lái),以高清實(shí)驗(yàn)演示視頻為素材基礎(chǔ),以實(shí)驗(yàn)討論文本、虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)工具、實(shí)驗(yàn)記錄頁(yè)面交互以及師生互動(dòng)平臺(tái)為輔助,數(shù)字教材可支撐師生開(kāi)展豐富的教學(xué)活動(dòng),培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、邏輯能力、創(chuàng)新能力,助力學(xué)生的學(xué)習(xí)由淺層學(xué)習(xí)向深度學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化,實(shí)現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的育人價(jià)值。
(三)期待以平臺(tái)與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)結(jié)合的方式推進(jìn)信息技術(shù)與化學(xué)教學(xué)深度融合
近年來(lái),數(shù)字化實(shí)驗(yàn)一直是化學(xué)學(xué)科實(shí)驗(yàn)教學(xué)與信息化結(jié)合的熱點(diǎn)。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛑庇^反映各種量的變化,支持對(duì)原理的深入探究,有助于促進(jìn)學(xué)生化學(xué)思維的發(fā)展。隨著國(guó)家教育經(jīng)費(fèi)投入的增加以及各種手持傳感設(shè)備的發(fā)展,數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的普及程度也在逐步提高。越來(lái)越多的中學(xué)配備了氣體濃度、離子濃度、溫度等傳感器設(shè)備。同時(shí),利用手機(jī)作為數(shù)據(jù)終端搭配小型、價(jià)廉的外設(shè)進(jìn)行顏色拾取、熱成像拍攝、微距拍攝等新型傳感設(shè)備應(yīng)用逐漸興起,為實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來(lái)更多可能。
人教數(shù)字教材可以在傳統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)更多的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容作為拓展補(bǔ)充,為沒(méi)有數(shù)字化實(shí)驗(yàn)條件的師生提供參考素材。隨著數(shù)字化實(shí)驗(yàn)與常態(tài)教學(xué)應(yīng)用的逐步融合,數(shù)字教材若能為數(shù)字化實(shí)驗(yàn)外設(shè)或程序提供技術(shù)接口,為數(shù)據(jù)的收集和處理提供支持,則能發(fā)揮出基礎(chǔ)應(yīng)用及基礎(chǔ)鏈接的作用,在支撐信息技術(shù)與化學(xué)教學(xué)深度融合的道路上更進(jìn)一步。
參考文獻(xiàn)
[1] 王志剛,沙沙.中小學(xué)數(shù)字教材:基礎(chǔ)教育現(xiàn)代化的核心資源[J].課程·教材·教法,2019(7):14-20.
[2] 李賀,沈靈亮,錢冬明.我國(guó)薄弱地區(qū)教育信息化現(xiàn)狀調(diào)查分析[J].電化教育研究,2017(8):50-54.
[3] 王晶.融合學(xué)科核心素養(yǎng)的高中化學(xué)教科書編制——簡(jiǎn)析人教版《普通高中教科書化學(xué)·必修》的變化特點(diǎn)[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考,2019(15):1-4.
[4] 單世乾.初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀調(diào)查及反思[J].化學(xué)教與學(xué),2019(11):17-20.
[5] 江茂珍.高中化學(xué)課堂有效落實(shí)必做實(shí)驗(yàn)的調(diào)查與對(duì)策[J].基礎(chǔ)教育論壇,2020(19):9-12.
[6] 何冰.中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀的調(diào)查及思考——以成都市溫江區(qū)為例[J].教師,2020(2):67-68.
[7] 沙沙,余宏亮.我國(guó)中小學(xué)數(shù)字教材的發(fā)展歷程與技術(shù)演進(jìn)[J].中小學(xué)數(shù)字化教學(xué),2019(12):5-8.
[8] 劉竟男,宮麗紅.高中化學(xué)教科書中“潛臺(tái)詞”的研究[J].化學(xué)教育(中英文),2020(13):11-16.
[9] 鄭會(huì)勤.微視頻技術(shù)在基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的實(shí)踐應(yīng)用[J].化學(xué)教育(中英文),2019(22):82-87.
[10]龐麗.教學(xué)視頻中字幕呈現(xiàn)方式對(duì)學(xué)習(xí)效果的影響研究[D].天津師范大學(xué),2019.
[11]張丙香,畢華林.化學(xué)三重表征的含義及其教學(xué)策略[J].中國(guó)教育學(xué)刊,2013(2):73-76.
[12]畢華林,萬(wàn)延嵐.化學(xué)的魅力與化學(xué)教育的挑戰(zhàn)[J].化學(xué)教學(xué),2015(5):3-7.
[13]葉劍強(qiáng),陳迪妹.當(dāng)前國(guó)內(nèi)科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ难芯楷F(xiàn)狀及啟示[J].化學(xué)教育(中英文),2019(1):82-87.
[14]陳麗,王志軍.三代遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)中的教學(xué)交互原理[J].中國(guó)遠(yuǎn)程教育,2016(10):30-37.
(作者系人教數(shù)字出版有限公司高級(jí)編輯)
責(zé)任編輯:牟艷娜