劉芳

摘 要：隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)、人工智能技術(shù)等的迅速發(fā)展，在高中不同學(xué)科課程的教學(xué)過(guò)程中，也開(kāi)始引入CCITIAS（互動(dòng)分析編碼）系統(tǒng)、交互式電子白板技術(shù)等，對(duì)現(xiàn)有的教師課堂“灌輸式”教學(xué)方式做出革新，帶動(dòng)化學(xué)課程教育模式、化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展?；诖?，針對(duì)當(dāng)下高中化學(xué)課程面臨的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、實(shí)踐與互動(dòng)模式、教學(xué)評(píng)價(jià)等的不足，在多媒體軟件、PowerPoint課件網(wǎng)絡(luò)教學(xué)手段的基礎(chǔ)上，大力實(shí)施交互式電子白板的網(wǎng)絡(luò)線上教育，并依托CCITIAS系統(tǒng)，對(duì)每節(jié)課的教育主題、問(wèn)題情境導(dǎo)入、教師演示、學(xué)生提問(wèn)與實(shí)驗(yàn)的執(zhí)行流程，進(jìn)行CCITIAS的編碼與表述，以實(shí)現(xiàn)化學(xué)課程教學(xué)的信息化發(fā)展。

關(guān)鍵詞：信息化;高中化學(xué);交互式電子白板;教學(xué)策略

從高中化學(xué)學(xué)科的數(shù)字化教學(xué)角度著手，推動(dòng)“互聯(lián)網(wǎng)+化學(xué)教育”的新課標(biāo)改革進(jìn)程，依托交互式電子白板、多媒體技術(shù)，創(chuàng)設(shè)符合學(xué)生認(rèn)知的教學(xué)情境、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)內(nèi)容、線上實(shí)踐與交互教育方式，并運(yùn)用CCITIAS系統(tǒng)，進(jìn)行課堂教學(xué)流程的統(tǒng)計(jì)與記錄、執(zhí)行管理，提升化學(xué)課堂教學(xué)的效率及教育信息化水平。

一、高中化學(xué)課程教學(xué)中引入信息化技術(shù)的重要意義

（一）明確化學(xué)教學(xué)的核心問(wèn)題、人才培養(yǎng)目標(biāo)

高中化學(xué)課程教學(xué)的重點(diǎn)問(wèn)題，在于對(duì)各種化學(xué)物質(zhì)的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)等內(nèi)容，進(jìn)行全面客觀的講解、探究、問(wèn)題解決[1]。而將交互式電子白板技術(shù)、多媒體技術(shù)，以及慕課（MOOC）、微課、翻轉(zhuǎn)課堂、SPOC（小規(guī)模限制性在線課程）等網(wǎng)絡(luò)在線教育技術(shù)，引入化學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式的組織流程中，可定位與聚焦化學(xué)基礎(chǔ)理論、實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的重難點(diǎn)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)的組織設(shè)置模式，在線上平臺(tái)向?qū)W生演示化學(xué)物質(zhì)、實(shí)驗(yàn)執(zhí)行流程，解決不同地區(qū)教學(xué)硬件、化學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)實(shí)施的困難。

另一方面，網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)、在線教育技術(shù)應(yīng)用到化學(xué)課程中，可進(jìn)一步明確教師的教學(xué)任務(wù)、化學(xué)人才培養(yǎng)目標(biāo)，由教師按照教材大綱、教學(xué)任務(wù)、綜合素質(zhì)人才培養(yǎng)的要求，進(jìn)行化學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐流程的組織與教育，使信息技術(shù)貫穿于整個(gè)化學(xué)課的流程之中，來(lái)保證化學(xué)實(shí)驗(yàn)教育、人才培養(yǎng)的質(zhì)量。

（二）改進(jìn)與創(chuàng)新化學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式

化學(xué)學(xué)科教學(xué)的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，主要著重于教學(xué)內(nèi)容搜集與整合、教學(xué)模式創(chuàng)新的網(wǎng)絡(luò)化，而CCITIAS系統(tǒng)，作為一種不同類別教育資源的采集、分類與整理技術(shù)，可對(duì)原有以教材內(nèi)容為主的教育資源講解，進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的增加與完善。如CCITIAS系統(tǒng)可根據(jù)不同的化學(xué)單元，對(duì)教師課堂講授內(nèi)容、化學(xué)實(shí)驗(yàn)執(zhí)行流程，進(jìn)行編碼、統(tǒng)計(jì)與分析，以表征每節(jié)課需要講述的化學(xué)教學(xué)信息，為教師的化學(xué)課堂教學(xué)內(nèi)容搜集提供支持。

同時(shí)借助交互式電子白板技術(shù)、多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)在線教育技術(shù)，可創(chuàng)新化學(xué)課程的教學(xué)模式，通過(guò)利用電子白板技術(shù)，進(jìn)行化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、問(wèn)題導(dǎo)向教學(xué)情境、在線視頻內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教育的組織設(shè)置，能夠創(chuàng)新化學(xué)教材講解、板書教學(xué)、化學(xué)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)、化學(xué)模型展示的執(zhí)行流程，加強(qiáng)師生之間的線上交流、問(wèn)題探究與解決，從而深化學(xué)生對(duì)化學(xué)理論、化學(xué)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知、理解和應(yīng)用能力[2]。

二、高中化學(xué)課程教學(xué)中使用的信息化技術(shù)

（一）CCITIAS編碼分類技術(shù)

CCITIAS系統(tǒng)作為化學(xué)課堂的互動(dòng)分析系統(tǒng)，其主要根據(jù)化學(xué)課堂中的教師教學(xué)、學(xué)生學(xué)習(xí)行為，進(jìn)行多種信息資源的采集、分類、整理與展示呈現(xiàn)，因而屬于一種化學(xué)課堂教學(xué)流程的統(tǒng)計(jì)與記錄、執(zhí)行管理技術(shù)。

在化學(xué)課程教學(xué)的編碼分類工作執(zhí)行方面，通常借助網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控?cái)z像頭、編碼分類技術(shù)，采集化學(xué)課程內(nèi)的教師教學(xué)行為、學(xué)生學(xué)習(xí)行為信息，每3秒執(zhí)行一次信息采集的取樣，隨后對(duì)采集到的取樣進(jìn)行量化、編碼，每節(jié)課大約有800～1000個(gè)采樣數(shù)據(jù)信息，可參與CCITIAS系統(tǒng)的編碼執(zhí)行與分類。

通常情況下將化學(xué)課堂教學(xué)的信息表征分為教師教學(xué)行為、學(xué)生學(xué)習(xí)行為、多媒體技術(shù)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)等類別[3]。其中教師教學(xué)行為的編碼為1、2、3、4……分別對(duì)應(yīng)問(wèn)題導(dǎo)向情境、教學(xué)內(nèi)容講授、引導(dǎo)與指導(dǎo)教學(xué)、教學(xué)反思與評(píng)價(jià)等信息表征，四個(gè)表征所對(duì)應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容分別為“針對(duì)教材大綱與任務(wù)，學(xué)生學(xué)習(xí)狀況的情境創(chuàng)設(shè)”“基礎(chǔ)化學(xué)理論，實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的講解”“以教師的經(jīng)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生探究，解答問(wèn)題”……

學(xué)生學(xué)習(xí)行為的編碼為5、6、7，分別對(duì)應(yīng)自主學(xué)習(xí)、化學(xué)問(wèn)題提問(wèn)、化學(xué)問(wèn)題交流與探究等信息表征，三個(gè)表征所對(duì)應(yīng)的學(xué)習(xí)內(nèi)容分別為“（對(duì)編碼2的反應(yīng)）自主參與化學(xué)理論，實(shí)踐學(xué)習(xí)”“（對(duì)編碼3的反應(yīng)）提出問(wèn)題的疑問(wèn)，想法或見(jiàn)解”“學(xué)生與教師、同學(xué)的問(wèn)題交流討論”。

多媒體技術(shù)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)的編碼分別為8、9、10，11、12、13……分別對(duì)應(yīng)“交互式電子白板演示”“學(xué)生參與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)交互”“觀看教師板書演示”“教師化學(xué)實(shí)驗(yàn)演示”“學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作”“觀看教師的實(shí)驗(yàn)演示”等信息表征。

（二）交互式電子白板的網(wǎng)絡(luò)線上教學(xué)技術(shù)

交互式電子白板主要包括網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)、電子白板、投影儀、紅外感應(yīng)裝置、專用應(yīng)用程序等組成結(jié)構(gòu)，用戶可以利用特定的定位筆代替鼠標(biāo)，進(jìn)行白板中的應(yīng)用程序點(diǎn)擊運(yùn)行，以及化學(xué)課程內(nèi)容的編輯、注釋、展示、講解與保存。

因此，從交互式電子白板的實(shí)現(xiàn)方式來(lái)看，其屬于線下課堂講授模式，與慕課、微課等網(wǎng)絡(luò)在線教育方式的結(jié)合體，既可以為學(xué)生提供線下課堂的化學(xué)物質(zhì)性質(zhì)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)展示與講解，也可以在網(wǎng)絡(luò)線上平臺(tái)、專用應(yīng)用程序中，與學(xué)生進(jìn)行化學(xué)基礎(chǔ)理論、化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作、疑難問(wèn)題的互動(dòng)交流。

如交互式電子白板的應(yīng)用軟件中，包含用戶登錄、教學(xué)資源編輯、文本或圖形圖像信息修改、白板書寫操作、重要內(nèi)容標(biāo)識(shí)、疑難問(wèn)題提示、文件信息傳輸、教學(xué)暫停與恢復(fù)等功能模塊。教師可利用交互式電子白板軟件主界面上，存在多種基本化學(xué)概念、化學(xué)反應(yīng)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)的操作模塊，開(kāi)展多種教育資源的搜集、篩選、整合與講解，在網(wǎng)絡(luò)線上平臺(tái)向?qū)W生演示不同化學(xué)問(wèn)題、化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作的整個(gè)實(shí)現(xiàn)流程，保證學(xué)生的化學(xué)課前、課堂與課后學(xué)習(xí)[4]。

三、信息化教學(xué)改革背景下高中化學(xué)課程教學(xué)的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展策略研究

在高中化學(xué)課程的信息化技術(shù)教學(xué)過(guò)程中，本文選取“鋁的重要化合物”作為教學(xué)課題，以學(xué)生的化學(xué)思維認(rèn)知、學(xué)習(xí)狀況為中心，運(yùn)用CCITIAS系統(tǒng)，以及交互式電子白板、慕課、微課、翻轉(zhuǎn)課堂等網(wǎng)絡(luò)在線教育技術(shù)，對(duì)傳統(tǒng)課堂“講授式”教學(xué)方案做出改革創(chuàng)新，引導(dǎo)學(xué)生深入具體的教學(xué)情境中，與教師一道進(jìn)行課內(nèi)外教學(xué)內(nèi)容、網(wǎng)絡(luò)在線演示、實(shí)驗(yàn)探究實(shí)踐、問(wèn)題觀察與思考等學(xué)習(xí)，有效實(shí)現(xiàn)化學(xué)知識(shí)與技能、過(guò)程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀等的教育教學(xué)目標(biāo)。

（一）CCITIAS系統(tǒng)的課程教學(xué)編碼與分類

CCITIAS系統(tǒng)引入化學(xué)課堂教學(xué)資源的編碼過(guò)程中，主要目的在于教師的課堂教學(xué)信息、學(xué)生的學(xué)習(xí)信息、化學(xué)實(shí)驗(yàn)等資源，進(jìn)行全方位的取樣、編碼、轉(zhuǎn)碼與整合，得出在某一單元、某一節(jié)課的時(shí)間范圍內(nèi)，有關(guān)教師教學(xué)、學(xué)生學(xué)習(xí)、師生交互、化學(xué)實(shí)驗(yàn)等的基本狀況。

按照以上的教師教學(xué)行為、學(xué)生學(xué)習(xí)行為、多媒體技術(shù)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)等類別，進(jìn)行化學(xué)課程教學(xué)信息的編碼與分類[5]。以3秒鐘為單位時(shí)間，做出1個(gè)樣本的取樣與編碼，若在3秒鐘時(shí)間內(nèi)視頻錄像機(jī)記錄有多種行為，則可以將相關(guān)的所有信息一一記錄，這樣教師邊進(jìn)行課堂講授、板書書寫、線上交互教育，CCITIAS編碼系統(tǒng)可以邊進(jìn)行樣本的編碼與記錄。每3秒記錄一次樣本編碼數(shù)據(jù)，則1分鐘可記錄20個(gè)數(shù)據(jù)，1節(jié)課40分鐘可記錄約800個(gè)數(shù)據(jù)，具體化學(xué)課程信息編碼與表征的方式如下所示：

編碼1：00：00～00：03教師：歡迎大家走進(jìn)化學(xué)的課堂。編碼2：00：03～00：06教師：鋁作為重要的化合物，與我們的日常生活密切關(guān)聯(lián)。編碼3：00：06～00：09教師：今天讓我們共同探究鋁的重要化合物，編碼4：00：09～00：12教師：包括鋁的化合物的物理、化學(xué)性質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)，編碼5：00：12～00：15教師：請(qǐng)看視頻。編碼6：00：15～00：18教師：網(wǎng)絡(luò)在線視頻播放。

（二）網(wǎng)絡(luò)化問(wèn)題導(dǎo)向教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)

對(duì)于鋁的重要化合物性質(zhì)、與酸反應(yīng)、與堿反應(yīng)等的知識(shí)教學(xué)，可以使用交互式電子白板中存在的文本、圖片、圖像、視頻的編輯展示功能，進(jìn)行問(wèn)題設(shè)疑、視頻播放。如，教師先向?qū)W生提問(wèn)：云南魯?shù)榈卣饡r(shí)，解放軍先頭部隊(duì)使用渾水煮泡面，但我們知道渾水很不衛(wèi)生，有什么簡(jiǎn)單方法可以讓渾水變澄清呢？

之后在交互式電子白板中播放視頻，救災(zāi)官兵用渾水泡面、加藥品渾水變澄清。教師繼續(xù)提問(wèn)：加進(jìn)了一種藥品，這種藥品是什么呢？

隨后在交互式電子白板上展示文本信息：明礬，包括明礬的組成成分、主要性質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)方程式等，并對(duì)學(xué)生提出如下要求：請(qǐng)大家打開(kāi)必修1教材的第59頁(yè)，閱讀資料卡片，了解鋁的重要化合物明礬所具有的重要性質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)情況。

（三）網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)內(nèi)容的搜集與整合

“鋁的重要化合物”化學(xué)課題的教育活動(dòng)，通常涉及“氧化鋁的性質(zhì)”“氧化鋁與酸、與堿的反應(yīng)”“氫氧化鋁的制備”等要點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容。對(duì)于“鋁的重要化合物”課程的課內(nèi)外教學(xué)資源組織設(shè)置，可借助交互式電子白板、慕課、微課、翻轉(zhuǎn)課堂等網(wǎng)絡(luò)手段，進(jìn)行鋁的氧化物、氫氧化物及重要鹽的性質(zhì)，包括氧化鋁白色固體，熔點(diǎn)2050℃，沸點(diǎn)2980℃，難溶于水，易溶于酸性溶液、強(qiáng)堿性溶液;氧化鋁與鹽酸反應(yīng)、氧化鋁與氫氧化鈉反應(yīng)、氧化鋁電解反應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容搜集與整合[6]。

同時(shí)，繪制與化學(xué)反應(yīng)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)相關(guān)的課程思維導(dǎo)圖，以及有關(guān)“鋁的重要化合物”的選擇題、填空題、實(shí)驗(yàn)題、應(yīng)用題等經(jīng)典習(xí)題，在交互式電子白板、網(wǎng)絡(luò)慕課線上平臺(tái)中，由教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行演示和講解。

（四）網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)方式、交互實(shí)踐模式的創(chuàng)新

“鋁的重要化合物”的網(wǎng)絡(luò)線上課程教學(xué)，主要依據(jù)教材理論內(nèi)容、生產(chǎn)生活應(yīng)用實(shí)例，采取多媒體軟件、PPT課件的資源整合方式，將多種化學(xué)課程理論信息、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐信息，制作為以學(xué)生為中心的在線教程視頻，向?qū)W生開(kāi)展交互式的化學(xué)課程內(nèi)容教學(xué)，通常設(shè)置教師活動(dòng)、學(xué)生活動(dòng)、設(shè)計(jì)意圖等的組成模塊[7]。

其中教師活動(dòng)模塊包含一系列的文本、圖片、圖像、視頻、音頻等教學(xué)資源，存在引入、敘述、視頻展示、板書、小結(jié)的線上教育流程。

如：1.網(wǎng)絡(luò)慕課引入：通過(guò)圖片、視頻展示，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)鋁的化合物、化學(xué)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)有一個(gè)基本認(rèn)知。

2.電子白板投影敘述：鋁元素在自然界主要以化合態(tài)存在，那么鋁的化合物的酸堿反應(yīng)有哪些？如何制備氫氧化鋁，工業(yè)上如何冶煉鋁呢？

3.在線視頻展示：鋁及其重要化合物的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)體系、化學(xué)實(shí)驗(yàn)展示。視頻中教師在硫酸鋁溶液內(nèi)滴加氫氧化鈉，并引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

4.在交互式電子白板中，教師對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)板書。硫酸鋁溶液內(nèi)滴加氫氧化鈉，制備氫氧化鋁的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)白色膠狀沉淀的現(xiàn)象，這一膠狀沉淀為氫氧化鋁。而當(dāng)硫酸鋁中加入過(guò)量氫氧化鈉時(shí)，氫氧化鋁會(huì)發(fā)生溶解。

5.由教師引導(dǎo)學(xué)生書寫化學(xué)反應(yīng)方程式，硫酸鋁與氫氧化鈉反應(yīng)，生成氫氧化鋁、硫酸鈉。并由教師小結(jié)，氧化鋁、氫氧化鋁等化合物，在遇到強(qiáng)酸物質(zhì)時(shí)生成的是鋁鹽和水，體現(xiàn)它的堿性;遇到強(qiáng)堿物質(zhì)時(shí)生成偏鋁酸鹽和水，體現(xiàn)它的酸性，因而我們又稱它為兩性化合物。

（五）網(wǎng)絡(luò)化學(xué)交互式白板課程的教學(xué)評(píng)價(jià)

按照CCITIAS編碼系統(tǒng)設(shè)置的，化學(xué)教師在“鋁的重要化合物”的網(wǎng)絡(luò)線上實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)中，存在化學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)不同行為的相應(yīng)編碼，其中本節(jié)課以3s為單位取樣一次，共歷時(shí)39min 21s，記錄700個(gè)編碼、形成1006個(gè)序列。由教師反復(fù)觀看課堂教學(xué)視頻，以及對(duì)CCITIAS編碼系統(tǒng)的取樣結(jié)果進(jìn)行分析后，得出網(wǎng)絡(luò)化學(xué)教學(xué)模式組織，以及網(wǎng)絡(luò)在線平臺(tái)教材講解、內(nèi)容板書、化學(xué)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)、化學(xué)模型展示的教學(xué)評(píng)價(jià)結(jié)果，用以真實(shí)反映在每節(jié)課程中教師的信息化教學(xué)手段的實(shí)施狀況，學(xué)生在“鋁的重要化合物”化學(xué)課題學(xué)習(xí)中的問(wèn)題討論、實(shí)驗(yàn)參與情況，以保證網(wǎng)絡(luò)交互式電子白板課程的教育效率、教學(xué)質(zhì)量。

結(jié)束語(yǔ)

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》的新修訂版本中，明確提出了各高中學(xué)校，應(yīng)充分重視添置化學(xué)實(shí)驗(yàn)的硬件裝置，以及構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)信息化的化學(xué)資源平臺(tái)，結(jié)合現(xiàn)有的化學(xué)教材大綱內(nèi)容、教學(xué)任務(wù)要求，進(jìn)行化學(xué)課程教學(xué)模式的革新，加快化學(xué)課程、信息技術(shù)之間的深度融合。因此，利用CCITIAS系統(tǒng)、交互式電子白板技術(shù)，以及慕課、微課、翻轉(zhuǎn)課堂、SPOC等的網(wǎng)絡(luò)在線教育技術(shù)，加強(qiáng)化學(xué)課教學(xué)情境、教學(xué)內(nèi)容、教育方式、交互實(shí)踐模式的創(chuàng)新與完善，使信息技術(shù)發(fā)揮更大的教學(xué)輔助價(jià)值。

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