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提高高中化學(xué)課堂有效性

2024-06-01 04:47:44劉林潔
高考·上 2024年3期
關(guān)鍵詞:化學(xué)實驗信息技術(shù)策略

劉林潔

摘 要:整合信息技術(shù)與化學(xué)實驗教學(xué),是提高高中化學(xué)課堂有效性的重要途徑。信息技術(shù)的應(yīng)用為化學(xué)教學(xué)注入了新的活力,而化學(xué)實驗教學(xué)又是提高學(xué)生實驗技能和科學(xué)素養(yǎng)的重要手段。通過有效整合信息技術(shù)與化學(xué)實驗教學(xué),可以提升學(xué)生的實驗參與度、提高實驗教學(xué)的靈活性和安全性,促進學(xué)生養(yǎng)成自主學(xué)習和探究的習慣,從而提高高中化學(xué)課堂的有效性。本文分析了信息技術(shù)與化學(xué)實驗教學(xué)整合的意義,重點探討其教學(xué)策略,以供參考。

關(guān)鍵詞:信息技術(shù);化學(xué)實驗;策略

高中化學(xué)實驗是提高學(xué)生實驗技能和科學(xué)素養(yǎng)的重要手段,然而實驗教學(xué)過程中也存在著諸多挑戰(zhàn),如:實驗設(shè)備成本高、安全風險等。信息技術(shù)的發(fā)展為化學(xué)教學(xué)提供了新的可能性,數(shù)字化教學(xué)資源和虛擬實驗平臺的應(yīng)用為化學(xué)教學(xué)注入了新的活力。整合信息技術(shù)與化學(xué)實驗教學(xué),可以提高高中化學(xué)課堂的有效性,有效整合使化學(xué)實驗教學(xué)更加靈活、安全和生動,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣和探究精神,提高化學(xué)教學(xué)的實效性和吸引力。

一、信息技術(shù)與化學(xué)實驗教學(xué)整合的意義

首先,信息技術(shù)的應(yīng)用可以使化學(xué)實驗教學(xué)更加靈活。通過化學(xué)實驗視頻或者課件,學(xué)生可以在不受時間和地點限制的情況下進行實驗預(yù)習和實驗?zāi)M。實驗學(xué)習的靈活性使學(xué)生可以根據(jù)實際需求安排自己的學(xué)習時間,并在不同的學(xué)習環(huán)境中進行實驗操作的模擬,從而更好地理解和掌握實驗內(nèi)容。

其次,虛擬實驗的應(yīng)用能夠減少實驗操作中的安全隱患。學(xué)生通過虛擬實驗可以進行與化學(xué)品相關(guān)的實驗操作,而無須直接接觸化學(xué)品,從而降低了實驗操作中的風險。安全性的提高有助于保障學(xué)生的實驗安全,同時培養(yǎng)學(xué)生的安全意識和實驗操作技能。

再次,信息技術(shù)的整合可以拓展實驗內(nèi)容和范圍。通過虛擬實驗平臺,學(xué)生可以進行一些難以在實驗室中實現(xiàn)的實驗,如高風險實驗或材料昂貴實驗,以此幫助學(xué)生接觸更多類型的實驗,豐富經(jīng)驗和擴大知識面,從而更好地理解化學(xué)實驗的原理和應(yīng)用。

最后,信息技術(shù)手段可以幫助學(xué)生記錄實驗數(shù)據(jù)、繪制實驗圖表,并進行數(shù)據(jù)分析和處理。數(shù)字化的學(xué)習工具幫助學(xué)生清晰而準確地展示實驗結(jié)果,使實驗結(jié)果更加直觀和可視化。同時,數(shù)據(jù)分析和處理工具也有助于提高實驗結(jié)果的準確性,培養(yǎng)學(xué)生的實驗操作技能和數(shù)據(jù)分析能力,促使學(xué)生深入理解實驗結(jié)果,深化對化學(xué)知識的理解和掌握。

二、信息技術(shù)與化學(xué)實驗教學(xué)整合的策略

(一)利用信息技術(shù)激發(fā)學(xué)生學(xué)習興趣

采用視頻形式呈現(xiàn)化學(xué)實驗的教學(xué)策略為學(xué)生帶來了全新的學(xué)習體驗,該方式不僅幫助學(xué)生在課堂上觀看無法親臨現(xiàn)場的壯觀實驗,還能夠跨越時間和空間的限制,促使學(xué)生在視頻中親眼見證化學(xué)知識的神奇之處。教師通過視頻導(dǎo)課的方式,將化學(xué)實驗或現(xiàn)象展現(xiàn)在學(xué)生眼前,激發(fā)其學(xué)習的好奇心,引導(dǎo)其深入探究化學(xué)知識。在化學(xué)實驗視頻教學(xué)中,教師可以巧妙地運用多媒體元素,包括圖形、音效和動畫,以提升學(xué)生的學(xué)習體驗。通過對火箭發(fā)射的視頻進行分析,學(xué)生不僅可以觀察實驗過程,還能深入了解背后的化學(xué)原理,如燃燒反應(yīng)和動能轉(zhuǎn)化等。多媒體呈現(xiàn)方式不僅生動直觀,還能夠更好地激發(fā)學(xué)生的視覺和聽覺感知,加深對實驗的記憶[1]?;蛘咄ㄟ^多媒體設(shè)備為學(xué)生演示海水中提取鎂和溴的實驗,運用圖形和動畫來呈現(xiàn)海水中的成分及具體的提取過程,使用圖形示意海水中的離子,如鈉離子、鎂離子和溴離子,并將其以不同的顏色進行標識,以幫助學(xué)生清晰地理解其中的化學(xué)反應(yīng)過程。結(jié)合動畫的運用,生動展示實驗步驟,包括采集海水、加入適當?shù)幕瘜W(xué)試劑、觀察和記錄反應(yīng)結(jié)果等,動畫可以模擬實驗的場景,展示各個步驟的具體操作,并將結(jié)果展示給學(xué)生。例如:在海水沉淀池中加入石灰乳后,動畫應(yīng)顯示出化學(xué)反應(yīng)的變化,如產(chǎn)生沉淀或顏色變化等,以此直觀地向?qū)W生展示化學(xué)實驗的過程,加深對實驗原理和操作的理解。

此外,視頻還有助于打破教學(xué)資源的限制,以此確保每位學(xué)生都有機會觀察到相同的實驗現(xiàn)象。協(xié)作性學(xué)習模式有助于促進學(xué)生之間的互動和交流,共同探討實驗中的現(xiàn)象和問題,增強學(xué)生團隊合作的能力。比如:通過展示環(huán)球影城煙火的視頻,學(xué)生可以從中見證焰色試驗的神奇,進而探究其產(chǎn)生的原因,從而激發(fā)對化學(xué)實驗和化學(xué)知識的興趣。實驗觀看結(jié)束后,教師還可以結(jié)合在線討論和互動平臺,引導(dǎo)學(xué)生就所觀察到的實驗現(xiàn)象展開深入的討論。通過提出問題、分享觀點,學(xué)生能夠更主動地參與到化學(xué)知識的解釋與發(fā)現(xiàn)之中,培養(yǎng)批判性思維和問題解決能力。視頻教學(xué)作為一種創(chuàng)新的教學(xué)策略,不僅可以通過多媒體元素提高學(xué)生的學(xué)習體驗,還能夠促進學(xué)生之間的合作與交流,富有互動性的學(xué)習方式有助于培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用化學(xué)知識的能力,為其未來的科學(xué)研究和職業(yè)生涯打下堅實基礎(chǔ)。

(二)借助信息技術(shù)規(guī)避化學(xué)實驗風險

信息技術(shù)模擬實驗為解決實驗中的安全隱患問題提供了有效途徑,同時能夠提升學(xué)生的實驗探究能力、建立解決問題的思維模型,以及提高學(xué)生動手和實踐能力??紤]到部分實驗的危險性或使用有毒物質(zhì)的問題,通過信息技術(shù)模擬實驗不僅能夠確保學(xué)生的安全,還能夠規(guī)避實際實驗中可能存在的風險。教師需要在虛擬實驗中展示涉及有害物質(zhì)的實驗過程,引導(dǎo)學(xué)生在安全的環(huán)境中理解有毒物質(zhì)的性質(zhì)和影響,培養(yǎng)其對安全意識的重視。通過圖像化的界面展現(xiàn)模擬實驗過程,能夠使學(xué)生直觀理解化學(xué)反應(yīng)的進行和產(chǎn)物的生成,視覺化的學(xué)習方式有助于加深學(xué)生對化學(xué)知識的印象,促進對實驗原理的理解。同時,模擬實驗也提供了一個交互性的學(xué)習平臺,引導(dǎo)學(xué)生參與到設(shè)計實驗的過程中,培養(yǎng)創(chuàng)新思維和實驗設(shè)計能力[2]。

Cl2實驗室制法有一定危險性,而Nobook化學(xué)實驗?zāi)M軟件的應(yīng)用不僅為師生提供了安全的實驗環(huán)境,更在教學(xué)中引入了學(xué)生自主學(xué)習和實踐的元素。通過在智慧黑板上進行Cl2實驗?zāi)M,學(xué)生不僅能夠熟悉實驗的步驟和原理,還可以在虛擬環(huán)境中主動解決實驗過程中可能遇到的問題,從而培養(yǎng)解決問題的思維模型。在模擬實驗中,學(xué)生參與實驗儀器設(shè)備的選擇和參數(shù)設(shè)置,深刻理解實驗工具的使用和參數(shù)的變化,并嘗試不同的實驗條件,理解其對實驗結(jié)果的影響,提高實驗設(shè)計和操作的靈活性。探索性的學(xué)習過程有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實驗設(shè)計的能力。學(xué)生還可以通過Nobook軟件的實驗進行實驗現(xiàn)象記錄和處理,在實驗開始前對樣品進行處理,以及在實驗過程中記錄和分析實驗現(xiàn)象,以此學(xué)生的實驗?zāi)芰Σ粌H在虛擬實驗中得到鍛煉,也為將來進行實際實驗奠定了基礎(chǔ)。同時,教師通過軟件收集學(xué)生在模擬實驗中的問題和反饋,全面了解學(xué)生在實驗探究中的困惑和需求,為個性化教學(xué)提供了有力的支持,有針對性地為學(xué)生進行解答和引導(dǎo),促使學(xué)生深入思考化學(xué)知識背后的原理。虛擬軟件的引入不僅成功地解決了氯氣制備實驗中涉及的產(chǎn)物有毒和安全隱患的問題,同時還為學(xué)生提供了一個積極參與實驗設(shè)計和操作的機會,避免真實實驗中可能發(fā)生的爆沸、倒吸等危險情況,教師能夠在保障學(xué)生安全的前提下,使其親身體驗和探究化學(xué)反應(yīng)的奧妙,強化實驗教學(xué)效果。

(三)基于信息技術(shù)理解實驗微觀變化

信息技術(shù)與傳統(tǒng)化學(xué)實驗的整合不僅能夠為學(xué)生提供直觀、生動的學(xué)習體驗,而且有助于深化對化學(xué)實驗動態(tài)過程的理解。教師需要借助模擬軟件或虛擬實驗平臺要求學(xué)生在多媒體屏幕上觀察實驗過程,突顯物質(zhì)的微觀變化。在此過程中,學(xué)生不僅能夠親身體驗實驗現(xiàn)象,而且能夠通過信息技術(shù)的輔助,更清晰地觀察到實驗中物質(zhì)微觀層面的變化,多維度的學(xué)習方式有助于學(xué)生建立對實驗現(xiàn)象和化學(xué)過程的全面認識,提高對物質(zhì)性質(zhì)和變化的感知深度。引入信息技術(shù)過程中,鼓勵學(xué)生基于實驗現(xiàn)象進行抽象概括和規(guī)律總結(jié),引導(dǎo)學(xué)生利用模擬軟件中的數(shù)據(jù)分析工具,對實驗結(jié)果進行系統(tǒng)整理和統(tǒng)計,從而推導(dǎo)出物質(zhì)的一般規(guī)律性,通過信息技術(shù)支持的實驗數(shù)據(jù)處理培養(yǎng)了學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng),使其具備優(yōu)秀的實驗設(shè)計和數(shù)據(jù)分析能力[3]。

在學(xué)習雙液原電池的過程中,教師可借助Flash動畫模擬雙液原電池的運作原理,通過問題引導(dǎo)學(xué)生深入探究實驗現(xiàn)象。例如:教師提問“在Zn-Cu-CuSO4雙液原電池實驗中,電極上觀察到了什么實驗現(xiàn)象?”學(xué)生在實驗探究后記錄實驗現(xiàn)象筆記,培養(yǎng)對實驗數(shù)據(jù)的整理和分析技能。在教學(xué)過程中,教師需要巧妙地運用Flash動畫,模擬Zn-Cu-CuSO4雙液原電池微觀過程,帶領(lǐng)學(xué)生直觀了解電子、電流和陰陽離子的流動方式,深入理解原電池工作原理的微觀過程,宏觀實驗和微觀動畫相結(jié)合的教學(xué)方式,幫助學(xué)生在實驗中建立宏觀現(xiàn)象與微觀過程的直接聯(lián)系。借助模擬信息技術(shù),教師能夠幫助學(xué)生建立對實驗微觀過程的直觀認知,體現(xiàn)了化學(xué)教學(xué)“宏微結(jié)合”理念,使學(xué)生全面、深刻地理解化學(xué)實驗背后的科學(xué)原理,從而發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng),提升科學(xué)思維水平。

(四)利用信息技術(shù)放大化學(xué)實驗現(xiàn)象

化學(xué)實驗現(xiàn)象和過程的可視化是推動高中生學(xué)習方式轉(zhuǎn)變的重要途徑,為實現(xiàn)更有效的可視化教學(xué),教師采取了先進的技術(shù)手段,用手機拍攝演示實驗,并利用投屏軟件將實驗過程以電腦投屏方式展示在大屏幕上,使學(xué)生能夠更加清晰地觀察實驗現(xiàn)象,同時解決教師演示實驗中實驗現(xiàn)象難以觀察的問題。該策略不僅提供了更直觀、生動的學(xué)習體驗,還為學(xué)生提供了更多的觀察和思考實驗現(xiàn)象的機會。通過電腦投屏,學(xué)生能夠在大屏幕上清楚地看到化學(xué)反應(yīng)的細節(jié),從而更深入地理解實驗的原理和機制,可視化方式打破了傳統(tǒng)實驗受限的框架,促使學(xué)生更全面地理解實驗的動態(tài)過程[4]。同時,教師可以將視頻材料整合到教學(xué)資源中,供學(xué)生反復(fù)觀看,幫助學(xué)生加深對實驗現(xiàn)象和化學(xué)原理的理解,個性化的學(xué)習方式有助于滿足學(xué)生不同的學(xué)習節(jié)奏和需求。

在介紹金屬鈉與乙醇反應(yīng)這一實驗時,教師遇到了演示實驗現(xiàn)象不明顯的問題,尤其是對于后排學(xué)生而言,無法清晰地看到實驗現(xiàn)象和聽到實驗發(fā)出的聲音。為了有效解決這一教學(xué)問題,教師用手機拍攝了實驗過程,并利用投屏軟件將實驗投放在大屏幕上,確保每個學(xué)生都能清晰地觀察到實驗現(xiàn)象,從而刺激了學(xué)生視覺和聽覺感官,進一步活躍課堂氣氛。該策略不僅在技術(shù)層面上解決了實驗現(xiàn)象不易觀察的問題,也提升了學(xué)生的學(xué)習體驗,通過智能手機的拍攝和大屏幕投放,學(xué)生能夠全面、清晰地感知實驗的各個細節(jié),包括產(chǎn)生的聲音效果、實驗變化等,以此豐富了學(xué)生對實驗現(xiàn)象的感知,提高其對實驗過程的理解深度,進而取得更好的學(xué)習效果。

(五)信息技術(shù)聯(lián)結(jié)課內(nèi)課外學(xué)習過程

信息技術(shù)與化學(xué)實驗的深度融合涉及多個層面,包括教學(xué)準備、學(xué)習鞏固和實踐操作等。通過積極應(yīng)用信息技術(shù),教師能夠更好地引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會利用網(wǎng)絡(luò)資源自主學(xué)習,提高實驗課的實效性和趣味性。

首先,課前自主預(yù)習是學(xué)生主動參與化學(xué)實驗學(xué)習的重要階段。信息技術(shù)為這一階段提供了高效便捷的工具,教師通過在線平臺可以與學(xué)生分享實驗相關(guān)資料,包括微課、練習題、實驗演示視頻、思維導(dǎo)圖等,促使學(xué)生在課前對實驗背景進行深入了解。學(xué)生之間也能夠通過在線討論分享個人預(yù)習心得、討論預(yù)習問題,形成合作學(xué)習的氛圍,為第二天的化學(xué)實驗學(xué)習做好充足準備。信息技術(shù)輔助的預(yù)習方式有助于提前解決實驗中的疑慮,為實際操作提供良好的演示與示范。

其次,課后及時鞏固和測評反思是信息技術(shù)與化學(xué)實驗融合的收尾環(huán)節(jié)。教師可以借助信息技術(shù)的多媒體功能,將實驗方案和操作過程整合成視頻合集,并上傳至云平臺供學(xué)生復(fù)習。該方式使學(xué)生能夠在課后回顧實驗的每一個步驟,加深對實驗原理的理解。同時,教師還可以通過云平臺進行在線測評,檢測學(xué)生對實驗知識的掌握情況。在此過程中,學(xué)生還可以通過觀看實驗視頻,找出自己在實驗中可能存在的問題,進行及時反思和糾正,鞏固化學(xué)實驗學(xué)習效果。

總之,化學(xué)教師在新課程標準的要求下,應(yīng)根據(jù)實際情況和教材上實驗的特點,采取不同的信息技術(shù)與化學(xué)實驗融合策略,包括使用虛擬實驗軟件進行模擬演示、制作實驗教學(xué)PPT以展示實驗記錄、借助投屏技術(shù)放大實驗現(xiàn)象,以及通過云平臺進行資源共享等。在實際教學(xué)中,教師應(yīng)靈活運用信息化工具,創(chuàng)造出更生動、互動的學(xué)習場景,提高學(xué)生對化學(xué)實驗的興趣和主動參與度。通過將信息技術(shù)與實際教學(xué)有機結(jié)合,教師能夠在學(xué)科知識的傳遞中激發(fā)學(xué)生的學(xué)習熱情,提高其實驗操作技能和理論認識水平。

結(jié)束語

信息技術(shù)與化學(xué)實驗教學(xué)的深度融合豐富了高中化學(xué)課堂的教學(xué)手段,提高了課堂的有效性。學(xué)生在實驗中通過多媒體的呈現(xiàn)更全面地感知化學(xué)現(xiàn)象,鞏固對實驗原理的理解。創(chuàng)新性的教學(xué)方式不僅滿足了學(xué)生對多樣化學(xué)習方式的需求,也使得學(xué)科知識更加貼近實際應(yīng)用,通過信息技術(shù)與化學(xué)實驗的有機結(jié)合,教師能夠更好地迎接現(xiàn)代教育的挑戰(zhàn),培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng),強化化學(xué)實驗教學(xué)效果。

參考文獻

[1]廖志娟.芻議計算機信息技術(shù)在高中化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用[N].科學(xué)導(dǎo)報,2023-11-14(B2).

[2]廖樂星.融合信息技術(shù)提高教育質(zhì)量:信息化背景下高中化學(xué)實驗教學(xué)研究[J].試題與研究,2023(24):64-66.

[3]李莉.信息技術(shù)與高中化學(xué)實驗教學(xué)的整合途徑研究[J].求知導(dǎo)刊,2023(22):8-10.

[4]陳浩浩.高中化學(xué)實驗教學(xué)中計算機信息技術(shù)的應(yīng)用分析[J].中國新通信,2023,25(4):93-95.

本文系莆田市2023年度課題“高中化學(xué)教學(xué)與信息技術(shù)深度融合研究”(課題編號:PTJYKT23184 )階段性成果。

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