【摘要】以九年級化學(xué)課堂教學(xué)為例闡述了現(xiàn)代信息技術(shù)在創(chuàng)設(shè)情境式教學(xué)中的四點創(chuàng)新應(yīng)用：利用手持技術(shù)創(chuàng)新問題式情境；利用數(shù)字傳感技術(shù)創(chuàng)設(shè)探索式情境；利用AR技術(shù)創(chuàng)造虛實結(jié)合式情境；利用交互式白板創(chuàng)建聚焦式情境。

【關(guān)鍵詞】手持技術(shù)；數(shù)字傳感技術(shù)；AR技術(shù)；交互式白板；情境式教學(xué)

傳統(tǒng)教學(xué)把教學(xué)本質(zhì)定位為學(xué)生的特殊認(rèn)知過程，突出表現(xiàn)在認(rèn)知對象上以“間接經(jīng)驗”為主。因此長期以來，信息技術(shù)服務(wù)于課堂教學(xué)都是通過多媒體播放幻燈片或視頻來實現(xiàn)的，形成了一種以“聽講、理解、記憶、背誦、作業(yè)”為主要活動的“雙基”本位的教學(xué)方式。這種狀況已經(jīng)越來越跟不上當(dāng)今教學(xué)的要求。因為新課標(biāo)倡導(dǎo)的素養(yǎng)教學(xué)需要充分發(fā)揮實踐的育人功能，加強(qiáng)知行合一、學(xué)思結(jié)合，倡導(dǎo)“做中學(xué)”“用中學(xué)”“創(chuàng)中學(xué)”。

為了進(jìn)一步落實2022年版初中化學(xué)新課標(biāo)，在課堂教學(xué)中需要創(chuàng)設(shè)真實的問題情境以實現(xiàn)素養(yǎng)化教學(xué)目標(biāo)。如果能借助現(xiàn)代信息技術(shù)則可起到提質(zhì)增效、事半功倍的效果。本文以九年級化學(xué)課堂教學(xué)為例，從以下四個方面談?wù)劕F(xiàn)代信息技術(shù)在情境式教學(xué)中的創(chuàng)新應(yīng)用。

一、利用手持技術(shù)創(chuàng)新問題式情境

手持技術(shù)又稱“掌上技術(shù)”，這里主要指手持手機(jī)同步投屏，將實驗過程和實驗現(xiàn)象真實地反映在大屏幕上，解決因為位置遠(yuǎn)和偏而導(dǎo)致的觀察不到或觀察不清的問題，這種“手持技術(shù)”被許多化學(xué)教師廣泛使用在實驗課上。

情境式教學(xué)的作用不言而喻，無論是新課還是復(fù)習(xí)課，在導(dǎo)入階段創(chuàng)設(shè)情境式教學(xué)能起到事半功倍的效果。一般化學(xué)教師都會通過演示實驗提出問題引起學(xué)生興趣，激發(fā)學(xué)生思考從而順利引入新課。但是在演示過程中，學(xué)生坐得遠(yuǎn)或偏就不容易觀察到實驗現(xiàn)象，特別是一瞬間產(chǎn)生化學(xué)變化的現(xiàn)象，這個時候如果能借助于一些小軟件的幫助，效果立現(xiàn)。如樂播投屏軟件被廣泛使用在實驗過程中，只需要在手機(jī)和電腦上同時安裝“樂播投屏”軟件，通過手機(jī)拍攝功能把現(xiàn)場實驗過程同步上傳到電腦屏幕上，學(xué)生只需觀看屏幕上的同步視頻即可。教師在實驗過程中也可以通過拍照，收集不同的情況發(fā)送到電腦上，最多可同時播放9張照片形成九宮格，這種特別適合學(xué)生分組實驗后的匯報總結(jié)階段。教師將實驗過程中巡視到的各種情況拍照下來，匯報總結(jié)時引導(dǎo)學(xué)生對其分辨對錯，從而很好地將學(xué)生帶入問題式情境中，便于提升學(xué)生的判斷能力和糾錯能力，有利于學(xué)生的自我成長。

例如“空氣中氧氣含量的測定”是人教版九年級化學(xué)上冊第二單元課題1的內(nèi)容，是初中化學(xué)一個非常重要的開端實驗。在新課學(xué)習(xí)階段，由于學(xué)生剛接觸化學(xué)不久，沒有足夠的實驗技能和科學(xué)素養(yǎng)支撐，課堂基本以教師演示和講授為主，學(xué)生基本以掌握原理和記憶為主，課堂參與度不高。為了扭轉(zhuǎn)這種狀況，手持技術(shù)必不可少。課上，教師叫一名學(xué)生用手機(jī)拍攝教師演示實驗的全過程，特別是要對著觀察的重點部位拍，此時已經(jīng)創(chuàng)設(shè)了一個問題式情境—學(xué)生會想“老師意欲何為？”……為了將學(xué)生徹底地帶入問題式情境中，教師需邊演示邊提問“紅磷燃燒時有什么實驗現(xiàn)象？”“實驗結(jié)束后，你觀察到集氣瓶內(nèi)的水位有什么變化？”“為什么紅磷要足夠多？少量行不行？”“可燃物為什么要選用紅磷？用其他可燃物比如木炭、硫粉行不行？”“為什么一定要等到集氣瓶完全冷卻才能打開彈簧夾？”等一系列問題。

通過手持技術(shù)播放實驗視頻吸引學(xué)生的目光不叫創(chuàng)新，而通過問題矩陣將學(xué)生引入問題式情境中才叫創(chuàng)新，此時教師應(yīng)審時度勢，及時地利用照片或視頻引導(dǎo)學(xué)生思考和回答，這些問題就會迎刃而解，從而將這節(jié)課的教學(xué)重點兼難點很好地突破和解決，實現(xiàn)知識情境化學(xué)習(xí)的素養(yǎng)轉(zhuǎn)化。

二、利用數(shù)字傳感技術(shù)創(chuàng)設(shè)探索式情境

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來越多高精尖的技術(shù)和儀器被應(yīng)用于化學(xué)研究中，數(shù)字化傳感器就是其代表之一。數(shù)字傳感技術(shù)是由數(shù)據(jù)采集器、傳感器與配套軟件組成定量采集各種常見數(shù)據(jù)并能與計算機(jī)連接的一種實驗技術(shù)系統(tǒng)，也稱為“數(shù)字化技術(shù)”。其最突出的特點是便攜、實時、準(zhǔn)確、直觀，數(shù)據(jù)變化過程與實驗過程同步進(jìn)行，可將實驗數(shù)據(jù)以數(shù)字或圖像方式同步顯示出來，因此能夠較為直觀、定量與全面地輔助化學(xué)教學(xué)。其工作原理如圖1所示：

圖1 數(shù)字傳感技術(shù)工作原理

例如在測量空氣中氧氣含量的實驗需要用到的儀器有：溫度、氣壓、氧氣三種傳感器，一個三頸燒瓶。當(dāng)三條曲線顯示出來后，此時教師提問：“大家通過觀察數(shù)字傳感器得到的圖像，能獲取什么信息？每條曲線的走勢分別說明什么問題？”……教師一一引導(dǎo)學(xué)生觀察曲線的走向趨勢，根據(jù)實驗原理分析原因，在師生互動中創(chuàng)設(shè)探索式情境，一步步搭建問題的階梯層層登高，將學(xué)生的思維從低階引向高階，彰顯數(shù)字技術(shù)在探索式情境中的創(chuàng)新應(yīng)用。

再如利用數(shù)字化傳感技術(shù)測定鐵銹蝕過程中氧氣含量的變化。教師先利用溫度傳感器后利用氣壓傳感器，邊實驗邊顯示過程中溫度和氣壓的變化，結(jié)果是壓強(qiáng)差反應(yīng)了生銹的快慢，對此有學(xué)生提出質(zhì)疑“到底是溫度還是壓強(qiáng)起到了決定性作用？”

面對這種課堂生成性教學(xué)資源，針對學(xué)生提出的異議，教師首先要做的就是表揚(yáng)和鼓勵這位學(xué)生。其次為了創(chuàng)設(shè)探索式情境，可以回放剛才鐵銹腐蝕過程中溫度、壓強(qiáng)曲線動態(tài)圖像，邊引導(dǎo)學(xué)生分析邊解決學(xué)生心中的困惑。最后通過觀察圖像可知：氯化鈉溶液體系中，溫度高而壓強(qiáng)卻低，說明該體系中溫度高低不起決定性作用。

需要說明的是，在探索式情境中的引導(dǎo)環(huán)節(jié)里，對于基礎(chǔ)較好的學(xué)生，教師要不斷鼓勵學(xué)生質(zhì)疑，稍微點撥方向即可，切記不可用力過度，破壞學(xué)生自主學(xué)習(xí)的機(jī)會。但對于基礎(chǔ)稍薄弱的學(xué)生，教師就要多給出一些提示，幫助搭建問題的梯子從而激發(fā)學(xué)生深度學(xué)習(xí)。

科學(xué)探究是初三學(xué)生探索化學(xué)世界的重要研究方式，大多數(shù)化學(xué)實驗可以通過教師演示和學(xué)生分組真實地進(jìn)行實驗操作，只有在學(xué)生的真實體驗中才能增強(qiáng)學(xué)生的實驗技能和科學(xué)素養(yǎng)，以達(dá)到新課標(biāo)要求的“做中學(xué)、用中學(xué)、創(chuàng)中學(xué)”。但是對于一些特殊的實驗，比如證明無明顯實驗現(xiàn)象反應(yīng)的發(fā)生，設(shè)計思路是既可以證明反應(yīng)物的減少或消失，又可以證明新物質(zhì)的生成。無論是前者還是后者，都可以用定性或定量實驗完成，其中定量實驗也可以通過數(shù)字化傳感技術(shù)完成，它對創(chuàng)設(shè)探索式教學(xué)情境更加有益。

綜上，學(xué)生通過觀察數(shù)字化實驗，一方面提高了學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，開拓了視野，感受到一些前沿科技在化學(xué)中的應(yīng)用；另一方面，將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于初中化學(xué)實驗教學(xué)中，創(chuàng)設(shè)的探索式教學(xué)情境也體現(xiàn)了未來初中化學(xué)創(chuàng)新實驗的數(shù)字化趨勢，展現(xiàn)了初中化學(xué)實驗從一維走向多維，從靜態(tài)走向動態(tài)，從定性走向定量的發(fā)展態(tài)勢。

三、利用AR技術(shù)創(chuàng)造虛實結(jié)合式情境

增強(qiáng)現(xiàn)實（Augmented Reality，簡稱AR）技術(shù)是指通過3D技術(shù)在真實物體上疊加虛擬對象，從而達(dá)到一種視覺混合增強(qiáng)效果，具有虛實結(jié)合、無縫交互、浸潤學(xué)習(xí)等特點。近年來深受許多教師的青睞。目前，在我國化學(xué)教學(xué)應(yīng)用中還處于起步階段，而《教育部關(guān)于加強(qiáng)和改進(jìn)中小學(xué)實驗教學(xué)的意見》中指出“對于因受時空限制而在現(xiàn)實世界中無法觀察和控制的事物和現(xiàn)象、變化太快或太慢的過程，以及有危險性、破壞性和對環(huán)境有危害的實驗，可用AR等技術(shù)手段呈現(xiàn)”。

例如九年級化學(xué)下冊課本第八單元中“鐵生銹實驗”存在反應(yīng)時間過長，學(xué)生課前作業(yè)完成度不高等問題。因此教師必須要尋求新的教學(xué)手段輔助課堂。查閱資料可知，一些教師對鐵生銹實驗進(jìn)行了各種改進(jìn)，比如有教師用純氧、球形干管、細(xì)鐵絲團(tuán)等設(shè)計的一體化實驗裝置；還有教師通過創(chuàng)造富氧環(huán)境，增大鐵與水、氧氣的接觸面積，使得鐵生銹實驗在課堂上快速演示等改進(jìn)措施。但在這些過程中還是不能體現(xiàn)最基礎(chǔ)的科學(xué)探究過程，而且裝置組裝較為復(fù)雜，學(xué)生并未知其原理。然而，AR技術(shù)在這節(jié)課的應(yīng)用中創(chuàng)造了一個虛實結(jié)合式情境，很好地提高了教學(xué)的交互性，使學(xué)生能夠直觀地感受到真實的實驗環(huán)境，從而推進(jìn)科學(xué)探究過程的“真”“快”“新”。

鐵生銹是一個緩慢的氧化過程，一般要觀察到明顯現(xiàn)象至少一周時間，現(xiàn)在我們用ARa0aZot1Rc2xkfcXkuQVQQYC4QNBcgtKFm85pqvcehwU=技術(shù)能快速地觀察鐵生銹的過程。例如教師利用AR界面進(jìn)行投屏演示實驗，這個環(huán)節(jié)的設(shè)計是在AR基礎(chǔ)上通過深層次真實實驗探究讓學(xué)生掌握鐵生銹的原理。這種虛實結(jié)合式情境能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，讓學(xué)生思維發(fā)散，更適合自主化學(xué)習(xí)，不失為一種創(chuàng)新。

AR運(yùn)行的載體大多為智能手機(jī)或平板電腦，因此需要多部手機(jī)作為課堂學(xué)習(xí)的工具，這僅適用于一些硬件設(shè)備相對較好的學(xué)校。受條件所限，目前很難在我省所有學(xué)校中進(jìn)行普遍性推廣。

四、利用交互式白板創(chuàng)建聚焦式情境

聚焦式情境，指的是文字、圖像、聲音、動畫、視頻單獨(dú)使用或任意結(jié)合在一起產(chǎn)生的情境，可以起到聚焦的作用，讓學(xué)生把目光和思考聚焦在這個情境中。交互式白板被廣泛應(yīng)用于課堂教學(xué)中，目前我校既有班級在使用鴻合系統(tǒng)，也有在使用希沃。無論哪種，它們都為創(chuàng)建聚焦式情境發(fā)揮了作用。

1.利用視頻制作軟件，使課堂引入更容易聚焦

九年級化學(xué)上冊第二單元空氣教學(xué)中，需要學(xué)生了解法國化學(xué)家拉瓦錫如何測定空氣中氧氣含量的實驗過程。要講述這個故事，如果是教師口述，學(xué)生會覺得枯燥無味，但是如果借助視頻制作軟件在交互式白板上播放《拉瓦錫的自述》，讓科學(xué)家以“自述”的方式，講述拉瓦錫利用汞進(jìn)行鐘罩實驗探究空氣中氧氣含量的過程，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，感受科學(xué)探究的過程，使課堂引入更加生動，學(xué)生更容易進(jìn)入這樣的聚焦式情境中。這個自述不是簡簡單單的口述也不是簡單的從網(wǎng)上下載視頻，而是選擇了類似央視《典籍里的中國》節(jié)目里，由學(xué)生扮演的“科學(xué)家”自述科學(xué)探究過程，這樣的引入過程相比于單純的教師口述更能吸引學(xué)生，抓住學(xué)生的眼球，激發(fā)學(xué)生的興趣。課前由學(xué)生自導(dǎo)自演完成微視頻錄制，讓學(xué)生有機(jī)會真正參與課堂準(zhǔn)備，提高學(xué)生課堂參與度。同時也解決了課堂時間有限和課堂容量不足的矛盾，讓整個課堂更具活力。這個可謂是創(chuàng)新之舉，因為這就是素養(yǎng)目標(biāo)實踐化的情境學(xué)習(xí)。

2.利用實驗器材仿真軟件，創(chuàng)新聚焦式情境

化學(xué)學(xué)科的發(fā)展促進(jìn)了人類生活水平極大程度的提高，但隨著化學(xué)工業(yè)的發(fā)展也無可避免地導(dǎo)致了一些環(huán)境污染問題。在初中化學(xué)實驗教學(xué)階段，利用紅磷燃燒進(jìn)行“空氣中氧氣含量的測定”就是一個會產(chǎn)生污染的實驗，加上學(xué)生操作不規(guī)范和使用藥品的浪費(fèi)，這對環(huán)境保護(hù)而言是一個極大的負(fù)擔(dān)。因此，教師利用希沃白板，使用實驗器材仿真軟件，讓學(xué)生在聚焦式情境中“完成實驗”，不但能避免環(huán)境污染，還能在教學(xué)中滲透綠色化學(xué)觀，強(qiáng)化學(xué)生的環(huán)保意識，這也是一大創(chuàng)新。

當(dāng)然這只能針對個別實驗，必須說明的是，大多數(shù)實驗還是需要教師真實的演示和學(xué)生真實的動手操作，絕對不能把實際的操作變成虛擬的演示。

3.理論課教學(xué)中，交互式白板的創(chuàng)新應(yīng)用

九年級化學(xué)課程中，并不是所有的新課都必須做實驗，有的課如《核外電子的排布》《化學(xué)式與化合價》等理論性較強(qiáng)的內(nèi)容，還有的復(fù)習(xí)課、試卷講評課中均可利用希沃白板中的“攝像”功能讓全班同學(xué)均可觀察到清晰的導(dǎo)學(xué)案，坐在后排的同學(xué)不再陷入伸長脖子什么也看不到的尷尬境地中。在分析原子結(jié)構(gòu)示意圖或書寫化學(xué)式時，教師利用“筆”勾畫應(yīng)重點關(guān)注的地方，吸引學(xué)生注意力，聚焦易錯點和難點。

科學(xué)探究復(fù)習(xí)課上，“拍照上傳”功能可以快速地在白板中展示學(xué)生在導(dǎo)學(xué)案中書寫的實驗設(shè)計方案，學(xué)生之間通過交流與討論，深入分析操作中的變量以及可行性。相較于純靠“聽”來理解其他同學(xué)的實驗設(shè)計，“看”卻能為討論提供更持久的素材和感性的認(rèn)知，從而順利地將學(xué)生帶入聚焦式情境中。

交互式電子白板解決了原多媒體投影中存在的空間限制問題，增加的互動功能讓學(xué)生能清晰地看到現(xiàn)場演示實驗的現(xiàn)象和同學(xué)留下的書寫痕跡，便于聚焦問題所在，推動課堂的深入探討，在實施聚焦式情境教學(xué)中發(fā)揮了創(chuàng)新作用。

教師在改進(jìn)、優(yōu)化、創(chuàng)新課堂教學(xué)時，應(yīng)充分考慮信息技術(shù)的功能和價值，并將其與自身教學(xué)有效結(jié)合，但要注意合理安排信息技術(shù)在課堂教學(xué)中占用的時間，避免本末倒置，主次不分。同時也要考慮到不能完全用信息技術(shù)取代傳統(tǒng)教學(xué)中真實的實驗操作和有效的師生互動、生生互動等?？傊?，現(xiàn)代信息技術(shù)的創(chuàng)新使用必須巧妙地利用才能使課堂情境式教學(xué)煥發(fā)出勃勃生機(jī)，快速地適應(yīng)新時代的要求和發(fā)展。

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