信息技术与高中化学实验融合的策略

杨磊 王亚飞 曹雨

以实验为基础是化学学科的重要特征。传统实验教学方式已不能满足学生化学学科素养的形成和发展。信息技术与高中化学实验教学深度融合，对于培养学生自主探究、思考、实践和综合运用的能力极为重要。教师可采用视频、仿真化学实验、Flash动画等与传统实验教学相融合的方式，并通过网络平台共享实验过程，帮助学生了解化学实验的动态、微观过程，促进学生化学学科核心素养的形成和发展。

通过对高中化学新教材必修部分课程的实验分析可知，高中化学实验大致分为五大类，分别是：教师演示实验、学生操作实验、学生验证实验、学生探究实验、学生设计实验。但并不是所有的化学实验都适合与信息技术相融合，或者替代真实实验。

一、根据实验特点，融合信息技术

利用信息技术不是为了省事，因此不能仅仅将信息技术替代黑板，作为呈现知识的方式。同时，作为化学学科支柱的实验，教师也不应当仅仅采取演示方法，或者让学生根据实验步骤重复操作。信息技术与化学实验的真正融合，应当是教师根据实际情况，将信息技术的不同方式应用在不同的化学实验教学过程中。教师要根据实验本身特点，结合学生的认知发展特点，适时做出选择和调整，设计合适的实验教学方案。教师采用不同的信息技术辅助教学，有助于激发学生学习化学的兴趣，创设生动活泼的教学情境，帮助学生理解和掌握化学知识和技能，启迪学生的科学思维，培养学生的科学态度和价值观。

（一）利用信息技术激发化学学习兴趣

部分化学实验虽趣味性强或效果震撼，但限于各种原因无法在课堂进行演示，此时教师就可采用视频形式，将这类实验重现在学生面前，跨越时空和地域的限制，以生动形象的方式激活学生思维，让学生参与到化学知识的探索与发现中。例如，教师视频导课：无法亲临火箭发射现场，但是可以播放火箭发射视频，引导学生对其中的能量转化发起讨论;无法亲眼见到迪士尼烟火，但仍能从视频中见证焰色试验的神奇，从而探究其产生的原因。这种视频将神奇的现象展现在学生眼前，在满足学生好奇心的基础上，激发学生对化学及化学实验学习的兴趣。

（二）利用信息技术规避化学实验风险

化学实验对于培养学生实验探究能力、建立解决问题的思维模型、提高学生动手能力和实践能力非常重要。但因部分实验的操作过程过于危险或实验用品、产物有毒，不便进行实际操作。此时，教师便可采用仿真模拟方式进行实验。仿真化学实验不需要传统意义上的实验器材，而只需要在仿真软件的辅助下，模拟实验条件，并通过图像化的界面展现模拟实验过程，从而达到模拟现实的目的，让学生参与到设计实验的过程中。

例如，Cl2实验室制法要规避实验风险。Cl2本身有毒，且整个实验过程涉及酒精灯的使用先后问题、气压改变问题、仪器连接顺序问题等，这些都可能会因为学生实验操作不当而存在潜在的危险。教师可以利用Nobook化学实验模拟软件，让学生自己在智慧黑板上动手，在虚拟实验环境下完成教学实验过程的各个环节：实验仪器设备的选择、实验仪器参数设置、实验样品前处理、实验装置的动手组装、实验过程设计及操作、实验现象的记录等。学生最终将实验过程中存在的问题和实验结果反馈给教师。

这样的演示实验，既解决了在真实的氯气制备实验中产物有毒的问题，也避免了爆沸、倒吸等安全隐患。同时，教师让学生全程参与到实验的设计及操作过程，能激发学生的学习和实践热情，从而提高学生的自主探究能力和动手实践水平。

（三）利用信息技术理解宏观实验中的微观变化

教师在课堂教学中将传统实验和信息技术相融合，能帮助学生更好地探究实验的动态过程，理解化学实验过程中物质的微观变化，并依据实验现象进行抽象概括，从而对物质的性质及其变化进行一般规律性的总结，提升学生的化学学科核心素养。

例如，在双液原电池学习中，教师可以采用Flash动画模拟双液原电池的工作原理。教师提问：“Zn-Cu-CuSO4双液原电池实验中，电极上的实验现象是什么？”学生通过实验探究，填写实验记录单。教师适时播放动画模拟Zn-Cu-CuSO4双液原电池工作的微观过程（如下图）

教师借助模拟信息技术，将宏观实验和微观动画模拟相结合，用动画模拟Zn-Cu-CuSO4双液原电池实验过程，让学生对实验中的电子、电流及阴阳离子流动方式有更加直观的认识，掌握原电池工作原理的微观过程，深刻认识到宏观现象和微观过程之间的联系，强化学生的“宏微结合”意识，提高学生“宏观辨识与微观辨析”的化学学科核心素养。

（四）利用信息技术放大不宜观察的实验现象

化学实验现象和过程可视化是促成高中学生学习方式转变的主要途径。教师将演示实验用手机拍摄，同时利用“慕享”等投屏软件，采用电脑投屏方式投放到大屏幕，使学生更清晰地观看实验过程，解决教师演示实验中实验现象不宜观察的问题。

例如，在讲到金属钠与乙醇反应这一性质时，由于该演示实验现象不明显，导致后排学生无法清楚地看到实验现象、听到实验发出的声音。为了解决这个问题，教师在实际教学过程中就可以利用智能手机，拍摄实验过程并同时在大屏幕上投放，从而使每一个学生都能清楚地观察到实验现象，刺激了学生的视觉、听觉，活跃课堂气氛。

二、利用信息技术加强校内外联合

教师利用信息技术不仅可以提高化学实验教学的效率，还能优化课堂教学，提高课堂教学效率和质量。同时，教师利用信息技术可以充分实现校内外联合，促进教与学的转变。

一是课前自主预习。信息技术使得信息的共享便捷化，在化学实验教学方面主要体现在：教师与学生之间，学生与学生之间都可以通过网络便捷快速地共享资料，相互探讨，分享学习经验。例如，在课前教师可以通过互联网，将本节实验课所需要知识点，譬如仪器的操作、药品的使用规范等上传到云平台或者学科公众号，让学生提前熟悉，并尝试对实验流程进行设计，及时通过互联网上传。

二是课后及时巩固和测评反思。课后教师可以整合图片、文字、动画，将实验方案和操作过程等制作成视频，并上传到云平台。学生可以根据自己需要，有选择性地观看资料视频进行巩固学习。

总之，教师要在新课程标准的要求下，根据实际情况，结合教材上实验的具体特点，采取不同的信息技术与化学实验融合策略，将信息技术切实应用到实际教学和课外实践中，实现两者的真正融合，让学生在传统实验和现代信息技术融合实验的双重支持下，进一步提升自身的自主探究能力和科学思維观念，掌握科学探究与学习的方法。

（本文系2022年度河南省基础教育教学研究项目“高中化学新教材实验教学融合信息技术的研究”的成果。立项编号：JCJYC2207110021）

（本栏责编 桑 涛）