核心素養背景下高中化學信息化實驗教學的思考

陳淑芳

摘 要：隨著新課程改革進程的不斷深入，高中化學教師愈加重視以提升學生核心素養為中心的教學模式改革，逐漸開始嘗試信息化教育，促進學科教學趣味性、綜合性發展。而化學實驗教學對培養學生學科核心素養有著非常重要的促進作用，教師開展化學信息化實驗教學，有利于學生化學學科核心素養的形成，促進實驗教學提質增效。本文結合筆者自身多年教學經驗，探討了核心素養背景下高中化學信息化實驗教學的思考與實踐，以期能夠起到拋磚引玉的作用。

關鍵詞：核心素養；信息技術；實驗教學；高中化學

化學是高中教育階段重要教學科目之一，實驗教學是化學課程的重要內容，在核心素養背景下，不斷創新化學實驗教學模式，才能充分激發學生的學習能動性，為培養學生的科學實驗意識和實驗探究精神打下基礎，促進學生核心素養得以有效提升。信息化教學為優化高中化學實驗教學提供了新思路，既為實驗教學提供了明確的教學目標，又為培養學生學科核心素養指明了方向，教師要重視化學信息化實驗的應用，豐富教學內容、增強課堂趣味性，幫助學生形成良好的實驗能力，促進高中化學實驗教學提質增效。

一、核心素養背景下高中化學實驗教學存在的問題

（一）實驗教學基礎設施不夠完備

高中化學實驗教學，既需要有硬件實驗器材作為支撐，又需要有實驗室規章制度作為保障。部分學校教育資金欠缺，沒有足夠資金購買化學實驗器件，不能夠為化學實驗教學提供充足的基礎實驗器材。除此以外，部分教師缺乏正確實驗器材的維護意識，用完器材后只會對其進行簡單清潔工作，導致一些化學實驗器材損壞與丟失，教師未能及時上報，器材補充不夠及時，最終將會造成化學實驗器件缺失問題，不僅影響化學實驗教學成效的提升，還不利于學生化學核心素養的培養[1]。

（二）操作不夠規范存在安全隱患

大多數化學實驗教學，教師都會采取先演示后指導的方式開展實驗教學活動?；瘜W教師對實驗流程、操作步驟已然熟能生巧，導致教師不能嚴格要求自身演示實驗的操作行為，如果學生觀察不夠認真，模仿操作就會存在潛在的安全隱患，頻繁出現錯誤性的實驗操作，很可能造成不必要的化學實驗事故，不利于培養學生嚴謹的科學實驗意識。

（三）化學實驗課程設置不夠合理

現階段仍舊存在許多因素影響高中化學實驗課程設置的合理性，最為突出的問題在于實驗課程安排少。受傳統教育觀念的影響，高中教師容易忽略實驗活動的重要性，過于強調理論知識的講解，導致實驗教學枯燥乏味，不僅會讓學生產生抗拒心理，還會增加學生的心理壓力。受到多種因素的影響，如教學任務繁重、教學時間不充足、學生學習壓力大等因素，使得教師無暇顧及實驗教學，導致化學實驗課程安排不夠科學、合理，化學實驗操作課程少，學生實踐能力難以得到質的提升，直接影響學生健康全面發展。

（四）學生缺乏化學實驗學習激情

受以上幾種因素的影響，加之高中實驗教學形式的單一化，以及教學難度不斷提升，使得部分學生逐漸喪失了對化學實驗學習的能動性與自信心。除此之外，教師過于重視對理論知識的講解，在開展化學實驗教學中，部分教師明確要求學生必須依照教材實驗步驟或是教師示范步驟進行實驗操作，不允許學生有自己的實驗想法與設計，限制了學生的創造性，長此以往，學生對化學實驗的學習積極性將會大幅度削弱。

現階段高中化學實驗教學中依舊存在許多問題，與化學學科核心素養的培養標準相悖，嚴重阻礙了學生健康全面發展，然而，具有可塑性強、資源豐富等特點的信息化教學恰巧能夠解決這一問題。因此，非常有必要從多方面著手對高中化學信息化實驗教學進行深入研究。首先，要明確信息化實驗教學優勢及信息化實驗教學在核心素養背景下的教學價值；其次，要通曉化學信息化實驗教學基本應用原則；最后，確定化學信息化實驗教學基本應用思路，保證實驗教學滿足核心素養要求，促進實驗教學提質增效。

二、高中化學實驗教學中信息化教學的優勢

（一）利用計算機模擬實驗過程，彌補了以往實驗教學的缺陷

模擬實驗是信息化實驗教學中常用的教學方法。模擬實驗具有不受時間、空間、環境等實驗條件影響的特點，改變了傳統實驗教學模式，彌補了以往實驗教學的不足，確保了化學實驗教學安全性、實效性?；瘜W實驗教學中有許多污染環境、危害性大、反應時間長、條件嚴苛的實驗，都可以利用計算機模擬實驗過程，確保實驗的安全性、時效性，達到良好的教學效果。同時模擬實驗的演示實驗功能能夠長久保存使用過程，能夠讓學生在反復觀看實驗中，探索化學實驗原理，增強學生化學實驗意識[2]。

（二）利用多媒體微觀呈現技術，突破了實驗教學的重點難點

高中化學實驗存在許多實驗現象不明顯、化學反應聲音小、肉眼無法觀測到微觀化學反應，這些既是實驗教學的重點，也實驗教學的難點。這時，教學必然需要借助一些現代信息化的教學手段，方能夠達到預期的教學效果。利用多媒體微觀呈現技術，將肉眼無法觀測到的微觀現象、不明顯的實驗現象、化學反應微小的聲音都經過放大處理，然后直觀地展現出來，不僅有利于深化高中學生對化學實驗過程、反映現象的理解，突破教學重難點，還有利于培養學生多維角度分析核心問題、觀察實驗現象的能力，促進學生宏觀辨識與微觀探析能力得以提升。

（三）提高化學實驗教學的效率，促進了實驗教學的改革創新

高中階段學生學習壓力大、學習時間緊迫，難有充沛的精力與時間開展實驗操作。信息化實驗教學為提升實驗教學效率提供了新思路，為促進化學實驗教學改革創新提供了技術支持。在實踐教學中，通過信息化模擬實驗擁有加快實驗反應時間，降低實驗難度的功效，可以優化耗時長、難度大的高中實驗教學，增強課堂教學的趣味性，提高實驗課堂教學的時效性，繼而有效緩解學生學習壓力，提升整體教學成效。

三、核心素養背景下高中化學信息化實驗教學的價值

信息化實驗教學是迎合核心素養教學發展的必然趨勢，是培養學生學科素養的有效途徑。在核心素養教學的背景下，應用信息技術開展實驗教學可以將復雜、枯燥的實驗步驟更加直觀形象地呈現給學生，不僅能夠有效提升化學實驗整體教學成效，還能夠將無形化有形，將不明顯的實驗現象、微觀的物質呈現出來，同時還能夠將不適合開展的實驗變為可能。除此之外，還能拓寬學生的視野，有利于培養學生嚴謹的科學實驗態度，激發學生的創新能力和實踐探究能力[3]。

（一）有利于培養學生嚴謹的科學實驗態度

培養學生嚴謹的科學實驗態度是核心素養教學背景下高中化學教師的首要教學任務。演示實驗是化學信息化實驗教學主要教學方式，是提高科學實驗素養有效途徑。信息化演示實驗思路更清晰、操作步驟更嚴謹、反應現象更鮮明，在核心素養背景下，利用信息技術進行實驗演示對培養學生科學素養有著至關重要的作用。信息化實驗教學更加符合化學學科核心素養要求，能夠借助演示實驗中教師所表現出的實事求是、嚴謹的科學態度感染學生，提高學生的基本實驗技能，有利于形成嚴謹的科學實驗態度。

（二）有利于培養學生優良的實驗創新意識

化學學科核心素養是培養學生化學學科能力的導向，是高中化學學科教學的基本要求。信息化實驗是依托于互聯網信息的一種新興教學平臺，具有資源豐富、可塑性強的特點。在核心素養背景下，借助信息技術手段開展實驗教學活動，有助于豐富實驗教學內容，有助于教師更好地進行實驗，開展實驗拓展，促使學生在拓展學習中了解更多的實驗思路和方法，啟發自身思維，從而增強學生實驗創新意識。

（三）有利于培養學生敢于實踐探索的精神

著名教育學家夸美紐斯曾言：“興趣是創造一個歡樂和光明的教育環境的主要途徑之一?！币胱寣嶒灲虒W更加符合核心素養教學要求，培養學生實踐探索精神，首先要激發學生對化學實驗的學習興趣。在核心素養背景下，開展信息化實驗教學不僅能夠為高中化學實驗教學創設各種情境，提高課堂教學的趣味性，有利于激發學生的實驗探究興趣，還能夠為學生提供真實的仿真實驗環境，保證了實驗的安全性，能夠讓學生在反復實驗中，增強實驗操作的自信心，有利于培養敢于實踐探索的精神[4]。

四、核心素養背景下化學信息化實驗教學原則

信息化教學是一把“雙刃劍”，應用得好將能夠起到事半功倍的作用，應用不好教學效果將會大大降低。要想讓信息化實驗教學到達理想的教學效果，必須遵守科學性原則、“二主”原則、目標導向原則，應用要“適時、適量、適度”，課堂要凸顯學生為主體、教師為主導的教學地位，教學要服務于教學內容、服從于教學目標，繼而可以到達優化高中化學實驗教學的目的，促進實驗教學提質增效。

（一）科學性原則——適宜、適度、適時

化學信息化實驗教學要想得到良好的優化教學效果，必須遵守信息化應用的科學性原則，做到“適宜、適時、適度”。所謂“適宜”是指信息技術應用要符合教學性質、學生的發展規律，宜用則用，不可一刀切。首先，信息化教學必須與教學內容相適應，高中化學中不同章節實驗適宜的方式不同，有的適用于模擬操作實驗、有的適宜用演示實驗。其次，信息化教學必須與教學對象相互適宜，由于不同學生的生活環境與教育環境不同，導致學生的認知能力不同，采用的信息化教學方式要滿足不同學生的學習需求?！斑m度”是指信息技術的使用要適量，不能用模擬實驗、視頻演示完全替代真正的化學實驗?！斑m時”就是信息化實驗內容、實驗進程的規劃需要適時，選擇最有利的時段幫助學生突破重難點，要及時，不能滯后，也不能超前[5]。

（二）“二主”原則——學生為主體、教師為主導

“教與學”是一個整體，要想提高教學成效，必須充分體現“學生為主體、教師為主導”的教學原則。高中化學信息化實驗亦是如此，它只是改變了教學手段，并沒有改變教學本質，所以，教師為主導、學生為主體是教學工作者開展信息化實驗教學必須堅守的基本教學原則。利用信息技術開展實驗教學必須要面向學生，把促進學生全面發展作為教學目標，化被動學習為主動學習，最大限度發揮學生的學習主體作用。同時，教師要養成言傳身教的習慣，要為信息化實驗教學效果與質量負責，利用的信息技術教學手段要具有激發學生能動性與引導學生自主探究的作用，能夠為化學實驗教學質量與效率得到質的飛躍提供保障，努力為學生營造一個輕松愉悅的高中化學實驗教學氛圍，讓學生以舒適的感覺吸收知識，讓實驗教學在良好的教學環境中提質增效。

（三）目標導向原則——教學內容、教學目標

開放性強、可塑性強是信息技術最基本的特征，要想真正發揮信息化教學在高中化學實驗教學中的價值，必須符合化學學科核心素養的基本教學要求，以“培養學生科學實驗素養，提高學生基本實驗技能”的實驗教學目標為導向，把“信息技術課程的信息素養”作為優化高中實驗教學出發點與立足點，才能夠讓信息技術為我所用，更好地服務于高中化學實驗教學內容。

五、核心素養背景下高中化學信息化實驗教學的實踐應用策略

（一）利用網絡投影技術演示實驗過程，優化高中化學演示實驗教學

投影技術對化學實驗教學有著非常重要的影響，特別在化學演示實驗教學方面，可以充分發揮信息化實驗教學的優勢。學生通過高中化學演示實驗教學，可以學到不少化學實驗基本操作技能以及一些實驗細節。高中化學教材中有許多實驗現象不易觀察的實驗，在很大程度上影響演示實驗教學效果，而利用投影技術開展信息化演示實驗可以有效彌補這些不足。在保證演示實驗順利開展的同時，還能夠提高學生實事求是、求真務實的科學素養。

以魯科版高中化學第一冊“研究物質性質的方法與程序”中“金屬鈉與水的反應實驗”為例，教師在進行演示實驗過程中，會發現受到教學條件的影響，學生不能全方位多角度地觀察金屬鈉熔成閃亮的小球，浮在水表面快速地四處游動的現象，無法辨別嘶嘶的響聲，僅僅只能觀察到滴入酚酞溶液后明顯的變紅現象，無法到達理想的實驗教學效果，更別提培養學生的實事求是、求真務實的科學素養了。此時利用計算機投影技術將實驗過程、實驗現象放大投影到影布上，要嚴格遵守信息化實驗教學科學性原則，及時使用信息技術輔助實驗教學。這樣不僅能夠讓學生身臨其境地參與實驗過程，清晰地觀察到實驗現象，還能調整投影儀的投射角度，讓學生從多角度觀察實驗現象，有利于提高演示實驗的科學性以及學生求真務實的科學素養。

（二）巧用微觀呈現技術突破實驗難點，強化學生多維度觀察能力

高中化學是一門從分子、原子角度研究物質的結構、組成、性質、合成以及變化規律的自然科學學科。微觀世界看不見摸不著，僅僅依靠語言的描述，較為抽象難懂，學生難以對化學物質的微觀反應產生正確的認知。利用信息技術的微觀呈現功能將化學物質的微觀反應世界放大，圖文并茂地展示出來，既有助于學生對實驗反應現象進行清晰直觀地觀察，更充分地理解微觀的本質，又有利于啟發學生的思維，從而強化學生多維度觀察能力，幫助學生突破實驗學習的重難點。

例如，講解“電解質的電離子反應”中的“氯化鈉的導電性實驗”過程中，氯化鈉晶體的結構模型以及氯化鈉溶于水、受熱熔解離成能夠自由移動的離子過程是本次實驗教學的重點，也是教學難點。教師可以利用微觀呈現技術將“氯化鈉晶體的結構模型以及氯化鈉溶于水、受熱熔解離成能夠自由移動的離子過程”放大處理模擬呈現出來，引導學生通過微觀的氯化鈉晶體的結構來掌握氯化鈉的化學性質，從而幫助學生更好地理解在實驗中為什么直接將氯化鈉晶體連上直流電小燈不亮，而將氯化鈉溶于水與受熱熔解的氯化鈉連上直流電時小燈亮的實驗現象。這種信息化實驗教學方式嚴格遵守了目標導向的教學原則，不僅能夠使得信息技術更好地服務于教學內容，幫助教師突破了化學實驗的重難點教學任務，還能夠使得信息技術更好地服從于實驗教學目標，強化學生多維度觀察能力。

（三）借助網絡仿真技術模擬實驗操作，鍛煉學生的實驗操作能力

提高學生的實驗操作能力是高中化學實驗教學的最基本的教學任務。通過信息化實驗教學來培養學生的化學學科核心素養，教師要側重對學生操作規范化的指導，加強學生的實驗練習，消除學生對化學實驗的恐懼心理。借助網絡仿真技術開展信息化實驗教學，能夠有效地鍛煉學生的實踐操作能力，幫助學生樹立實驗自信心，促進整體化學實驗教學得以有效提升。然而，信息化實驗教學要注意其適應性，不能讓模擬實驗完全代替傳統的操作實驗，還要嚴格遵守“二主”原則，畢竟信息化實驗教學并沒有改變教學的本質，只是優化了教學方法，否則，不僅不能夠起到提高實驗教學質量的作用，還會事與愿違大大降低整體教學成效。

例如，在講解魯科版教材中的“硫酸轉化”這節內容中的“濃硫酸與銅的反應實驗”過程中，首先，可以將實驗過程設置為預習內容，從實驗材料的準備、實驗操作方法、實驗的注意事項、反應方程式以及物質的殘留等方面入手，幫助學生更好地理解實驗流程；其次，讓學生在進行真實的實驗操作前，利用仿真軟件不斷模擬易于出錯的實驗步驟，促使學生在失敗中不斷汲取經驗。如此一來，可以不斷加強學生對相關知識點的理解，促使學生在探究實驗、理解實驗前提下進行實驗仿真操作。這樣不僅能夠幫助學生樹立實驗操作的自信心，還能夠開闊學生的視野，提高學生的實驗操作能力。

（四）運用數據共享技術拓展實驗教學，提高學生的實驗創新能力

在學科核心素養培養的大背景下，高中化學實驗教學的主要目的在于通過提升學生的學習主觀能動性，促進學生的實驗探究能力和實驗創新能力得到質的飛躍。興趣是提高學生學習積極性的內在驅動力，拓展實驗教學資源，開展趣味性的探究實驗教學活動，是吸引學生主動參與課堂、自主探究，強化學生的創新意識的有效途徑。信息技術的數據共享功能為提高學生創新能力與探究能力提供新思路，為拓展化學實驗教學資源提供了技術支持。在開展探究式化學實驗教學時，將數據共享技術融入課堂教學，不僅能夠增強實驗教學的趣味性，促進課堂提質增效，還能夠擴充化學實驗課堂容量，使得實驗演示與實驗容量更加直觀、全面，有利于啟發學生的思維，激發學生的創新意識。

例如，在“從化石燃料中獲取有機化合物”教學時，首先，教師可以利用數據共享技術擴展實驗教學內容，組織學生上網搜索相關資料，讓學生對比相似的實驗案例，不僅有助于啟發學生思維，激發學生的創新意識，還有利于學生將化學實驗探究問題帶入生活情境，使得學生更深入地了解化學實驗學習的重要性與趣味性。其次，教師還要圍繞化學實驗操作、實驗現象，開展自主探究實驗教學活動，培養學生的實驗探究意識以及邏輯思維能力。當學生掌握從化石燃料中獲取有機化合物的實驗技能時，就能夠順理成章地將所學知識引入化學實驗操作教學中。這樣既能夠保證學生對實驗過程有更深入的理解，提高學生自主探究實驗效率，又能夠豐富學生的實驗學習內容，有利于提升學生的實驗探究能力和實驗創新能力。

（五）妙用攝像放像技術優化實驗教學，培養學生的科學實驗意識

在化學核心素養教學背景下，培養學生的科學實驗意識是提高實驗教學成效的關鍵。高中化學教材中有許多實驗條件和實驗操作要求較為嚴苛的化學實驗，教師不能夠很好地把握實驗條件的精準性和實驗操作的精確性，很可能導致演示實驗的失??；還有許多化學實驗藥品價格昂貴，不能多次進行演示實驗和許多危險性高、不利于環保的實驗，這些實驗對學生的實驗操作的嚴謹性、科學性要求非常高，一旦操作失誤，不僅會造成實驗失敗，還可能會給學生帶來危險。利用信息技術的攝像、放像功能將實驗操作拍成視頻，既能夠保證學生的安全，又能夠真實再現操作失誤造成的危害，有利于培養學生的科學實驗意識。

以“氧化還原反應的應用——用MnO2和濃HCl的Cl2制取實驗”為例，眾所周知，Cl2制取實驗較為復雜且有許多注意事項，在實踐教學中，教師可以將該實驗過程錄制成視頻，給予學生正確的指導，必要時局部放大操作，用旁白標明操作原因。如，可以在燒瓶標注：不能夠直接用酒精加熱，要墊上石棉網。接著，教師還可以播放燒瓶直接加熱爆炸的相關視頻，引起學生重視化學實驗操作的規范性，增強學生科學實驗意識。這樣不僅能夠讓學生清晰直觀地觀察實驗過程，提高學生實驗操作的規范性，培養學生嚴謹的科學實驗意識，還避免了Cl2的毒性以及操作失誤帶來的危害，有效保障學生的安全。

結束語

總而言之，信息化教學為高中化學實驗教學帶來了新的機遇，為培養學生的化學學科核心素養提供新思路。在核心素養背景下，教師要學會根據教學內容，以化學學科核心素養為導向，加強化學信息化實驗教學，培養學生實驗探究能力和多維度觀察能力，增強學生的實驗創新意識和科學實驗意識，實現學生全面發展。

參考文獻

[1]許麗莉.探析核心素養導向下的高中化學實驗教學策略[J].華夏教師，2022（23）：88-90.

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[4]何錦紅.高中化學核心素養與信息技術的融合分析[J].考試周刊，2020（33）：129-130.

[5]張有新.學科核心素養導向下高中化學實驗教學實踐探究[J].新課程研究，2022（23）：117-119.

本文系福建省教育科學“十四五”規劃2022年度課題“核心素養視域下教育信息化2.0在中學化學實驗教學的運用研究”（課題立項批準號：FJJKZX22-406）階段性研究成果。