基于信息技术的化学类课程课堂变革的探索与实践

(天津市第一轻工业学校，天津 300131)

教育信息化是教育现代化的主要标志，是提高教学质量的关键。信息技术的飞速发展和广泛应用正在改变着中职教育传统的教学模式，对教学理念、教学手段、教学策略和学习方式的变革起着促进的作用。

教师肩负实现教育现代化的重任，因此现代化的教师应具备熟练运用先进的信息化教学环境和教育教学手段的能力，能够从教学理念、教学方法和教学技术上与现代化的教育教学改革方向一致，要打破传统课堂教学的局限，创设信息化教学课堂，以此激发学生学习的主动性和互动性以及在实践中的创造性和创新性。

然而在推进信息化教学的过程中，教师碰到了诸多难题，突出表现在：一、专业教师对信息技术、教学软件了解甚少，操作不熟练，出现“有想法，难实现”的局面，课堂教学模式难以更新；二、教师在探索和应用现代信息技术与课堂教学的深度、有效融合方面缺少经验，教学重难点难以突破。

为解决上述问题，笔者依托校内精细化工、工业分析与检验、食品生物工艺等专业，以化学类课程为基础，借助信息技术与信息资源，进行课堂教学变革的探索与实践，为培养兼具一定信息化能力的合格的技术技能型人才提供了新的教育模式。

1 研究思路

通过更新教育理念、搭建校内信息化平台、加强开展各种类型的信息技术培训、参加信息项目建设、开发信息化教学资源、制作电子课件和精品电子教案、建设课程网站、积极参加校内、天津市及全国职业院校信息化教学比赛等诸多举措，提升教师的信息化水平，创建数字化教学平台，形成学生多元评价系统，解决大班教学瓶颈，以此推进中职学校课程课堂的变革，使之成为日常教学的新常态。

2 实施途径

基于课堂教学实际，以创新课堂模式为目的，在生物化学、啤酒生产技术、有机化学和分析化学等课程的教学过程中探索信息技术在教学过程中的应用，具体实施如下。

2.1 教师信息素养的提升

学校于2012～2016年积极开展校园数字化及课堂教学信息化的建设，针对教师展开了各类培训，例如教学平台使用、课程资源上传与制作、电子白板使用、以及聆听职教专家关于微课制作与应用的系列培训等，提升了教师利用信息化手段进行教育教学的能力，为夯实教师的信息化教学水平打下了基础。

2.1.1 课程资源建设培训

积极开展有关课程制作软件和课程共建共享的培训。2014～2015年对全体教师多次开展试题库建设、课件资源系统建设和课程资源平台使用的培训，共计完成1080个试题的录入，共完成包括生物化学、分析化学、有机化学等在内的103个课程资源的共享

2.1.2 电子白板的使用培训

交互式电子白板操作简单直观、丰富教学互动并且可以记录教学过程，2015年学校为每个教室引入电子白板，并为此组织教师进行电子白板的普及性培训及高级应用培训。将交互式电子白板融入教学设计之后，提高了学生的注意力，激发了学生的学习兴趣，良好的进行师生互动，自主的应用教学课件，让教师体验一种全新的课堂教学方式。

2.2 课堂教学变革的探索与实践

2.2.1 信息化资源在课程建设中的有效应用

从2011年开始，借助信息化资源和技术着手开发化学类课程的课件制作，上传至教学网站、空间、教学资源平台进行校内师生的资源共享。信息资源与技术的有效运用，为教学课堂注入新的活力，课堂教学变革有了实质性的发展。

2.2.1.1 图片、视频、Flash等信息资源的应用

图片、视频、Flash是具声音和画面为一体的信息资源，其动静相结合的特点打破了传统课堂中教具单一的弊端，增加了学生课堂的活跃气氛和趣味，激发了学生创作的灵感，教学质量大有改观，信息化教学初具成果。

例如“生物化学”蛋白质的结构这一任务单元中，涉及蛋白质一级到三级结构，蛋白质的结构是组成蛋白质的氨基酸链在三维空间的盘绕折叠，学生因三维空间想象力不足，不能完全理解这一知识点，于是我们借助如下图片信息，让蛋白质的一级到三级结构逐层展现在学生面前，解决了生物大分子微观结构看不见、摸不着，学生理解不够深刻的问题，突出了教学重点。

分析化学自来水硬度测定任务中，铬黑T 的变色原理是教学难点，通过二维动画演示，学生可以直观看到滴定前、滴定中和滴定终点时的微观分子变化过程，理解铬黑T的变色原理，辅助了教学难点的突破。

2.2.1.2 虚拟仿真技术的应用

借助仿真技术，学生可以探索仿真对象在所处环境中的作用与变化，并进行数据的采集、分析及处理，完成学习任务，虚拟仿真技术的应用降低了实习生产风险、减少了因操作不当引起的实训材料的浪费。

“啤酒生产技术”这门课程中，任务1-3是介绍啤酒生产工艺流程，为了能让学生在有限的时间内了解啤酒生产的工作环境。课前，先让学生观看啤酒生产的虚拟仿真操作室。每一个虚拟场景，不仅加深学生对工作环境的认识，而且还提示了安全生产问题，虚拟场景的漫游，不仅提升了学生的形象思维能力，同时也树立了安全意识，提升了职业素养。另外，对啤酒生产从制麦、糊化、过滤、煮沸等过程采用虚拟仿真情境下的模拟体验，让学生更直观的了解啤酒生产工艺，累积啤酒生产众多参数指标设定的经验，同时，大大节省了因操作不熟练而耗费的实训材料，通过反复练习，强化教学重点。

图1 啤酒生产虚拟仿真操作室及操作系统界面

2.2.1.3 增强现实技术的应用

增强现实技术(Augmented Reality，简称AR)，是一种将真实世界的信息和虚拟世界的信息“无缝”集成并进行互动的技术。将AR系统应用到化学类课程中，有效解决了有机化合物及高分子化合物空间结构复杂，难以描述，学生空间立体感不强，难以理解等教学难题。

《有机化学》蛋白质变性这一实验任务中，蛋白质变性的原理是教学的重点，变性后的蛋白质结构从三级变到一级，这是一个不可逆的化学变化过程，为辅助学生理解这一难点，增强教学的趣味性、互动性，我们借助AR技术将现实世界中蛋白质结构的图片与虚拟世界中蛋白质的三维结构进行“无缝”链接，让学生借助手机对图片信息进行扫描，观看并“触摸”蛋白质变性前后三维空间结构的变化，深入理解蛋白质变性的原理。AR技术的引入，吸引学生全面参与到课堂活动中来，让学生用眼看、用脑想、动手触摸旋转，通过全新互动体验，真正实现多元化教育，突出教学重点，突破教学难点。

相比图片、视频、动画等信息技术，增强现实技术进入课堂，让信息化教学有了质的飞越。

图2 图片信息与AR技术效果比较

2.2.2 电子白板的应用

电子白板操作简单直观、丰富教学互动并且记录教学过程，因此很多老师都有意愿把电子白板融入自己的教学设计中，特别是白板对动画、视频的手动操作以及随时暂停控制与标注，让教师对信息技术与课堂教学的融合更加流畅自如。

蛋白质变性的条件多而易混，而我们的实训室又不具备将变性因素一一验证的条件，所以我们利用电子白板与模拟演示实验相结合的方法代替真实实验操作，节约实验原料成本，同时也确保了有机化学课堂的绿色环保、安全可控。

2.2.3 教学平台的应用

从2011年至今，我校信息化教学资源的共享平台经历了由课程网站到课程资源平台再到教学平台及手机端APP的阶段性变化。通过教学平台与电子白板、学习软件等的组合应用，教师逐步将信息技术运用到课前、课中和课后的教与学，积极开展“课前预习、课上学习、课后拓展”的混合式教学活动，使各种资源、各个要素和学习环节有机整合，创新学习环境，创造生动、互动、主动的教学课堂。

而教学平台手机端APP的开发与使用，拓展了学生借助信息化工具学习的空间与时间，学习过程的便捷化促进了学生自主学习、合作学习，从而促进师生共同成长，推动教与学的共同变革。

《有机化学》是学校开展混合式教学的试点课程，借助教学平台线上、线下混合式学习，拓展了学生的学习时间与空间。平台根据学生下载和点击观看视频的频率，自动输出成绩统计报告，便于教师管理与教学调整。

图3 教学平台课程网站与成绩管理

课前，教师利用教学平台发布预习通知，学生接到通知后，登录教学平台或者手机端APP进行教学资料的下载及阅读，以此培养学生自主学习、专业思考的能力。学生根据要求完成预习报告同时将其上传至学习空间等待教师批阅，教师根据预习报告，给出成绩，同时根据预习反馈对教学方案进行微调。

课上，利用教学平台手机端APP的点名签到、课上随机选人、抢答等环节进行信息化教学管理，有效的增加了实际教学时间，同时活跃课堂氛围。利用平台对学生课上使用手机进行约束管理，让学生的注意力迅速转移到课堂，并对课堂保持高度的专注力，对激发学生思考，提高学生学习主动性起到了良好的推动作用。教学平台系统按照不同权重对各个环节的成绩进行统计分析，为教师后续教学提供了依据，同时解决了大班教学考核困难的问题，激发了老师教学的积极性。

课后，学生利用课余时间完成单元测试，系统根据题库答案自动给出测试成绩。学生如有疑问，可以通过在线课堂或者论坛发帖的形式与老师沟通，以此来提高学生查阅资料与信息整理的能力，从而巩固课堂学习成果。

2.3 教学评价模式的转变与提升

2.3.1 学生考核评价模式的提升

教学平台的监测使得教师对学生评价方式更加多元化，除了考试成绩之外，学生的课堂表现和学习态度等也可以通过课程平台统计分析形成量化评分，过程性评价与结果性评价的结合，注重了学生的成长过程，更好的起到激励学生的作用。

学生通过考核评价及时优化学习方案，以此提升学习动力与专业素养，为专业课程的学习打下坚实的基础。实现了互联网+时代的信息化教学模式的改革与创新。

2.3.2 课堂教学评价模式的提升

大班教学组织、评价困难，成绩统计具有一定的延时性。而信息技术为课堂教学改革提供了科学有效的数据支撑，教学平台系统可以对学生日常学习活动数据和考试的质量进行统计分析，分析结果全面、客观、及时、有效。教师通过课程平台监测课堂教学状态，对课程质控点进行监测，及时发现问题进行预警，对课程设计环节进行改进，以实现最终的课程目标，以此提高教师对课堂的把控能力和应对能力。教师对课堂教学及时应对，应对的结果又作用于课堂，教学评价不断改进，构成课堂教学的螺旋上升，提高了课堂教学效果，课堂教学评价模式得到了提升。

通过近九年的信息化教学模式的探索与实践，逐步形成了大数据支撑的多元评价体系，教学评价模式的转变与提升，破解了大班教学的瓶颈。

3 课堂教学变革的成果

3.1 学生能力的提升

信息化教学提高了学生的课堂参与度，实现了学生由“要我学”到“我要学”的转变，学生在老师的带领下，通过自主探究式的学习实现了信息化技术运用水平与专业素养的一并提升。通过对工业分析16-1班全体同学的调查分析表明：超过97%的学生对信息化课程表示满意，并且掌握了教学的重难点，达到了信息化课堂变革的预期效果。

图4 课堂教学反馈情况统计

3.2 教师能力的提升

将信息化教学实践、信息技术培训和信息化教学比赛有机结合起来，三方互推互进，在探索中实践，在实践中提升。信息化教学课堂的典型案例在天津市及全国职业院校信息化大赛中多次获奖，王艳芬和王丽老师分别于2011、2012及2014年参加全国信息化比赛，获得两个二等奖和一个三等奖的成绩，每次比赛结束后都会进行经验总结，形成典型案例，并在课堂教学中不断实践，累积课堂教学实战经验，借助信息技术的发展，不断改进提升课堂教学模式。2017年11月，两位老师再次参加全国职业院校信息化大赛，获得了一等奖的成绩，实现了教师个人的螺旋式成长,从而也提升了教师进行信息化课堂教学变革的决心和信心。

表1 天津市及全国职业院校信息化教学大赛获奖情况列表

4 研究成果的应用与推广

4.1 教学资源共建共享，提升师资队伍信息化水平

通过学校课件资源平台，将校内的教学资源共享在平台上，在学校内搭建了共同学习的平台，教师群策群力，精诚合作，优质资源共建共享，有效提升了学校师资队伍的信息化运用能力。

4.2 创新课堂教学模式，促进教学管理模式转变

在精细化工、工业分析与检验以及食品生物工艺专业开展课程资源平台使用的试点工作，教师制作课程资源并上传至平台，学生通过平台学习、完成作业和考试。实现结果性考核与过程性相结合的评价模式。教师不再填写纸质教学日志，而是通过教学管理系统录入教学日志，平台自动给出汇总、统计和分析，更科学的监测课堂状态。

4.3 分享课堂改革成果，助推全校课堂教学改革

王丽和王艳芬老师多次将参赛经验与技巧对全校教师进行分享，为校内教师提供了可参考的信息化教学的典型案例，引领了全校教师信息化素养的提升，推进了学校信息化建设的进程。2017年3月和5月，两位老师分别在天津经济贸易学校和辽阳技师学院担任信息化大赛培训专家，与各校骨干教师分享信息化教学经验，信息化课堂教学改革成果得到了进一步的巩固和深化。