基于现代教育技术的高中化学探究式教学实践研究

刘秀治 唐雅婷

（泉州市第六中学，福建 泉州 362000）

一、化学探究与信息融合课的研究背景

科学探究是在创造动机和兴趣的指引下，采用实践形式获得证据，在体验创造的过程中发展对客观事物的认识和学科高级能力，其本质是实践创新［1］。未来的教育是基于网络环境的更加开放的教育，是更加重视学生个性化和多样化的教育，是有利于引导学生主动探究和快乐学习的教育，是更加智慧的教育［2］。

传统的探究式教学受到课堂时间有限、教室硬件设施落后、学生准备不充分以及部分探究活动用时较长等因素的影响，教师在教学过程往往不能充分放开让学生自主探究，甚至出现教师包办代替的情况，导致学生在探究课堂不能自主地进行发现、协作、探究等实践活动。如果学生不能充分地体验探究过程，探究活动就不能真正促进学生核心素养发展，甚至严重打击学生探究学习的积极性。

依托信息融合能更好地创设探究情境和探究条件，让学生做好充分的探究准备，促进学生的协作交流，为学生亲身经历探究学习过程提供保障，培养学生的探究能力。

在高中化学教学中常用的有智慧课堂、人人通空间等教学软件，以及360 录屏软件、手持技术数字化实验、NB 虚拟实验软件、鸿合白板软件等软件工具，笔者在教学过程中采用的探究式教学与信息技术融合的基本模型如图1：

图1 探究式教学与信息技术融合模型

二、高中化学探究式教学与信息融合的教学实践

（一）利用信息融合技术，创设真实情境

化学知识源于生活又服务于生活。《普通高中化学课程标准（2017 年版）》要求“紧密联系生产和生活实际，创设丰富多样的真实问题情境”［3］。这需从生活场景中的问题出发，利用课堂或课外开展单学科的或跨学科的探究活动，创设多样化的教学情境，帮助学生沟通学校世界、生活世界和科学世界［4］。教师在探究教学中要利用信息融合技术对教材内容适当拓展补充，可以是现在、过去或未来的多种场景，使得问题情境更加丰富客观且富有价值，同时注意在探究活动中渗透核心素养目标，让学生在真实的问题情境中探究学习，在探究实践中运用化学知识解决具有实际意义的问题，促使学生深刻认识化学的学科价值，激发学生自主探究的热情。探究问题情境可以与STSE有关的社会热点问题和化学史实等相结合，比如探究二氧化硫的性质和作用，如果教师除了介绍硫酸型酸雨的形成、酸雨造成的危害等，同时提供葡萄酒商标中关于原料与辅料说明（含有二氧化硫）、果脯的制作工艺用到二氧化硫、古代人们用燃烧硫磺的方法熏蒸布料等真实情境。学生发现二氧化硫除了对环境有危害，居然还有相当广泛的应用，激发出学生主动探究二氧化硫性质的热切愿望，在探究学习的过程中既学会科学利用二氧化硫，又学会避免二氧化硫对环境造成污染。通过学习让学生学会综合分析，科学客观地评价和利用化学物质，培养学生的科学精神和社会责任意识。

（二）依托数字化实验技术，促进深度学习

深度学习是经历由感知记忆到应用创造的认知发展过程，使得知识得以生长，科学方法得以训练，思维得以提升，有助于学生关键能力的形成，提升其科学素养［5］。“宏观辨识与微观探析”是化学学科核心素养之一，要求学生能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题［3］。在高中阶段，利用电导率仪、温度传感器、气压传感器、PH 计等数字化实验技术开展探究活动，可将微观反应数字化，从而帮助学生转变探究视角，掌握更多的探究方法，促进学生思维品质的提升。比如探究不同的电解质在水溶液中的电离程度是否有差异，以醋酸、盐酸两种常见的酸为研究对象，依据提供的实验用品，学生设计的探究方案有比较等体积、物质的量浓度均为1mol.L-1的盐酸和醋酸分别与表面积相同的镁条反应，观察反应的快慢、测量相同物质的量浓度的醋酸和盐酸的PH、利用电导率仪测定相同物质的量浓度的醋酸、盐酸溶液的导电性强弱来比较二者的电离程度等。引导学生分析对比几个方案，第一个方案中取表面积完全相同的镁条比较难以实现的，后两个方案中用PH 计、电导率仪显示数据更为直观，在多种探究方案的实施过程中，学生对影响化学反应速率的因素、控制变量法、PH 的计算、电解质溶液导电性、电解质电离等知识有着深刻的再现和应用。可见，依托数字化实验技术等信息技术支持能够帮助学生从微观角度认识宏观变化，在探究的问题情境中挖掘不同的探究角度和掌握不同的探究方法。学生通过自主探究，经历了知识由感知到应用的实践，能够更多角度、更深层次地思考问题、解决问题，实现了深度学习和思维品质的提升。

（三）线上推送课前导学，拓展探究时间和空间

线上推送课前导学，延伸化学探究时间，有利于做好充分准备。教师设计探究活动时需预留合作与交流的时间和空间，营造灵活宽松的探究氛围［6］。课前，教师利用网络教学平台（如教学助手）推送课前导学，发布探究信息资源，提供支持探究需要的信息材料，布置探究学习任务，学生通过网络学习空间，获悉学习任务，能够有充裕的时间准备探究活动需要的知识和材料，深入思考探究问题，与老师或同学充分交流讨论，提前完成探究方案设计，甚至在课前可以利用家庭的条件尝试实验探究，为不同能力层次的学生提供更多的机会和更加充足的时间参与探究体验，提升自主探究或合作探究的达成效果。比如探究二氧化硫的性质，课前导学中除了发布探究情境，还可以设计课前预习问题：从物质类别的角度预测二氧化硫的性质；从中心元素硫元素化合价的角度预测二氧化硫的性质；设计验证你预测观点的实验方案。学生可以利用课前时间准备探究学习需要的知识内容，特别是基础较薄弱的学生能够先自主复习回顾物质的分类和转化、氧化还原反应等概念和原理，再次熟悉同类物质的性质具有相似性、含不同价态同种元素的物质可以相互转化，并以此为依据预测二氧化硫可能具有的性质，保障学生探究活动的科学性。鼓励学生提前设计探究方案并与其他同学交流讨论，优化探究方案，寻找理想的合作探究伙伴。经过比较充分的准备，不同能力的学生都能拥有发现、研究、探究的机会，从而保护学生探究学习的自信心和自主性。

线上推送课前导学，拓展化学探究空间,探究题材的选择更为广泛，探究方式更为灵活，学生在探究学习过程的体会将更加深刻，更加丰富，探究小组成员的组合能够更加优化。比如简易电池的设计与制作，利用课前推送学习包，制作水果电池时水果种类、电极材料的选择更多样，简易电池的制作方案更多元，学生在探究活动中既能体会原电池的构成要素，还能比较不同的设计方案中原电池的电流强度大小，探究经验体会更丰富。又如，在探究钢铁的电化学腐蚀，受课堂时间限制，苏教版选修《化学反应原理》的探究方案是向还原铁粉中均匀混合少量的碳粉，撒入内壁分别用氯化钠溶液和稀醋酸浸润过的两支具支试管，比较导管中水柱的变化和试管中的现象，课堂之外学生可以利用针筒、铁钉、自来水、蒸馏水、不同浓度食盐水、白醋等材料，设计多个不同条件下的对比实验，间隔相同的时间（每天两次）拍照，一段时间后，通过分析对比图片中的实验现象，既能得出钢铁电化学腐蚀中吸氧腐蚀和析氢腐蚀的反应实质，还能直观地体会不同浓度电解质溶液对金属电化学腐蚀速率的影响。随着探究学习时间的延伸和空间的拓展，学生的探究体验将更加深入，从而有效推动探究实践的进行。

（四）创建深度交互课堂，凸显探究的协作与交流

化学探究与信息融合有利于在探究课堂上实现教师与学生、学生与学生之间的深度协作与交流。教师在网络教学平台支持下，课前就能够在线上检阅学生课前导学的完成情况，充分了解学生设计的探究方案，发挥教师在探究教学中的组织、观察、指导、引领作用。比如，教师能够为不同探究小组的研究需要准备实验用品；对不同探究小组的实验方案做出预判，并且在课堂上及时提供帮助和指导，纠正学生的偏差认识，把握好探究的方向和发展水平，避免探究泛化和无序的情况发生；对不同探究小组的实验进行监控并捕捉有意义的探究结果，利用平板拍照上传实验过程，引导学生对不同的探究方案和探究结果进行讨论对比，评价不同探究方案的优劣，做到集思广益和资源共享，让学生亲历不同的探究过程，在冲突和协同中达成共识，获得更加丰富的探究体验，发展学生的创造性思维能力和解决问题的能力。比如，探究钠、镁、铝的金属性强弱，教师根据课前学生反馈的探究方案，批阅了解学生的探究方案，清楚地预估学生可能碰到的困难（如使用PH 计时没有注意到每次更换溶液测试前用蒸馏水清洗干净、直接用金属钠投入氯化镁溶液以期进行金属间的置换反应出现超乎设想的实验现象、如何验证金属铝与水是否发生了化学反应），哪些探究小组实验成功的可能性大等，做到在课堂探究教学中及时为学生提供必要的帮助、答疑解惑、点评，将不同的探究方案和探究结果展示在学习平台，引导学生讨论和评价，总结出科学的探究结论。在师生、生生的深度交互中，促进学生的个性发展和探究能力的共同发展。

（五）反思探究课堂，强化教学诊断

课后，教师可以针对探究教学效果设计相应的问题发布于学习平台，让学生自查反馈，深入了解学生探究学习的效果，为下一步教学做准备。学生可以在课后进入教学平台空间回放探究课堂实录，反思自己的探究过程和探究学习成果，根据老师的问题提示，评估自己的探究思维和实践能力是否得到了发展和提升，同时为下一步的学习做好准备。比如，学习离子反应的类型和发生条件，为了督促学生反思，提升课堂实效，教师可以设计以下问卷调查进行诊断（见表1）。

表1 离子反应课后自查表

教师还可以通过下一题了解学生微粒观的建构水平：如果将10mL0.1mol.L-1的Fe2（SO4）3溶液与10mL 0.1mol.L-1的NaOH 溶液混合，你想到了什么？为下一步教学做好学情诊断。

三、结语

基于现代教育技术的高中化学探究式教学，有效地突破了探究学习的时空限制，为教师的教学提供充足的准备，为学生进行化学探究提供更加丰富的信息资源、探究技术和合作交流平台，使得学科知识更为形象生动，探究活动更为丰富多样，教学评价更为客观具体。但是在实施过程中会受到某些因素的干扰，比如设备陈旧不能及时更新，部分教师对信息技术应用于教学不够重视，有些学生的家庭条件不允许。克服这些干扰因素需要多方面的共同参与，比如学校对设备的及时更新与维护，教师认可信息技术与化学探究式教学融合，做到与时俱进，主动学习，提升现代教育技术水平，收集新信息等。