信息化教学改革背景下高中化学教学策略分析

刘芳

摘 要：随着“互联网+”技术、人工智能技术等的迅速发展，在高中不同学科课程的教学过程中，也开始引入CCITIAS（互动分析编码）系统、交互式电子白板技术等，对现有的教师课堂“灌输式”教学方式做出革新，带动化学课程教育模式、化学实验操作的网络化发展。基于此，针对当下高中化学课程面临的教学内容、教学方式、实践与互动模式、教学评价等的不足，在多媒体软件、PowerPoint课件网络教学手段的基础上，大力实施交互式电子白板的网络线上教育，并依托CCITIAS系統，对每节课的教育主题、问题情境导入、教师演示、学生提问与实验的执行流程，进行CCITIAS的编码与表述，以实现化学课程教学的信息化发展。

关键词：信息化;高中化学;交互式电子白板;教学策略

从高中化学学科的数字化教学角度着手，推动“互联网+化学教育”的新课标改革进程，依托交互式电子白板、多媒体技术，创设符合学生认知的教学情境、网络教学内容、线上实践与交互教育方式，并运用CCITIAS系统，进行课堂教学流程的统计与记录、执行管理，提升化学课堂教学的效率及教育信息化水平。

一、高中化学课程教学中引入信息化技术的重要意义

（一）明确化学教学的核心问题、人才培养目标

高中化学课程教学的重点问题，在于对各种化学物质的物理性质、化学性质、化学反应等内容，进行全面客观的讲解、探究、问题解决[1]。而将交互式电子白板技术、多媒体技术，以及慕课（MOOC）、微课、翻转课堂、SPOC（小规模限制性在线课程）等网络在线教育技术，引入化学课程教学内容、教学方式的组织流程中，可定位与聚焦化学基础理论、实践教学内容的重难点，通过网络化教学的组织设置模式，在线上平台向学生演示化学物质、实验执行流程，解决不同地区教学硬件、化学实验活动实施的困难。

另一方面，网络信息技术、在线教育技术应用到化学课程中，可进一步明确教师的教学任务、化学人才培养目标，由教师按照教材大纲、教学任务、综合素质人才培养的要求，进行化学基础理论知识、实验实践流程的组织与教育，使信息技术贯穿于整个化学课的流程之中，来保证化学实验教育、人才培养的质量。

（二）改进与创新化学课程的教学内容、教学方式

化学学科教学的网络化发展，主要着重于教学内容搜集与整合、教学模式创新的网络化，而CCITIAS系统，作为一种不同类别教育资源的采集、分类与整理技术，可对原有以教材内容为主的教育资源讲解，进行教学内容的增加与完善。如CCITIAS系统可根据不同的化学单元，对教师课堂讲授内容、化学实验执行流程，进行编码、统计与分析，以表征每节课需要讲述的化学教学信息，为教师的化学课堂教学内容搜集提供支持。

同时借助交互式电子白板技术、多媒体技术、网络在线教育技术，可创新化学课程的教学模式，通过利用电子白板技术，进行化学基础知识、问题导向教学情境、在线视频内容、实验与实践教育的组织设置，能够创新化学教材讲解、板书教学、化学反应实验、化学模型展示的执行流程，加强师生之间的线上交流、问题探究与解决，从而深化学生对化学理论、化学实验的认知、理解和应用能力[2]。

二、高中化学课程教学中使用的信息化技术

（一）CCITIAS编码分类技术

CCITIAS系统作为化学课堂的互动分析系统，其主要根据化学课堂中的教师教学、学生学习行为，进行多种信息资源的采集、分类、整理与展示呈现，因而属于一种化学课堂教学流程的统计与记录、执行管理技术。

在化学课程教学的编码分类工作执行方面，通常借助网络监控摄像头、编码分类技术，采集化学课程内的教师教学行为、学生学习行为信息，每3秒执行一次信息采集的取样，随后对采集到的取样进行量化、编码，每节课大约有800～1000个采样数据信息，可参与CCITIAS系统的编码执行与分类。

通常情况下将化学课堂教学的信息表征分为教师教学行为、学生学习行为、多媒体技术、化学实验等类别[3]。其中教师教学行为的编码为1、2、3、4……分别对应问题导向情境、教学内容讲授、引导与指导教学、教学反思与评价等信息表征，四个表征所对应的教学内容分别为“针对教材大纲与任务，学生学习状况的情境创设”“基础化学理论，实践教学内容的讲解”“以教师的经验引导学生探究，解答问题”……

学生学习行为的编码为5、6、7，分别对应自主学习、化学问题提问、化学问题交流与探究等信息表征，三个表征所对应的学习内容分别为“（对编码2的反应）自主参与化学理论，实践学习”“（对编码3的反应）提出问题的疑问，想法或见解”“学生与教师、同学的问题交流讨论”。

多媒体技术、化学实验的编码分别为8、9、10，11、12、13……分别对应“交互式电子白板演示”“学生参与网络技术交互”“观看教师板书演示”“教师化学实验演示”“学生化学实验操作”“观看教师的实验演示”等信息表征。

（二）交互式电子白板的网络线上教学技术

交互式电子白板主要包括网络计算机、电子白板、投影仪、红外感应装置、专用应用程序等组成结构，用户可以利用特定的定位笔代替鼠标，进行白板中的应用程序点击运行，以及化学课程内容的编辑、注释、展示、讲解与保存。

因此，从交互式电子白板的实现方式来看，其属于线下课堂讲授模式，与慕课、微课等网络在线教育方式的结合体，既可以为学生提供线下课堂的化学物质性质、化学实验展示与讲解，也可以在网络线上平台、专用应用程序中，与学生进行化学基础理论、化学实验操作、疑难问题的互动交流。

如交互式电子白板的应用软件中，包含用户登录、教学资源编辑、文本或图形图像信息修改、白板书写操作、重要内容标识、疑难问题提示、文件信息传输、教学暂停与恢复等功能模块。教师可利用交互式电子白板软件主界面上，存在多种基本化学概念、化学反应、化学实验的操作模块，开展多种教育资源的搜集、筛选、整合与讲解，在网络线上平台向学生演示不同化学问题、化学实验操作的整个实现流程，保证学生的化学课前、课堂与课后学习[4]。

三、信息化教学改革背景下高中化学课程教学的网络化发展策略研究

在高中化学课程的信息化技术教学过程中，本文选取“铝的重要化合物”作为教学课题，以学生的化学思维认知、学习状况为中心，运用CCITIAS系统，以及交互式电子白板、慕课、微课、翻转课堂等网络在线教育技术，对传统课堂“讲授式”教学方案做出改革创新，引导学生深入具体的教学情境中，与教师一道进行课内外教学内容、网络在线演示、实验探究实践、问题观察与思考等学习，有效实现化学知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等的教育教学目标。

（一）CCITIAS系统的课程教学编码与分类

CCITIAS系统引入化学课堂教学资源的编码过程中，主要目的在于教师的课堂教学信息、学生的学习信息、化学实验等资源，进行全方位的取样、编码、转码与整合，得出在某一单元、某一节课的时间范围内，有关教师教学、学生学习、师生交互、化学实验等的基本状况。

按照以上的教师教学行为、学生学习行为、多媒体技术、化学实验等类别，进行化学课程教学信息的编码与分类[5]。以3秒钟为单位时间，做出1个样本的取样与编码，若在3秒钟时间内视频录像机记录有多种行为，则可以将相关的所有信息一一记录，这样教师边进行课堂讲授、板书书写、线上交互教育，CCITIAS编码系统可以边进行样本的编码与记录。每3秒记录一次样本编码数据，则1分钟可记录20个数据，1节课40分钟可记录约800个数据，具体化学课程信息编码与表征的方式如下所示：

编码1：00：00～00：03教师：欢迎大家走进化学的课堂。编码2：00：03～00：06教师：铝作为重要的化合物，与我们的日常生活密切关联。编码3：00：06～00：09教师：今天让我们共同探究铝的重要化合物，编码4：00：09～00：12教师：包括铝的化合物的物理、化学性质、化学反应，编码5：00：12～00：15教师：请看视频。编码6：00：15～00：18教师：网络在线视频播放。

（二）网络化问题导向教学情境的创设

对于铝的重要化合物性质、与酸反应、与碱反应等的知识教学，可以使用交互式电子白板中存在的文本、图片、图像、视频的编辑展示功能，进行问题设疑、视频播放。如，教师先向学生提问：云南鲁甸地震时，解放军先头部队使用浑水煮泡面，但我们知道浑水很不卫生，有什么简单方法可以让浑水变澄清呢？

之后在交互式电子白板中播放视频，救灾官兵用浑水泡面、加药品浑水变澄清。教师继续提问：加进了一种药品，这种药品是什么呢？

随后在交互式电子白板上展示文本信息：明矾，包括明矾的组成成分、主要性质、化学反应方程式等，并对学生提出如下要求：请大家打开必修1教材的第59页，阅读资料卡片，了解铝的重要化合物明矾所具有的重要性质、化学反应情况。

（三）网络化教学内容的搜集与整合

“铝的重要化合物”化学课题的教育活动，通常涉及“氧化铝的性质”“氧化铝与酸、与碱的反应”“氢氧化铝的制备”等要点难点内容。对于“铝的重要化合物”课程的课内外教学资源组织设置，可借助交互式电子白板、慕课、微课、翻转课堂等网络手段，进行铝的氧化物、氢氧化物及重要盐的性质，包括氧化铝白色固体，熔点2050℃，沸点2980℃，难溶于水，易溶于酸性溶液、强碱性溶液;氧化铝与盐酸反应、氧化铝与氢氧化钠反应、氧化铝电解反应的教学内容搜集与整合[6]。

同時，绘制与化学反应、化学实验相关的课程思维导图，以及有关“铝的重要化合物”的选择题、填空题、实验题、应用题等经典习题，在交互式电子白板、网络慕课线上平台中，由教师对学生进行演示和讲解。

（四）网络化教学方式、交互实践模式的创新

“铝的重要化合物”的网络线上课程教学，主要依据教材理论内容、生产生活应用实例，采取多媒体软件、PPT课件的资源整合方式，将多种化学课程理论信息、实验实践信息，制作为以学生为中心的在线教程视频，向学生开展交互式的化学课程内容教学，通常设置教师活动、学生活动、设计意图等的组成模块[7]。

其中教师活动模块包含一系列的文本、图片、图像、视频、音频等教学资源，存在引入、叙述、视频展示、板书、小结的线上教育流程。

如：1.网络慕课引入：通过图片、视频展示，引导学生对铝的化合物、化学反应实验有一个基本认知。

2.电子白板投影叙述：铝元素在自然界主要以化合态存在，那么铝的化合物的酸碱反应有哪些？如何制备氢氧化铝，工业上如何冶炼铝呢？

3.在线视频展示：铝及其重要化合物的知识网络体系、化学实验展示。视频中教师在硫酸铝溶液内滴加氢氧化钠，并引导学生观察实验现象。

4.在交互式电子白板中，教师对化学实验板书。硫酸铝溶液内滴加氢氧化钠，制备氢氧化铝的实验过程中，会出现白色胶状沉淀的现象，这一胶状沉淀为氢氧化铝。而当硫酸铝中加入过量氢氧化钠时，氢氧化铝会发生溶解。

5.由教师引导学生书写化学反应方程式，硫酸铝与氢氧化钠反应，生成氢氧化铝、硫酸钠。并由教师小结，氧化铝、氢氧化铝等化合物，在遇到强酸物质时生成的是铝盐和水，体现它的碱性;遇到强碱物质时生成偏铝酸盐和水，体现它的酸性，因而我们又称它为两性化合物。

（五）网络化学交互式白板课程的教学评价

按照CCITIAS编码系统设置的，化学教师在“铝的重要化合物”的网络线上实验课堂教学中，存在化学课堂实验不同行为的相应编码，其中本节课以3s为单位取样一次，共历时39min 21s，记录700个编码、形成1006个序列。由教师反复观看课堂教学视频，以及对CCITIAS编码系统的取样结果进行分析后，得出网络化学教学模式组织，以及网络在线平台教材讲解、内容板书、化学反应实验、化学模型展示的教学评价结果，用以真实反映在每节课程中教师的信息化教学手段的实施状况，学生在“铝的重要化合物”化学课题学习中的问题讨论、实验参与情况，以保证网络交互式电子白板课程的教育效率、教学质量。

结束语

《普通高中化学课程标准》的新修订版本中，明确提出了各高中学校，应充分重视添置化学实验的硬件装置，以及构建网络信息化的化学资源平台，结合现有的化学教材大纲内容、教学任务要求，进行化学课程教学模式的革新，加快化学课程、信息技术之间的深度融合。因此，利用CCITIAS系统、交互式电子白板技术，以及慕课、微课、翻转课堂、SPOC等的网络在线教育技术，加强化学课教学情境、教学内容、教育方式、交互实践模式的创新与完善，使信息技术发挥更大的教学辅助价值。

参考文献

[1]姜华.“互联网+”背景下信息化教学在高中化学教学中的应用浅析[J].山东化工，2019（20）：202-203.

[2]唐琳，张玲.信息化教学改革背景下高中化学实验创新性研究[J].中国教育技术装备，2018（5）：125-126.

[3]周冠祥.中职语文教师提升信息化教学能力的路径探究[J].林区教学，2020（12）：58-60.

[4]曾婷.供给侧视角下提升中小学教师信息化教学能力的策略[J].信息与电脑（理论版），2020（21）：230-232.

[5]蔡佳诺.以信息化教学为抓手推动中职化学学科发展[J].成才之路，2020（27）：82-83.

[6]马红霞.“互联网+”背景下中职历史信息化教学的相关思考[J].中国新通信，2021（22）：220-221.

[7]杨培州.探究高中化学翻转课堂的有效实施[J].知识文库，2020（20）：141-142.