核心素养背景下高中化学信息化实验教学的思考

陈淑芳

摘 要：随着新课程改革进程的不断深入，高中化学教师愈加重视以提升学生核心素养为中心的教学模式改革，逐渐开始尝试信息化教育，促进学科教学趣味性、综合性发展。而化学实验教学对培养学生学科核心素养有着非常重要的促进作用，教师开展化学信息化实验教学，有利于学生化学学科核心素养的形成，促进实验教学提质增效。本文结合笔者自身多年教学经验，探讨了核心素养背景下高中化学信息化实验教学的思考与实践，以期能够起到抛砖引玉的作用。

关键词：核心素养；信息技术；实验教学；高中化学

化学是高中教育阶段重要教学科目之一，实验教学是化学课程的重要内容，在核心素养背景下，不断创新化学实验教学模式，才能充分激发学生的学习能动性，为培养学生的科学实验意识和实验探究精神打下基础，促进学生核心素养得以有效提升。信息化教学为优化高中化学实验教学提供了新思路，既为实验教学提供了明确的教学目标，又为培养学生学科核心素养指明了方向，教师要重视化学信息化实验的应用，丰富教学内容、增强课堂趣味性，帮助学生形成良好的实验能力，促进高中化学实验教学提质增效。

一、核心素养背景下高中化学实验教学存在的问题

（一）实验教学基础设施不够完备

高中化学实验教学，既需要有硬件实验器材作为支撑，又需要有实验室规章制度作为保障。部分学校教育资金欠缺，没有足够资金购买化学实验器件，不能够为化学实验教学提供充足的基础实验器材。除此以外，部分教师缺乏正确实验器材的维护意识，用完器材后只会对其进行简单清洁工作，导致一些化学实验器材损坏与丢失，教师未能及时上报，器材补充不够及时，最终将会造成化学实验器件缺失问题，不仅影响化学实验教学成效的提升，还不利于学生化学核心素养的培养[1]。

（二）操作不够规范存在安全隐患

大多数化学实验教学，教师都会采取先演示后指导的方式开展实验教学活动。化学教师对实验流程、操作步骤已然熟能生巧，导致教师不能严格要求自身演示实验的操作行为，如果学生观察不够认真，模仿操作就会存在潜在的安全隐患，频繁出现错误性的实验操作，很可能造成不必要的化学实验事故，不利于培养学生严谨的科学实验意识。

（三）化学实验课程设置不够合理

现阶段仍旧存在许多因素影响高中化学实验课程设置的合理性，最为突出的问题在于实验课程安排少。受传统教育观念的影响，高中教师容易忽略实验活动的重要性，过于强调理论知识的讲解，导致实验教学枯燥乏味，不仅会让学生产生抗拒心理，还会增加学生的心理压力。受到多种因素的影响，如教学任务繁重、教学时间不充足、学生学习压力大等因素，使得教师无暇顾及实验教学，导致化学实验课程安排不够科学、合理，化学实验操作课程少，学生实践能力难以得到质的提升，直接影响学生健康全面发展。

（四）学生缺乏化学实验学习激情

受以上几种因素的影响，加之高中实验教学形式的单一化，以及教学难度不断提升，使得部分学生逐渐丧失了对化学实验学习的能动性与自信心。除此之外，教师过于重视对理论知识的讲解，在开展化学实验教学中，部分教师明确要求学生必须依照教材实验步骤或是教师示范步骤进行实验操作，不允许学生有自己的实验想法与设计，限制了学生的创造性，长此以往，学生对化学实验的学习积极性将会大幅度削弱。

现阶段高中化学实验教学中依旧存在许多问题，与化学学科核心素养的培养标准相悖，严重阻碍了学生健康全面发展，然而，具有可塑性强、资源丰富等特点的信息化教学恰巧能够解决这一问题。因此，非常有必要从多方面着手对高中化学信息化实验教学进行深入研究。首先，要明确信息化实验教学优势及信息化实验教学在核心素养背景下的教学价值；其次，要通晓化学信息化实验教学基本应用原则；最后，确定化学信息化实验教学基本应用思路，保证实验教学满足核心素养要求，促进实验教学提质增效。

二、高中化学实验教学中信息化教学的优势

（一）利用计算机模拟实验过程，弥补了以往实验教学的缺陷

模拟实验是信息化实验教学中常用的教学方法。模拟实验具有不受时间、空间、环境等实验条件影响的特点，改变了传统实验教学模式，弥补了以往实验教学的不足，确保了化学实验教学安全性、实效性。化学实验教学中有许多污染环境、危害性大、反应时间长、条件严苛的实验，都可以利用计算机模拟实验过程，确保实验的安全性、时效性，达到良好的教学效果。同时模擬实验的演示实验功能能够长久保存使用过程，能够让学生在反复观看实验中，探索化学实验原理，增强学生化学实验意识[2]。

（二）利用多媒体微观呈现技术，突破了实验教学的重点难点

高中化学实验存在许多实验现象不明显、化学反应声音小、肉眼无法观测到微观化学反应，这些既是实验教学的重点，也实验教学的难点。这时，教学必然需要借助一些现代信息化的教学手段，方能够达到预期的教学效果。利用多媒体微观呈现技术，将肉眼无法观测到的微观现象、不明显的实验现象、化学反应微小的声音都经过放大处理，然后直观地展现出来，不仅有利于深化高中学生对化学实验过程、反映现象的理解，突破教学重难点，还有利于培养学生多维角度分析核心问题、观察实验现象的能力，促进学生宏观辨识与微观探析能力得以提升。

（三）提高化学实验教学的效率，促进了实验教学的改革创新

高中阶段学生学习压力大、学习时间紧迫，难有充沛的精力与时间开展实验操作。信息化实验教学为提升实验教学效率提供了新思路，为促进化学实验教学改革创新提供了技术支持。在实践教学中，通过信息化模拟实验拥有加快实验反应时间，降低实验难度的功效，可以优化耗时长、难度大的高中实验教学，增强课堂教学的趣味性，提高实验课堂教学的时效性，继而有效缓解学生学习压力，提升整体教学成效。

三、核心素养背景下高中化学信息化实验教学的价值

信息化实验教学是迎合核心素养教学发展的必然趋势，是培养学生学科素养的有效途径。在核心素养教学的背景下，应用信息技术开展实验教学可以将复杂、枯燥的实验步骤更加直观形象地呈现给学生，不仅能够有效提升化学实验整体教学成效，还能够将无形化有形，将不明显的实验现象、微观的物质呈现出来，同时还能够将不适合开展的实验变为可能。除此之外，还能拓宽学生的视野，有利于培养学生严谨的科学实验态度，激发学生的创新能力和实践探究能力[3]。

（一）有利于培养学生严谨的科学实验态度

培养学生严谨的科学实验态度是核心素养教学背景下高中化学教师的首要教学任务。演示实验是化学信息化实验教学主要教学方式，是提高科学实验素养有效途径。信息化演示实验思路更清晰、操作步骤更严谨、反应现象更鲜明，在核心素养背景下，利用信息技术进行实验演示对培养学生科学素养有着至关重要的作用。信息化实验教学更加符合化学学科核心素养要求，能够借助演示实验中教师所表现出的实事求是、严谨的科学态度感染学生，提高学生的基本实验技能，有利于形成严谨的科学实验态度。

（二）有利于培养学生优良的实验创新意识

化学学科核心素养是培养学生化学学科能力的导向，是高中化学学科教学的基本要求。信息化实验是依托于互联网信息的一种新兴教学平台，具有资源丰富、可塑性强的特点。在核心素养背景下，借助信息技术手段开展实验教学活动，有助于丰富实验教学内容，有助于教师更好地进行实验，开展实验拓展，促使学生在拓展学习中了解更多的实验思路和方法，启发自身思维，从而增强学生实验创新意识。

（三）有利于培养学生敢于实践探索的精神

著名教育学家夸美纽斯曾言：“兴趣是创造一个欢乐和光明的教育环境的主要途径之一。”要想让实验教学更加符合核心素养教学要求，培养学生实践探索精神，首先要激发学生对化学实验的学习兴趣。在核心素养背景下，开展信息化实验教学不仅能够为高中化学实验教学创设各种情境，提高课堂教学的趣味性，有利于激发学生的实验探究兴趣，还能够为学生提供真实的仿真实验环境，保证了实验的安全性，能够让学生在反复实验中，增强实验操作的自信心，有利于培养敢于实践探索的精神[4]。

四、核心素养背景下化学信息化实验教学原则

信息化教学是一把“双刃剑”，应用得好将能够起到事半功倍的作用，应用不好教学效果将会大大降低。要想让信息化实验教学到达理想的教学效果，必须遵守科学性原则、“二主”原则、目标导向原则，应用要“适时、适量、适度”，课堂要凸显学生为主体、教师为主导的教学地位，教学要服务于教学内容、服从于教学目标，继而可以到达优化高中化学实验教学的目的，促进实验教学提质增效。

（一）科学性原则——适宜、适度、适时

化学信息化实验教学要想得到良好的优化教学效果，必须遵守信息化应用的科学性原则，做到“适宜、适时、适度”。所谓“适宜”是指信息技术应用要符合教学性质、学生的发展规律，宜用则用，不可一刀切。首先，信息化教学必须与教学内容相适应，高中化学中不同章节实验适宜的方式不同，有的适用于模拟操作实验、有的适宜用演示实验。其次，信息化教学必须与教学对象相互适宜，由于不同学生的生活环境与教育环境不同，导致学生的认知能力不同，采用的信息化教学方式要满足不同学生的学习需求。“适度”是指信息技术的使用要适量，不能用模拟实验、视频演示完全替代真正的化学实验。“适时”就是信息化实验内容、实验进程的规划需要适时，选择最有利的时段帮助学生突破重难点，要及时，不能滞后，也不能超前[5]。

（二）“二主”原则——学生为主体、教师为主导

“教与学”是一个整体，要想提高教学成效，必须充分体现“学生为主体、教师为主导”的教学原则。高中化学信息化实验亦是如此，它只是改变了教学手段，并没有改变教学本质，所以，教师为主导、学生为主体是教学工作者开展信息化实验教学必须坚守的基本教学原则。利用信息技术开展实验教学必须要面向学生，把促进学生全面发展作为教学目标，化被动学习为主动学习，最大限度发挥学生的学习主体作用。同时，教师要养成言传身教的习惯，要为信息化实验教学效果与质量负责，利用的信息技术教学手段要具有激发学生能动性与引导学生自主探究的作用，能够为化学实验教学质量与效率得到质的飞跃提供保障，努力为学生营造一个轻松愉悦的高中化学实验教学氛围，让学生以舒适的感觉吸收知识，让实验教学在良好的教学环境中提质增效。

（三）目标导向原则——教学内容、教学目标

开放性强、可塑性强是信息技术最基本的特征，要想真正发挥信息化教学在高中化学实验教学中的价值，必须符合化学学科核心素养的基本教学要求，以“培养学生科学实验素养，提高学生基本实验技能”的实验教学目标为导向，把“信息技术课程的信息素养”作为优化高中实验教学出发点与立足点，才能够让信息技术为我所用，更好地服务于高中化学实验教学内容。

五、核心素养背景下高中化学信息化实验教学的实践应用策略

（一）利用网络投影技术演示实验过程，优化高中化学演示实验教学

投影技术对化学实验教学有着非常重要的影响，特别在化学演示实验教学方面，可以充分发挥信息化实验教学的优势。学生通过高中化学演示实验教学，可以学到不少化学实验基本操作技能以及一些实验细节。高中化学教材中有许多实验现象不易观察的实验，在很大程度上影响演示实验教学效果，而利用投影技术开展信息化演示实验可以有效弥补这些不足。在保证演示实验顺利开展的同时，还能够提高学生实事求是、求真務实的科学素养。

以鲁科版高中化学第一册“研究物质性质的方法与程序”中“金属钠与水的反应实验”为例，教师在进行演示实验过程中，会发现受到教学条件的影响，学生不能全方位多角度地观察金属钠熔成闪亮的小球，浮在水表面快速地四处游动的现象，无法辨别嘶嘶的响声，仅仅只能观察到滴入酚酞溶液后明显的变红现象，无法到达理想的实验教学效果，更别提培养学生的实事求是、求真务实的科学素养了。此时利用计算机投影技术将实验过程、实验现象放大投影到影布上，要严格遵守信息化实验教学科学性原则，及时使用信息技术辅助实验教学。这样不仅能够让学生身临其境地参与实验过程，清晰地观察到实验现象，还能调整投影仪的投射角度，让学生从多角度观察实验现象，有利于提高演示实验的科学性以及学生求真务实的科学素养。

（二）巧用微观呈现技术突破实验难点，强化学生多维度观察能力

高中化学是一门从分子、原子角度研究物质的结构、组成、性质、合成以及变化规律的自然科学学科。微观世界看不见摸不着，仅仅依靠语言的描述，较为抽象难懂，学生难以对化学物质的微观反应产生正确的认知。利用信息技术的微观呈现功能将化学物质的微观反应世界放大，图文并茂地展示出来，既有助于学生对实验反应现象进行清晰直观地观察，更充分地理解微观的本质，又有利于启发学生的思维，从而强化学生多维度观察能力，帮助学生突破实验学习的重难点。

例如，讲解“电解质的电离子反应”中的“氯化钠的导电性实验”过程中，氯化钠晶体的结构模型以及氯化钠溶于水、受热熔解离成能够自由移动的离子过程是本次实验教学的重点，也是教学难点。教师可以利用微观呈现技术将“氯化钠晶体的结构模型以及氯化钠溶于水、受热熔解离成能够自由移动的离子过程”放大处理模拟呈现出来，引导学生通过微观的氯化钠晶体的结构来掌握氯化钠的化学性质，从而帮助学生更好地理解在实验中为什么直接将氯化钠晶体连上直流电小灯不亮，而将氯化钠溶于水与受热熔解的氯化钠连上直流电时小灯亮的实验现象。这种信息化实验教学方式严格遵守了目标导向的教学原则，不仅能够使得信息技术更好地服务于教学内容，帮助教师突破了化学实验的重难点教学任务，还能够使得信息技术更好地服从于实验教学目标，强化学生多维度观察能力。

（三）借助网络仿真技术模拟实验操作，锻炼学生的实验操作能力

提高学生的实验操作能力是高中化学实验教学的最基本的教学任务。通过信息化实验教学来培养学生的化学学科核心素养，教师要侧重对学生操作规范化的指导，加强学生的实验练习，消除学生对化学实验的恐惧心理。借助网络仿真技术开展信息化实验教学，能够有效地锻炼学生的实践操作能力，帮助学生树立实验自信心，促进整体化学实验教学得以有效提升。然而，信息化实验教学要注意其适应性，不能让模拟实验完全代替传统的操作实验，还要严格遵守“二主”原则，毕竟信息化实验教学并没有改变教学的本质，只是优化了教学方法，否则，不仅不能够起到提高实验教学质量的作用，还会事与愿违大大降低整体教学成效。

例如，在讲解鲁科版教材中的“硫酸转化”这节内容中的“浓硫酸与铜的反应实验”过程中，首先，可以将实验过程设置为预习内容，从实验材料的准备、实验操作方法、实验的注意事项、反应方程式以及物质的残留等方面入手，帮助学生更好地理解实验流程；其次，让学生在进行真实的实验操作前，利用仿真软件不断模拟易于出错的实验步骤，促使学生在失败中不断汲取经验。如此一来，可以不断加强学生对相关知识点的理解，促使学生在探究实验、理解实验前提下进行实验仿真操作。这样不仅能够帮助学生树立实验操作的自信心，还能够开阔学生的视野，提高学生的实验操作能力。

（四）运用数据共享技术拓展实验教学，提高学生的实验创新能力

在学科核心素养培养的大背景下，高中化学实验教学的主要目的在于通过提升学生的学习主观能动性，促进学生的实验探究能力和实验创新能力得到质的飞跃。兴趣是提高学生学习积极性的内在驱动力，拓展实验教学资源，开展趣味性的探究实验教学活动，是吸引学生主动参与课堂、自主探究，强化学生的创新意识的有效途径。信息技术的数据共享功能为提高学生创新能力与探究能力提供新思路，为拓展化学实验教学资源提供了技术支持。在开展探究式化学实验教学时，将数据共享技术融入课堂教学，不仅能够增强实验教学的趣味性，促进课堂提质增效，还能够扩充化学实验课堂容量，使得实验演示与实验容量更加直观、全面，有利于启发学生的思维，激发学生的创新意识。

例如，在“从化石燃料中获取有机化合物”教学时，首先，教师可以利用数据共享技术扩展实验教学内容，组织学生上网搜索相关资料，让学生对比相似的实验案例，不仅有助于启发学生思维，激发学生的创新意识，还有利于学生将化学实验探究问题带入生活情境，使得学生更深入地了解化学实验学习的重要性与趣味性。其次，教师还要围绕化学实验操作、实验现象，开展自主探究实验教学活动，培养学生的实验探究意识以及逻辑思维能力。当学生掌握从化石燃料中获取有机化合物的实验技能时，就能够顺理成章地将所学知识引入化学实验操作教学中。这样既能够保证学生对实验过程有更深入的理解，提高学生自主探究实验效率，又能够丰富学生的实验学习内容，有利于提升学生的实验探究能力和实验创新能力。

（五）妙用摄像放像技术优化实验教学，培养学生的科学实验意识

在化学核心素养教学背景下，培养学生的科学实验意识是提高实验教学成效的关键。高中化学教材中有许多实验条件和实验操作要求较为严苛的化学实验，教师不能够很好地把握实验条件的精准性和实验操作的精确性，很可能导致演示实验的失败；还有许多化学实验药品价格昂贵，不能多次进行演示实验和许多危险性高、不利于环保的实验，这些实验对学生的实验操作的严谨性、科学性要求非常高，一旦操作失误，不仅会造成实验失败，还可能会给学生带来危险。利用信息技术的摄像、放像功能将实验操作拍成视频，既能够保证学生的安全，又能够真实再现操作失误造成的危害，有利于培养学生的科学实验意识。

以“氧化还原反应的应用——用MnO2和浓HCl的Cl2制取实验”为例，众所周知，Cl2制取实验较为复杂且有许多注意事项，在实践教学中，教师可以将该实验过程录制成视频，给予学生正确的指导，必要时局部放大操作，用旁白标明操作原因。如，可以在烧瓶标注：不能够直接用酒精加热，要垫上石棉网。接着，教师还可以播放烧瓶直接加热爆炸的相关视频，引起学生重视化学实验操作的规范性，增强学生科学实验意识。这样不仅能够让学生清晰直观地观察实验过程，提高学生实验操作的规范性，培养学生严谨的科学实验意识，还避免了Cl2的毒性以及操作失误带来的危害，有效保障学生的安全。

结束语

总而言之，信息化教学为高中化学实验教学带来了新的机遇，为培养学生的化学学科核心素养提供新思路。在核心素养背景下，教师要学会根据教学内容，以化学学科核心素养为导向，加强化学信息化实验教学，培养学生实验探究能力和多维度观察能力，增强学生的实验创新意識和科学实验意识，实现学生全面发展。

参考文献

[1]许丽莉.探析核心素养导向下的高中化学实验教学策略[J].华夏教师，2022（23）：88-90.

[2]颜少明.信息技术整合高中化学实验教学的有效路径探寻[J].高考，2022（4）：123-125.

[3]王君.核心素养下信息技术与化学教学融合研究[J].天津教育，2022（4）：38-39.

[4]何锦红.高中化学核心素养与信息技术的融合分析[J].考试周刊，2020（33）：129-130.

[5]张有新.学科核心素养导向下高中化学实验教学实践探究[J].新课程研究，2022（23）：117-119.

本文系福建省教育科学“十四五”规划2022年度课题“核心素养视域下教育信息化2.0在中学化学实验教学的运用研究”（课题立项批准号：FJJKZX22-406）阶段性研究成果。