基于信息技术的高中化学探究式教学研究

徐贺宇

摘  要  基于信息技术的探究式教学在高中化学教学中可以有效突破认知难点，促进学生完善知识结构，落实化学学科核心素养。分析基于信息技术的探究式教学目标和实施现状，运用创新课例阐释高中化学课程中如何设计、实施融合信息技术的探究式教学，为其应用于高中化学教学实际提供理论和实践指导。

关键词  信息技术；高中化学；探究式教学

中图分类号：G633.8    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2023）01-0123-05

0  引言

应试模式下“粉笔+黑板”的传统教学方式知识容量大，但忽略了学生的个体差异和创造能力，导致知识与能力脱节。随着科学技术的飞速发展，信息技术下的教学改革成为教学工作者关注的新焦點[1]。

同时，化学学科注重实验探究与创新精神的培养，探究式教学模式一直是教育工作者探讨的热门话题，但由于化学微观组成难以通过肉眼观察，学生经过探究后对微观本质的理解与输出仍存在困难，而信息技术却能准确感知这些微观变化并将这些信号表征为准确的数字和图线。开展信息技术环境下的探究式教学，深化教育教学改革，提高学生化学学科核心素养和信息素养，满足时代发展需求，必能取得1+1＞2的效果。

1  信息技术与课程整合的内涵与研究现状

整合即不同领域的不同要素相互渗透、互相作用形成一个新的整体，进而发挥最大的效益。2000年美国率先提出“培养信息素养，将数字化内容与各学科课程相整合”[2]。

我国1998年首次提出课程整合概念，1999年正式进入研究阶段。从2004年开始，通过IICT途径提高各学科教学质量与效率成为主要研究方向，由于传统教育观念和条件限制，教学技术与课程整合缺少明确的实施方案，重硬件、轻教学实践的现象较为严重。

关于信息技术与课程整合的概念界定，通常包括南国农教授的“工具说”、李克东教授的“方式说”、何克抗教授的“环境说”[3]，这三种观点都强调了利用信息技术实现教师主导学生主体的教学方式，转变学生学习方式，落实对学生实践能力、创新精神的培养。

2015年以来，手持技术在化学学科教学中的应用得到了诸多关注[4]，而后虚拟实验室也成为一线教师关注的焦点。这些新手段具有便携、灵敏、实时、数据输出直观等优点，且化学学科的电流、电压、气压、电导率、浓度等不易追踪的数据都可以通过手持技术捕捉到，为一线教学创造了新情境，为学生创造了新体验。

在教学模式方面，信息技术与化学课程整合构建的诸多教学模式中，被化学教学研究者广泛关注、创新程度较高且研究时间最长的就是探究式教学。本文也从基于信息技术的高中化学探究式教学为切入点，分析梳理具体的创新教学实例，探寻基于信息技术的化学探究式教学的设计思路与实施方案。

2  基于信息技术的高中化学探究式教学目标和意义

2.1  基于信息技术的高中化学探究式教学目标

2.1.1  创新应用教育教学理论，凸显学科特色

高中化学学习是通过化学反应现象充分挖掘方程式、反应本质的过程，需要培养和提高分析能力、观察力和模型思想。探究式教学使学生从已有知识出发，通过一系列的科学探究过程实现新知识的建构，对高中化学的学习有极大的促进作用，信息技术手段的加入能更好地发挥探究式教学优势，以新颖的知识呈现方式调动学生探究意识。

另外，凭借信息技术手段在教育教学理论的基础上进行教学内容、师生互动、评价方式等教学要素的创新，最大程度优化教学效果。实验是化学教学的重要组成部分，涉及微观概念、微观结构、流程复杂、危险或条件苛刻的实验可以借助信息技术实现，充分体现化学学科特色。

2.1.2  优化教学结构，扩充教学资源

当前，探究式教学已得到了广泛认可，但在具体应用中还存在一些误区与局限性。“为了探究而探究”的现象比较严重，课程设计过于刻板，具体环节依旧是传统教学手段，浪费学生精力，人为造成认知难度。信息技术与课程整合从改进工具、创新教学方式、打造新的教学环境（模式）逐渐递进。特别是近10年，慕课、微课的在线课堂形式，打破了片面强调技术的单向整合观，引发了课程形态、教学模式的深度变革。化学教学要素中加入了“教学媒介”这一重要组分，可以有效地调节教学要素之间的关系，实现教学结构的优化，它与教师、学生、教学内容是相辅相成、互相影响的。

高中化学知识繁多，相似的概念很容易成为学生的易混易错点。近10年来，随着微课技术创新发展，以高中化学知识为基础的创意微课的数量、质量大幅提高，丰富了高中化学教学形式、扩充了高中化学教学资源。

2.1.3  培养具有信息素养的创新型人才

21世纪是信息的时代、是创新的时代。信息技术与化学探究式教学的结合为学生自主探索、资源共享、合作学习提供了理想的平台，调动学生的学习兴趣，推动学生主体的科学教学理念的落实。学生收集、分析、运用有效信息的能力得到充分锻炼，创新实践能力、信息提取能力被有效激发，有助于学生终身学习，为培养适应新时代的创新人才提供保障。

2.2  基于信息技术的探究式教学在高中化学教学中的意义

对学生而言，基于信息技术的化学探究式教学有助于提高信息素养，锻炼学生收集、分析、运用有效信息的能力；促进学生个性化发展，不同程度的学生都可以根据自己的学习能力、兴趣来选择性的深入探究相关知识，接收新知识的速度、进度也不再有统一的限制，真正实现体现学生主体作用；还能培养学生协作沟通能力，小组成员分工合作，有效沟通、集思广益，实现对知识的理解与建构。

对于教师来说，基于信息技术的化学探究式教学有助于促进教师角色转变，采用信息技术与探究式教学相结合的新型教育方式，老师更多的只是引导作用，更大程度发挥学生自身的主观能动性；还有助于促进教师终身学习，激发教学新动力。信息技术与探究式教学的结合，需要教师接收新知识，提前获取大量有关教学内容的情景与信息，更新教学观念、创新教学策略，提高专业水平。

3  基于信息技术的高中化学探究式教学实践

3.1  课例概述

教学课例如表1所示。

3.2  课例评析

如图1所示，本节课的设计思路和实施流程大致包含“导言”“小组任务确定”“小组活动过程与建议”“资源引导”“展示与汇报”“模型构建”“测试与评价”七个环节。本节课通过连锁的核心问题，使学生明确探究任务的同时，渗透进化学思想方法，整堂课探究线、问题线、活动线、思想方法线清晰流畅。

以一张滤纸引发的微博热搜为切入点，通过滤纸灰成分探究的驱动性任务，采取信息技术与探究式学习结合的新方式，加强对学生分析、解决物质转化问题的模型思维的锻炼，落实化学学科核心素养。从教学意义上说，通过本节实验探究活动学生能够自主设计实验方案，并对多个可能方案进行优选，使用信息技术手段优化了学习方式，学生可以从自己的基础出发设计研究方案，充分体现学生“个性”与“主观能动性”，落实化学学科核心素养。另外，对于金属及其化合物之间转化的学习，无论是对化学知识本体的学习，还是人类的生产生活都具有重要的意义。

3.3  学生反馈

课后学生填写了学习评价表，获得的数据统计结果如表2所示。

通过表中数据可知，整体来看，学生对这节信息技术与探究式教学相结合的化学课评价极高、自我收获值总体较高。从课前准备和课堂表现来看，所有学生都提前准备好了材料和工具以小组合作方式完成探究任务，说明学生的求知欲望得到充分激发。从知识方法的掌握情况来看，90%以上的学生认为自己获得了极大的提高，进一步比较发现，学生的知识提升（99.5%）要优于方法上的提高（91.8%），说明学生之前对这种信息技术与探究式教学相结合教学方法的接触频率较低，即平时教师可能不经常使用探究式教学方法，导致学生对科学探究的一般方法和一般步骤比较陌生。从学生的思维发展角度来看，98.7%的学生认为自己开动了脑筋，实现了自己力所能及范围内的创新。

综上所述，本节化学课是充分激发学生潜能、发挥学生主观能动性、培养学生创新思维的成功课例。

4  实施经验与注意事项

4.1  利用信息手段创设真实的探究情境

信息技术与探究式教学相结合的教学模式需要利用信息技术手段使问题简明化、形象化。教师必须深入挖掘教材内容，引导学生提出有探究价值的科学问题，这就要求“导言”部分必须具有真实性、引导性和启发性[5]。

另外创设的情景要尽可能贯穿整节课的探究活动，即围绕情景线设计问题线、知识线、活动线，使整节课脉络清晰、重点突出。学生在结束一系列的探究活动之后能从情境中有所感悟，将所学知识应用于生活实际，甚至能提出新的有探究价值的问题，为学生课下的再学习、再探究、再提高打下基础。

4.2  教师是探究活动的参与者和引导者

在探究式教学中教师不能成为学生学习活动的旁观者，在成立小组、方法指导、整理汇报等环节需要及时引导与点拨。由于学生检索能力和知识结构存在局限性，教师要为学生提供必要的信息资料，做好对各小组的探究学习指导工作，避免学生精力的不必要浪费，提高课堂效率。

教师还要对各小组的探究方案设计进行点评和点拨；在交流汇报环节，教师要点评学生的探究过程和结果，帮助学生找到做得比较好的环节和需要修正的环节，引导学生客观全面地分析、验证探究结论，促进学生逐步树立科学探究意识、提高探究能力。

4.3  充分激发学生的探究潜力和欲望

不同基础的学生探究能力、信息提取能力是有差异的。因此在组建探究性学习小组的过程中，教师应适当均衡、协调小组成员之间的学习能力差距。小组成员的学习基础和能力差异不宜过大，且成员间的优势、性格尽可能做到互补，这样能最大程度保障所有学生找到自己在合作探究中的价值和发力点，最大程度保证全员参与，充分调动学生参与探究活动的积极性。

4.4  不可将真实化学实验完全替换成虚拟实验

虚拟化学实验凭借信息技术呈现，危险性小、操作简单、现象明顯、可复制性强，但是缺乏学生对真实的实验仪器、药品的感性认知。课标中的学生必做实验安全性高、成功率高、现象明显，有助于理解记忆物质的性质。在真实化学实验中，学生对质量、温度、声音、颜色变化的真实感知以及动手能力的提高是虚拟实验无法替代的。必须通过真实化学实验实现学生意志力、科学精神、敏锐观察力、全方位思考能力的培养和锻炼。

5  参考文献

[1] 牛富河.教育信息化2.0视域下信息技术助推教育改革发展进程的思考[J].中国信息技术教育，2021（11）：103-104.

[2] 郭佳佳.信息技术环境下高中数学探究式教学模式研究[D].长春：东北师范大学，2010.

[3] 蔡宝来.信息技术与课程整合研究进展及未来走向[J].课程·教材·教法，2018，38（8）：133-143.

[4] 刘忠慧.基于手持技术的高中化学实验教学研究[D].黑龙江：牡丹江师范学院，2020.

[5] 彭幼芝.基于学科核心素养的高中化学主题式教学模式研究[D].长沙：湖南师范大学，2020.