基于现代信息技术的高校化学教学模式探究

赵爽，龙雨星，闫岩，刘明凯*

(1.江苏师范大学 化学与材料科学学院，江苏 徐州 221116；2.安徽工业大学 化学与化工学院，安徽 马鞍山 243032)

0 引言

随着科学技术的飞速发展，信息技术逐步改变了人们的生活，教育行业同样受到现代信息技术的影响。教育部早在2001 年就颁布了《基础教育课程改革纲要(试行)》，纲要中提出要加快实现现代信息技术的应用，改变师生间的互动方式和课堂教学内容的呈现方式[1]。“十四五”规划时期，教育部围绕建设高质量教育体系的目标也作出了重要部署，其中指明“提高高等教育质量、深化教育改革”这两个层面的要求[2,3]。而基于现代信息技术建构创新有效的教学模式是深化教育改革的前提，同时也为高等教育质量的提升和创新人才的全面成长奠定基础。现代信息技术主要运用计算机和通信技术设计开发软件、系统等，逐步实现对声、形、字、图等信息的获得、处理加工、运行存储、传播使用等功能。信息技术在教育中的应用使得教材多媒化、教学个性化、学习自主化、活动合作化以及环境虚拟化[4]。将现代信息技术与教学相结合，可以充分调动学生的主观能动性，有利于发挥师生的主体作用，进而构建有效课堂、推动师生的共同发展。然而，应有尽有的学习资源也让许多教师感受到了前所未有的压力：学生同样可以利用丰富的网络资源来扩大自己的知识面，他们的疑问大部分都可以在网络上得到解答，因而对老师的依赖感大大降低[5]。因此，每一个教育行业的工作者都应该思考，如何在教育教学中适度地运用现代信息技术，让其更好地辅助于教学过程。

1 传统教学模式的局限性

1.1 学生对理论知识的学习兴趣较低

化学是一门以实验为基础，研究物质的组成、结构、性质及其变化规律的科学。高校学生在中学阶段的学习中，已经掌握了大部分基础的化学反应。在大学阶段的化学教学中，学生将对中学时期简单了解过的化学理论展开深入的学习，由中学化学对各种理论的宏观描述向微观层面逐步递进探究，继而培养高校学生在化学领域内的科研意识和潜能。在此过程中，不乏要接触许多抽象的化学概念及微观反应机理，让学生觉得艰涩难懂，难于快速接受并理解掌握。而一些高校教师的教学方法机械呆板，只想着传授基础知识，忙于让学生尽快了解问题的答案，没有曲折迷离的探索过程，缺乏教学的灵活性，导致课堂缺乏吸引力和感染力。此外，由于高校涉及课程的丰富多样性，化学课堂的教学课时有限，在一些较为复杂的理论知识面前，要使学生在有限的时间内达到良好的教学效果，仅仅使用传统的教学方法往往很难达到教学目的。

1.2 教师无法有效激发学生的创新素养

大学的学习不仅仅是专业的学习，更是一个全方位的成长成才的过程，在更多时候，创新能力甚至比专业知识的学习能力更加具有实践意义。大学生创新素养的提升能够在更深层次上改变他们对世界、对人生、对价值的看法，让高校学生更加科学的、从容地面对当前所发生的一切，从而不断地提升自我改善的能力。因此，高校学生需要具备一定的创造能力和创新思想，才能更好地适应高校课程。而在传统教学模式的课堂中，教师是教学活动的控制者、组织者和评判者，是知识的化身和权威。学生始终处于被动位置，对理论知识只能根据教师的讲授进行吸收，在学习活动中很难有自主性。传统的高校课堂教学主要以教师讲授为主，师生之间基本只有问答互动，形成一种灌输知识式的课堂教学模式，这样的方法对培养学生的创新素养是非常不利的。尤其在讲授一些枯燥的基本原理时，照本宣科的填鸭式教学让学生对化学学科的学习兴趣越来越低并逐渐习惯于被动学习，导致高校学生们发散思维、内化知识、整合信息、自我反思和主动创新的意识越来越弱[6-7]。

2 基于现代信息技术的高校化学教学模式

2.1 问题探究式教学

问题探究式教学主要是指教师在教学过程中，根据教学内容设计适合学生开展探究活动的问题，并根据这个探究问题创设出一个包含问题的情境。该情景要尽可能地方便学生理解，引起学生思考，然后组织学生分组或组织学生自行探究。一个恰当的问题可以迅速激发学生的求知欲，提高学生解决问题的心里期待，调动学生学习的积极性。这种教学方法合理利用了现代信息技术中互联网技术的特点，将丰富多彩的网络资源合理运用到教学中，鼓励学生将互联网用作学习工具的一种。同时帮助大学生们树立一种正确、绿色、健康的网络观念，形成一种对互联网不仅是一个闲暇时消遣娱乐的场所，更是学习时的一种实用性工具的认识。该教学方法的实施主要分成三个步骤，如图1 所示。

图1 问题探究式教学的实施步骤

首先，教师应在前序知识学完、新知识学习开始前，以课外活动的形式组织探究。教师营造出一个问题氛围，在情境中提出问题为新知识作铺垫，让这个问题充分引发学生思考，然后引导学生通过互联网等方式，搜集所需的相关资料。在互联网查找资料过程中，教师要及时跟进学生的探究进度，为学生指明搜索方向。查找到足够的资料后，学生需要根据所收集到的信息进行整理分析，寻找对解决问题有帮助的有效信息，继而尝试解决教师提出的问题。教师应给学生一段时间进行思考探究，鼓励学生利用网络进行资料查找，并即时地对学生查找到的资料进行评价、分析。此外，教师在课堂上可以实时地针对问题与学生展开共同探究，学生可以在收集到有用的信息后直接分享到课堂中，与同学老师一起讨论学习。在难度较高的知识学习结束后，为了帮助学生巩固知识、加深理解，教师可以根据相应的重难点知识提出一系列问题，引导学生在课后进行探究。该探究问题可以围绕巩固课上所学、拓展学生思维或是强化重点知识来进行设计。探究过程中，教师可以为学生提供一些互联网资源供学生参考，也可以引导学生的探究方向来让学生进行自主探究，在学生对相关资料学习探究结束后，教师要鼓励学生针对问题展开思考，并自主地尝试解决问题。

大学化学知识对学生来说具有一定的深度和广度，在高校自主学习的大环境中，学生需要具备针对问题自主探究的能力[8]。这种教学方法合理的利用了互联网技术的优势，将丰富多彩的网络资源运用到教学中，鼓励学生将互联网用作学习工具的一种。此外，与传统的问题探究式教学相比，这种基于现代信息技术的问题探究式教学能更好地保证学生在学习活动中处于学习的中心位置、更充分地调动学生学习的投入度，提高学生在探究过程中对相关知识的关注度，促进其进行有效学习[9]。

2.2 合作讨论式教学

基于现代信息技术的合作讨论式教学，是指让学生通过进行分组探究、小组讨论的形式来实施教学[10]。这种方法较适合在一个板块的知识学习完后或是在复习课时开展，以帮助学生在讨论过程中巩固复习整个板块的学习内容。这种教学方法在实施与教学时主要借助社交软件的组群(如QQ群)或者线上会议软件(如腾讯会议) 等来开展教学活动。例如，在进行有机化学相关内容的教学时，可以灵活运用该方法开展教学，讨论学习流程如下图2 所示。

图2 合作讨论式教学的实施步骤

教师下达讨论任务后各小组的成员首先应分头对问题展开探究，在教师的指导下利用网络资源围绕讨论主题进行搜索以了解相关信息；然后对有用信息进行筛选、整理、分析，继而针对问题进行思考，得出自己的看法。当学生对讨论主题有了自己的看法和理解后，教师应引导各小组的学生自行组织开展小组讨论。在小组讨论环节，学生可以选择使用手机、平板电脑等设备，利用线上会议软件或社交软件的组群功能进行小组讨论。这种讨论形式不受时间地点的限制，小组成员可以在讨论环节发表自己前期探究所得出的观点、想法，在讨论过程中学生之间可以相互提问、大胆质疑，在相互交流、共同思考的过程中得出结论。最后，教师引导学生分享小组讨论的结果，在将结果进行展示时，还可以鼓励学生利用多媒体设备进行展示。

基于现代信息技术的合作讨论式教学需要学生对信息技术操作技能具有一定的掌握度和熟练性。教师在合作讨论式教学中需要发挥好引导作用，为学生创设好问题背景，在设计探究讨论任务时要以达到大纲要求的教学目标为目的，同时该任务要对学生有适当的竞争性和挑战性。目前随着网络信息技术的普及，互联网上的化学学科学习资料随处可见，在网络上搜索资料很容易，但如何判断资料的正确率和可信度并不容易。合作讨论式探究能够提高学生的学习自主性，在强烈探究欲望的驱使下，学生会乐于进行讨论甚至辩论，以兴趣带动学生的学习热情，能使学习效率显著提高。另外，教师要时刻关注学生探究的进度，控制好学生的探究方向，适当地给予帮助。在讨论结果得出后，教师要及时地组织评价流程，对学生的讨论作出总结，并归纳相应的学科知识，强化知识点，巩固学生的知识体系。除了问题式讨论法外，随机式讨论法在高校化学的教学过程中也应大力推广。在教学过程中，根据学生的反应随时调整教学进程。比如学生出现迷惑的表情，证明他们对讲授的内容不能完全理解；再或者学生私下小声讨论时，表明他们对同一个知识点具备不同的认知。这时教师应该暂停教学过程，由学生代表讲出自己的疑惑和问题，留给学生一定的思考和讨论时间，最终由学生给出讨论的最终结论。经过自行探究的过程后，学生对讨论的主题会产生较为明确的看法，有了互联网资料作为理论、数据支撑，学生在讨论环节会更加自信地参与讨论。这种讨论过程并没有耽误教学进度，反而有利于促进学生对重点和难点的理解和掌握；同时合作学习式的教学方法能够有效锻炼学生在学习过程中的思考能力，训练学生的创新思维，在针对探究问题进行的探讨中，小组成员各抒己见，形成了一个良好的思维开发学习环境，提高学生自主学习能力的同时刺激学生主动地建构自己的知识体系。

2.3 模拟实验辅助式教学

实验辅助式教学就是在化学教学过程中，适当地使用化学实验来为教学作辅助，使学生直观地感受到化学实验的现象，进而对相关的概念、理论达到更好的理解。在高校化学教学中，许多概念和理论都是经过大量实验、通过复杂的验证过程得出的。对于一些重要概念和重要理论，仅仅在课堂上展示相关实验过程无法达到很好的教学效果，利用实验辅助法进行教学，能够加深学生对一些理论、概念的理解，也能帮助学生形象地、更容易地掌握一些有难度的理论，使学生在实验的过程中逐渐形成自己的认知。最基本的是在传统教学的基础上，运用教学多媒体技术，展示相关的实验内容，将化学实验以实验演示视频或模拟实验动画的形式展现给学生，强化学生对相关实验现象的表象认知，使其对相关实验产生较为直观的体验，对实验操作、实验过程、实验结果都有一个全面的了解。

此外，数字化模拟实验室也能给化学教学带来不错的教学效果。仅利用多媒体播放实验演示视频来创设实验情景时，学生只通过视觉和听觉来获取相关实验信息，对实验的具体操作无法达到掌握。如果利用数字化模拟实验室进行教学，教师可以随时暂停演示实验的视频来对某一操作或某一现象进行讲解，以确保学生的掌握度和师生间的互动。教师可以一边进行实验操作的讲解，一边提醒学生需要注意的操作要点，在实验进行过程中，教师能够实时掌握实验进行的程度，适时地引导学生观察实验现象，鼓励学生用化学用语描述实验现象，达到对一个化学反应的全面认识。这不仅能够很好地解决因实验条件受限、反应时间过长而无法开展实验课教学的情况，还可以让学生在教师的引导下亲自进行实验，对相关实验的操作步骤达到一定程度的了解，并根据实验的具体操作步骤，结合模拟实验操作亲自完成相关实验。在模拟实验室软件中进行实验后，同样能得到相应的实验数据，学生能够像真实的实验一样，对实验数据进行分析处理，得出实验结论。在引导学生进行模拟实验之前，教师要先为学生介绍清楚模拟实验室中的相关操作流程以及注意事项，通过简单的培训让学生掌握实验的具体操作方法，避免在进行实验的过程中，学生出现因错误操作而导致实验结果产生明显偏差。其次，在进行实验前，教师要先在课堂上进行相关理论知识的详细讲解，确保学生对实验原理、实验操作等达到一定程度的掌握，再根据模拟实验软件的实际情况向学生讲解软件中的操作与实际操作的对应关系，让学生对模拟实验操作达到了解后再开展实验。这样既达到了实验教学的目的，又能很大程度地激发学生的主动性和求知欲。在模拟实验进行过程中，教师应最大程度的把主动权交给学生，让学生自己探索不同实验操作条件下所得出的不同实验现象和结论。最后，模拟实验结束后，教师应及时引导学生反馈信息，总结模拟实验与实际实验操作的异同点，调查学生对于模拟实验的接受度、满意度，并分析模拟实验过程中存在的问题，以便在接下来的教学过程中及时改进。

3 结语

现代信息技术与化学教学的融合改变了课堂的教学模式，快速提高了教师及学生的信息素养。该文将相关的教育学理论与现代信息技术相结合，提出了适合高校化学教学的问题探究式、合作讨论式及实验辅助式三种教学模式。在信息技术的帮助下，学生真正走入教学，融入教学过程，自主地对知识进行探究并建构知识网络；教师在教学中也真正做到合理引导、适时提问、及时总结，成为教学过程的引导者。鉴于现代信息技术的快速发展，教育学者们应紧随步伐，共同探索构建有效课堂，推动师生的共同发展，最终实现我国“教师为辅，学生为主”的教育理念，推动高校化学教学模式的有效变革。