信息技术与初中化学实验教学有效融合探究

［摘 要］文章针对化学实验的科学性、直观性、探究性和操作性很难在课堂教学中充分体现的现实，提出信息技术与初中化学实验教学融合的具体策略：运用动画模拟技术，助力化学微观教学；发挥虚拟技术优势，弥补实验教学的不足；增强实验的可见度，打造高效化学实验课堂；运用数字化实验技术，提升实验教学质量。

［关键词］信息技术；初中化学；实验；应用

［中图分类号］" " G633.8" " " " " " ［文献标识码］" " A" " " " " ［文章编号］" " 1674-6058（2024）24-0008-04

信息技术在教学上的应用，使得教学思想、教学方法、教学手段等发生了深刻的变革。化学实验是初中化学教学的重要内容，也是学生获取化学知识、提高实验技能、培养化学核心素养的平台和重要载体，对于初中化学教学来说，化学实验的重要性不言而喻。教师利用化学实验的教学功能，不仅能激发学生学习化学的兴趣，还能培养学生的科学探究能力，对提高化学教学效果、促进学生全面发展具有积极的推动作用。在实际教学中，受传统教学思想、教学条件、教学方法等因素的限制，化学实验的科学性、直观性、探究性和操作性很难在课堂教学中充分体现。信息化教学模式下的多媒体教学能将文字、图像、视频、动画等多种方式结合起来，使教学内容更加丰富，教学手段也更为灵活。在化学实验教学中合理运用信息技术，对提高教学质量大有裨益。

一、信息技术与初中化学实验教学融合的优势

（一）转变实验教学理念，重视学生的主体性作用

教学理念是教师开展教学活动的主导思想，教学模式、教学方法应服务于教学理念。新课程标准强调，教师要积极转变教学理念，充分体现以学生为本的教学理念，把课堂还给学生，让学生成为课堂的主人。实验是初中化学教学的重要组成部分，精彩而有效的实验是提高课堂效率、激发学生的学习兴趣、减轻学生学业负担的关键因素和有效途径［1］。强化实验教学，重视学生的主体性是提高初中化学教学质量的关键。尽管新课程标准已经提出培养学生核心素养的教学要求，但就当前的情况来看，受传统教学理念的影响，部分教师只注重化学知识的讲授，忽视实验的教学功能。在化学实验课堂中，部分教师往往只向学生简单介绍实验的过程和现象，学生只能采取被动、消极的方式进行学习，很少有独立进行实验的机会。这导致学生无法准确掌握实验操作的要点，严重影响了化学实验教学质量的提高。现代信息技术在教学中的广泛应用，使得传统教学理念发生了改变。将信息技术融入化学实验教学，不仅可以创设以学生为中心、教师为主导的交互式学习环境，还能为教师提供生动、有趣的教学资源和多元化的教学方法，增强实验教学的启发性和趣味性，激发学生的学习热情，让学生主动参与实验探究活动，从而促进学生科学探究能力的全面发展。

（二）创设实验教学情境，提高学生的探究兴趣

学起于思，思源于疑。问题是思维的起点，更是学生科学探究的动力。化学实验是进行科学探究的主要方式，它的功能是其他教学手段无法替代的。在新课程标准理念下，初中化学教学不仅应重视化学实验，而且要注重培养学生的问题意识。化学实验作为验证化学问题与假设的重要途径，需要依托具体的情境展开。教师在初中化学实验教学中要巧妙设计实验教学情境，引导学生在情境中发现问题、提出问题、解决问题，激发学生的探究欲望，达到使学生乐学的目的。从实际情况来看，部分教师创设的实验教学情境缺少广度和深度，很难满足学生的学习需求。这样的实验教学情境不利于学生探究性思维的发展，还会影响实验教学目标的实现。而现代信息技术具有图文并茂、声像俱佳、动静皆宜等特点，对于以形象思维为主的初中生来说具有极强的吸引力。教师要充分发挥信息技术的优势，利用学生已有的学科知识和生活经验创设生动、直观的实验教学情境，提高化学实验教学的趣味性和探究性，最大限度地发挥化学实验的教学功能，从而激发学生的探究兴趣，调动学生学习的积极性，促进学生深度思考，使学生在轻松、愉悦的氛围中积极、主动地参与到实验探究活动中，提升学生的科学探究能力。

（三）优化实验教学方式，提升学生的化学核心素养

实验是最直观的化学教学手段，也是培养学生创新思维的基石。然而，很多化学实验都有一定的危险性，不少教师在进行化学实验教学时，基本上是按照课本上预设的实验方案向学生演示实验操作，很少鼓励学生进行自主实验探究活动。这限制了学生的思维，学生无法体会实验探究过程，无法掌握科学探究方法，只能被动地接受教师灌输的知识。现代教育心理学认为，学生的学习不仅是一个接受知识的过程，而且是一个发现问题、分析问题、解决问题的过程。因此，教师要根据新课程标准的要求和学生的认知特点，创新教学方法，重视学生的探究性学习，并将学生自主探究贯穿于整个实验教学过程中，从而提升学生的化学核心素养。现代信息技术能为教师提供多元化的教学方法，增强教学的趣味性和互动性，提高学生的学习兴趣。在实验教学中，教师可充分运用信息技术环境下的教学资源和工具，围绕实验探究活动主题，创新实验教学方式，同时为学生创设探究性的学习环境，使学生通过实验探究深入理解化学现象和原理，掌握科学探究方法，有效促进化学核心素养全面发展。

二、信息技术与初中化学实验教学融合的实践尝试

（一）运用动画模拟技术，助力化学微观教学

化学是宏观与微观相统一的学科，教师要注重培养学生的微观思维能力，不仅要让学生了解化学反应现象，还要使学生掌握化学反应的微观变化。由于分子、原子等微观粒子是看不见、摸不着的，加之学生的空间想象力和抽象思维能力还不够成熟，学生无法深入理解化学反应的实质，这严重影响到化学实验教学的质量。Flash动画技术通过动画虚拟模型构建化学内部世界，使化学知识更加形象、生动，能细化化学教学过程，提升学生的学习效率［2］。在实验教学中，教师向学生演示化学实验，学生观察实验现象。在学生对化学反应有了宏观认识的基础上，教师再利用Flash动画生动展示化学反应中的微观过程。这种变抽象为形象、化微观为宏观的教学方式，能帮助学生更好地掌握化学反应的实质。

例如，在“水的组成”实验中，教师向学生演示水电解实验，学生通过观察、分析实验现象知道，水是由氢、氧两种元素组成的，但对水电解反应的实质还不是很清楚。这时，教师可以利用Flash动画对水电解实验进行模拟演示，形象、生动地展示水在直流电作用下，水分子分裂成氢原子和氧原子，原子重新结合成氢分子和氧分子的过程，使学生从微观的角度认识水分子的构成，从而提升学生的微观探析能力。可见，教师要灵活运用信息技术，将抽象的微观世界宏观化，提高学生的学习兴趣，这也有利于学生深入理解化学反应的本质，使学生学会从微观的角度去认识化学变化，建立宏观与微观相联系的思维方式。

（二）发挥虚拟技术的优势，弥补实验教学的不足

实验是学生学习化学知识的重要手段，也是培养学生创新思维的载体。在实验教学中，很多化学药品具有易燃性、易爆性、腐蚀性和毒性。为了保证学生的实验安全，不少教师采用播放视频的方式进行实验教学，导致学生缺乏主观感受，严重影响学生对知识的深度理解。而信息技术背景下的虚拟化学实验，较好地弥补了传统实验教学中存在的不足。虚拟化学实验借助虚拟现实、仿真等技术，营造一个虚拟实验环境［3］，让学生亲身体验化学实验，有效地消除了各种真实实验带来的潜在危险，提高了学生的实验效果。因此，对于比较危险的化学实验，教师可借助虚拟仿真技术为学生提供接近真实化学实验的虚拟实验环境，使学生能够在安全的环境下自主进行实验，从而减少学生的操作失误，提高学生的实验技能。

例如，在探究“一氧化碳还原氧化铜”实验中，由于一氧化碳是可燃性气体且有毒，如果让学生大规模地进行分组实验，很容易造成中毒、爆炸等意外事故，而且实验耗时较长，会严重影响实验教学进度。此时，教师可以通过运用虚拟化学实验创建生动、逼真的虚拟实验环境，向学生展示具体实验操作过程及尾气处理措施等，引导学生观察、记录实验现象，分析实验结果从而得出实验结论。学生也可以在虚拟实验环境中自主设计、完成实验，感受实验操作的对错对实验成败的直接影响，从而进一步提升自身的科学探究能力与实验技能。

（三）增强实验的可见度，打造高效化学实验课堂

实验现象是化学反应本质的外在表现，清晰、生动的实验现象对激发学生的探究兴趣、调动学生的学习主动性具有重要作用。学生通过实验现象可以认识物质的性质及其变化规律，进而揭示物质组成的秘密。在化学实验教学中，有许多实验需要借助试管来完成，由于试管小而教室范围较大，不利于全体学生观察实验现象。另外，有些化学实验反应过快或过慢，学生肉眼很难看清整个实验过程，这严重影响了学生对实验的观察、认知和初中化学实验教学质量的提升。教师将现代信息技术与初中化学实验教学巧妙融合，能很好地解决化学实验教学中存在的问题，使实验可视范围更广、清晰度更高、直观性更强。比如，投影技术的应用打破了以往化学实验教学的单纯知识传授形式，使学生由被动接受变成积极主动地观察化学反应现象，通过独立思考对教学中演示的化学实验进行总结［4］。另外，教师运用投影技术放大实验过程和现象，有利于学生全面、准确地认识物质的性质及其变化规律，提升学生的化学核心素养。对于反应过快或过慢、不易观察的化学实验，教师可以采用摄像、剪辑、定格、慢放等方法处理，再现实验教学情境。这不仅能提高化学实验的可见度和时效性，还有助于培养学生敏锐的观察力。

例如，在“探究铁制品锈蚀的条件”实验中，由于铁生锈是一个缓慢氧化的过程，需要的时间较长，学生无法在实验课上观察反应现象。如果教师用语言描述实验现象，学生的学习可能达不到预期效果。这时，教师可以利用摄像、剪辑等技术对实验过程进行加工，使学生在短时间内就能观察到铁发生锈蚀时所产生的各种现象，从而得出准确的实验结论。这样的教学方式不仅能使学生轻松地掌握铁生锈的条件，而且有助于学生加深对铁生锈实验原理的理解，提高化学实验教学的效率和质量。

（四）运用数字化实验技术，提升实验教学的质量

在初中化学实验教学中，许多化学反应发生时伴随有能量变化、产生沉淀、放出气体、颜色改变等明显实验现象，学生习惯于通过观察实验现象判断化学反应是否发生。但对于实验过程中无明显现象的化学实验，学生很难掌握其变化情况，即使教师通过讲解也无法达到理想的教学效果。数字化实验具有实时、直观、准确等优点，可以呈现定量实验结果，有效提高实验的准确度和可信度。教师将数字化实验与传统实验相融合，通过传感器和数据处理系统，能快速将化学变化情况以数据图表的形式直观呈现出来。这不仅实现了实验现象的可视化，而且可以更为精准地向学生呈现定量实验结果，使学生更加准确地了解化学反应过程，有效促进学生对化学知识的深度理解，提升学生的科学探究能力。

例如，在“探究酸碱中和反应”实验中，许多酸、碱溶液发生化学反应没有明显的实验现象，因此学生对中和反应是否发生存有疑惑。在实验教学中，教师主要根据指示剂的颜色变化来判定滴定终点，实验误差较大，且操作过程较为烦琐，学生难以实时掌握混合溶液的酸碱性变化。数字化实验能够帮助学生更加直观地观察实验过程，使学生能从定量的角度描述反应的进行情况。教师将数字化实验应用于中和反应实验教学中，可以将反应过程中的酸碱性强弱变化用数据、图像等直观地展示出来。另外，学生也可以通过温度传感器实时监测混合溶液的温度，准确了解酸与碱发生化学反应的温度变化情况，加深对中和反应的理解。

教学有法，但无定法，贵在得法。信息技术对提升化学实验教学质量、实现化学实验教学目标具有不可替代的作用。在化学实验教学中，教师要合理运用信息技术改进教学方法，优化实验教学模式，这样才能获得与传统实验教学不同的教学效果。作为化学教师，更应意识到信息技术与化学实验教学是相辅相成、互为补充的，不能因过度依赖信息技术而使化学实验教学本末倒置。教师要在新课程标准理念指导下，以化学实验教学目标为出发点，结合学生学情和实验课程内容，合理运用信息化教学手段打造高质量的化学实验课堂。

［" "参" "考" "文" "献" "］

［1］" 潘宁.做学生看得见的化学实验：增强演示实验可视性和有效性的一些探索和尝试［J］.化学教与学，2014（7）：87-89.

［2］" 刘思倩.Flash 3D技术在高中化学教学中的应用优势［J］.广西教育，2016（18）：145，147.

［3］" 姬广友.中学化学NOBOOK虚拟实验教学的探究［J］.教学管理与教育研究，2019（1）：84-85.

［4］" 李冠婧，杨桂芳，杨冬梅.信息技术在初中化学实验教学中的应用［J］.西部素质教育，2019（7）：135，137.

（责任编辑 陈 明）