高中化學(xué)實驗教學(xué)中信息技術(shù)的應(yīng)用策略研究

摘要：高中化學(xué)是以實驗作為基礎(chǔ)的一門課程，其中實驗內(nèi)容占據(jù)很大一部分，高中化學(xué)實驗教學(xué)取得好的效果，能夠提升整體教學(xué)效果。本文以魯科版高中化學(xué)實驗為例，探討在數(shù)字化時代，信息技術(shù)為高中化學(xué)實驗教學(xué)起到的重要性，并且探討了信息技術(shù)用在化學(xué)實驗中的策略，利用信息技術(shù)豐富高中化學(xué)實驗資源庫、展示化學(xué)實驗結(jié)果的實際應(yīng)用、引導(dǎo)學(xué)生體驗虛擬化學(xué)實驗過程、利用信息技術(shù)繪制化學(xué)實驗知識的思維導(dǎo)圖，運用信息技術(shù)手段提高化學(xué)實驗教學(xué)的效果。關(guān)鍵詞：高中化學(xué)；實驗教學(xué)；信息技術(shù)；應(yīng)用策略高中化學(xué)實驗教學(xué)運用信息技術(shù)已經(jīng)是一種常見的教學(xué)方式，運用信息技術(shù)不僅能夠解決在以往化學(xué)實驗教學(xué)中受到設(shè)備、時間等的局限，更能夠大幅度提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，信息技術(shù)以更加生動、直觀的方式展現(xiàn)了化學(xué)實驗的奧秘，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。通過引進多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，教師可以構(gòu)建出一個高效、互動的化學(xué)課堂，能夠?qū)⒊橄蟮幕瘜W(xué)反應(yīng)等知識以直觀、形象的方式展現(xiàn)給學(xué)生，有助于學(xué)生更好地理解和掌握?，F(xiàn)代信息技術(shù)的運用也使得學(xué)生的學(xué)習(xí)過程更加高效，通過在線平臺、虛擬實驗室等工具，學(xué)生可以隨時隨地進行實驗探索，與教師和同學(xué)進行互動交流，從而加深對化學(xué)知識的理解和應(yīng)用。因此，教師應(yīng)該積極擁抱現(xiàn)代信息技術(shù)，不斷探索和創(chuàng)新教學(xué)方式，以更好地滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，培養(yǎng)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。通過信息技術(shù)與化學(xué)實驗的深度融合，我們可以為高中化學(xué)教學(xué)注入新的活力，推動教育的持續(xù)發(fā)展和進步。一、高中化學(xué)實驗教學(xué)應(yīng)用信息技術(shù)的重要性（一）模擬實驗教學(xué)環(huán)境高中化學(xué)實驗過程受到的限制因素很多，諸如學(xué)校設(shè)備、實驗環(huán)境、條件支持等，因為化學(xué)實驗需要很強的專業(yè)性，也需要特定的實驗條件以及實驗設(shè)備，比如有些需要密閉空間，有些需要真空，有些需要加熱、加壓，這些條件有些學(xué)校難以滿足。其次，許多化學(xué)的反應(yīng)變化要受到多種因素的影響，如溫度、濕度和特定的反應(yīng)條件，這些條件需要長時間的準備和調(diào)整，難以隨時在課堂上進行展示。最后，因為高中化學(xué)實驗存在著一定的危險性，所以有些實驗并不適合在日常教學(xué)中進行，避免對學(xué)生造成健康的威脅。鑒于上述種種因素，學(xué)生對化學(xué)實驗的接觸和體驗受到了一定的限制，無法全面了解和掌握化學(xué)知識。信息技術(shù)的引入為化學(xué)實驗教學(xué)提供了新的解決方案。通過互聯(lián)網(wǎng)和先進的模擬軟件，我們可以創(chuàng)建出逼真的虛擬化學(xué)實驗環(huán)境，學(xué)生在虛擬實驗環(huán)境中進行化學(xué)實驗，無論是設(shè)備的選擇、實驗參數(shù)的調(diào)整，以及化學(xué)條件等的設(shè)定，都可以在虛擬實驗室通過計算機進行操作，就能模擬出復(fù)雜的化學(xué)實驗過程，讓學(xué)生在沒有實際危險的情況下，充分體驗和學(xué)習(xí)化學(xué)實驗。信息技術(shù)在化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用不僅解決了傳統(tǒng)實驗教學(xué)中的種種限制，還能夠為學(xué)生的實驗操作提供一個安全、便捷、富有趣味性的體驗，能夠幫助學(xué)生深入地理解和掌握化學(xué)知識，提高學(xué)習(xí)效果[1]。（二）展示化學(xué)實驗過程由于學(xué)?；瘜W(xué)實驗器材的限制，讓每位學(xué)生都能實際動手操作成為一個困難，這無疑影響了高中化學(xué)實驗教學(xué)的效果；再者，化學(xué)實驗的現(xiàn)象往往是短暫的，稍不注意就可能錯過重要的實驗變化；從學(xué)生角度分析，他們的化學(xué)知識以及化學(xué)操作能力有差異，這些也是導(dǎo)致實驗結(jié)果存在差異甚至失敗的原因，從而影響學(xué)生對正確化學(xué)知識的獲取和掌握；高中化學(xué)作為一門實驗導(dǎo)向的學(xué)科，雖然其實踐性對學(xué)生來說至關(guān)重要，但某些實驗的確存在潛在的風(fēng)險，如產(chǎn)生有害氣體可能對環(huán)境和學(xué)生健康造成不良影響。為了克服這些限制，信息技術(shù)的應(yīng)用成為一種創(chuàng)新且高效的教學(xué)方法。通過利用信息技術(shù)，教師可以安全地展示化學(xué)實驗過程，學(xué)生無需親自操作即可深入了解實驗細節(jié)，通過信息技術(shù)教師可以將自己的實驗操作或化學(xué)實驗現(xiàn)象通過多媒體等設(shè)備展示給學(xué)生，保證每位同學(xué)都能夠觀察清晰實驗細節(jié)；教師還能夠利用錄制和播放功能，學(xué)生可以在課后對實驗內(nèi)容進行回顧；教師還可以利用信息技術(shù)展示學(xué)生的優(yōu)秀實驗操作，并通過調(diào)整播放速度或自由選擇播放片段，使學(xué)生能夠從多個角度深入理解和掌握化學(xué)實驗；教師可以利用信息技術(shù)將化學(xué)實驗關(guān)鍵地方進行放大處理，讓學(xué)生有更加直觀地感受。這種利用信息技術(shù)的教學(xué)方式，無疑為高中化學(xué)實驗教學(xué)提供了更多的可能性和便利性。（三）優(yōu)化實驗教學(xué)效果在數(shù)字化教育的時代中，教學(xué)資源的豐富和教學(xué)手段的多樣化為學(xué)生提供了前所未有的學(xué)習(xí)機會，特別是對于那些對化學(xué)學(xué)習(xí)和化學(xué)實驗有著濃厚興趣的學(xué)生，現(xiàn)有的教學(xué)資源可能難以滿足他們深度學(xué)習(xí)需求。另一方面，對于那些化學(xué)基礎(chǔ)較為薄弱的學(xué)生，他們可能需要定期評估自己的知識水平，以確保與正常教學(xué)進度保持一致[2]。信息技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用為學(xué)生帶來了全新的學(xué)習(xí)體驗。它鼓勵學(xué)生通過自我反思、團隊合作和化學(xué)實踐活動，與化學(xué)這門學(xué)科進行深度互動，信息技術(shù)還極大地豐富了教學(xué)內(nèi)容，使得教師在有限的時間內(nèi)能夠傳授更多的知識，信息技術(shù)更是能夠直觀地展示大量的習(xí)題，不僅增強了課堂的互動性，還提高了教學(xué)的整體效果。信息技術(shù)也為學(xué)生提供更多的實踐機會，當(dāng)學(xué)生遇到學(xué)習(xí)難題時，教師可以通過多媒體技術(shù)進行即時的演示和解答，這不僅節(jié)省了教學(xué)時間，還提高了教學(xué)效率，使得學(xué)習(xí)過程更加高效和便捷。二、信息技術(shù)在高中化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用策略（一）創(chuàng)建高中化學(xué)實驗研究教學(xué)資源庫傳統(tǒng)的高中化學(xué)教學(xué)方式存在著資源共享的局限，往往限制了教學(xué)效率的提升和科研教學(xué)的深入融合，借助現(xiàn)代信息技術(shù)可以豐富高中化學(xué)實驗的資源庫，可以顯著優(yōu)化教學(xué)效果，推動教學(xué)科研資源的共享與互通[3]。在化學(xué)教學(xué)研究領(lǐng)域，教師能夠利用多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，構(gòu)建一個內(nèi)容豐富的化學(xué)資源庫，這個資源庫不僅極大地方便了學(xué)生的學(xué)習(xí)，使他們能夠隨時獲取所需資源，還促進了知識的快速流通和共享。以魯科版高中化學(xué)必修2中的“海帶提碘與海水提溴”實驗教學(xué)為例，教師可以通過網(wǎng)絡(luò)平臺豐富高中化學(xué)實驗資源庫，學(xué)生能夠不受時間、地點限制進行觀看、學(xué)習(xí)，這種教學(xué)方式不僅為學(xué)生提供了更加靈活的學(xué)習(xí)空間，還加強了師生之間的在線互動和溝通。教師更可以利用信息技術(shù)搭建的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺與學(xué)生進行交流，為學(xué)生答疑解惑，幫助學(xué)生更好地理解和掌握化學(xué)知識。學(xué)校也可以采取具有激勵性的措施鼓勵學(xué)生參與到化學(xué)實驗資源庫的建設(shè)當(dāng)中，學(xué)生的參與不僅能夠為資源庫增添新的內(nèi)容，還能夠培養(yǎng)他們的團隊合作和創(chuàng)新能力。在日常教學(xué)中，教師可以利用信息技術(shù)將化學(xué)實驗有關(guān)的資料上傳到資源庫中，方便學(xué)生日后進行復(fù)習(xí)，學(xué)生能充分利用課上和課下的時間，提高化學(xué)學(xué)習(xí)的效率和質(zhì)量。（二）展示高中化學(xué)實驗成果的實際應(yīng)用化學(xué)是一門具有很強適用性的學(xué)科，學(xué)生在實驗教學(xué)中體會到化學(xué)在現(xiàn)實的實際應(yīng)用意義，才能夠激發(fā)學(xué)生化學(xué)的學(xué)習(xí)欲望，教師可以利用信息技術(shù)將化學(xué)的實際應(yīng)用成果展示給學(xué)生，從而顯著提高教學(xué)質(zhì)量。在魯科版高中化學(xué)必修2中，“研究車用燃料及安全氣囊”這一課題提供了一個極佳的機會，讓學(xué)生通過化學(xué)反應(yīng)解決實際問題，并在此過程中利用信息技術(shù)來展示實驗過程與實驗結(jié)果[4]。首先，利用信息技術(shù)展示化學(xué)實驗的過程，我們可以采取動畫模擬的方法，對于車用燃料的燃燒過程，詳細展示燃料分子與氧氣分子的結(jié)合、化學(xué)鍵的斷裂與形成、能量的釋放等微觀過程。之后用視頻演示安全氣囊的充氣過程，展示碰撞發(fā)生時傳感器如何感知沖擊、如何觸發(fā)氣體發(fā)生器、如何使氣囊在極短時間內(nèi)充氣等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，這種動態(tài)展示可以讓學(xué)生更加直觀地了解安全氣囊的工作原理。如果有條件，教師還可以利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，為學(xué)生提供一個沉浸式的實驗環(huán)境，學(xué)生可以戴上VR眼鏡，仿佛置身于實驗現(xiàn)場，親手操作實驗設(shè)備，觀察實驗現(xiàn)象，這種體驗將極大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與度。其次，利用信息技術(shù)展示實驗結(jié)果。要將實驗數(shù)據(jù)可視化，對于車用燃料燃燒實驗的結(jié)果，教師可以通過圖表、表格等形式將數(shù)據(jù)可視化，例如，可以繪制不同燃料燃燒時溫度、壓力、能量釋放等參數(shù)隨時間變化的曲線圖，讓學(xué)生更加直觀地了解不同燃料的燃燒特性。教師可以利用網(wǎng)絡(luò)平臺（如學(xué)校網(wǎng)站、教學(xué)平臺等）將實驗結(jié)果進行分享，學(xué)生也可以將自己的實驗報告、數(shù)據(jù)分析、結(jié)論等上傳到平臺上，與其他同學(xué)和教師進行交流討論，能夠拓寬學(xué)生的視野和思路。最后，要結(jié)合實驗結(jié)果在問題解決中的運用。通過展示實驗過程和結(jié)果，教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考如何利用化學(xué)反應(yīng)解決實際問題，例如，在車用燃料方面，可以探討如何開發(fā)更加環(huán)保、高效的新型燃料；在安全氣囊方面，可以研究如何改進氣體發(fā)生器的設(shè)計以提高其安全性和可靠性。教師鼓勵學(xué)生將所學(xué)知識應(yīng)用到實際生活中去，例如，在選擇汽車時可以考慮其使用的燃料類型及其對環(huán)境的影響；在駕駛過程中可以注意安全駕駛以減少碰撞事故的發(fā)生等。將化學(xué)實驗結(jié)果的應(yīng)用給學(xué)生展示，能夠加深學(xué)生對化學(xué)知識掌握的程度，還能夠培養(yǎng)學(xué)生社會責(zé)任感[5]。（三）引導(dǎo)學(xué)生體驗化學(xué)實驗過程在高中化學(xué)的教學(xué)過程中，實驗教學(xué)一直被視為培養(yǎng)學(xué)生實際操作能力和深入理解化學(xué)知識的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。然而，傳統(tǒng)的化學(xué)實驗教學(xué)方法在實際操作中常常面臨一些難以克服的問題，比如有些化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象并不是很明顯，還有的反應(yīng)時間較長，更具有危險性的化學(xué)實驗，這些問題不僅影響了實驗教學(xué)的效果，還可能對學(xué)生的安全構(gòu)成威脅。為了克服這些問題，我們可以利用多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來輔助實驗教學(xué)，以“揭秘索爾維制堿法與侯氏制堿法”為例進行詳細說明。以魯科版高中化學(xué)選擇性必修1中“揭秘索爾維制堿法與侯氏制堿法”的化學(xué)實驗為例，索爾維制堿法和侯氏制堿法涉及一些危險物質(zhì)和反應(yīng)過程，對實驗環(huán)境和操作要求較高，可能對學(xué)生的安全構(gòu)成威脅。除此之外，由于實驗條件限制，學(xué)生在實驗中可能無法清晰地觀察到某些重要的化學(xué)現(xiàn)象，某些反應(yīng)過程需要較長的時間才能完成，這在有限的教學(xué)時間內(nèi)是無法完成的。為了解決上述難點，我們可以利用信息技術(shù)來輔助實驗教學(xué)。我們模擬一個真實的實驗環(huán)境，利用虛擬實驗軟件模擬真實的實驗環(huán)境，包括實驗室設(shè)備、反應(yīng)容器、溫度控制等，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中獲得真實的實驗體驗。更重要的是讓學(xué)生進行交互式操作，學(xué)生可以通過鼠標(biāo)或鍵盤在虛擬實驗軟件中進行實驗操作，如添加反應(yīng)物、調(diào)整溫度等，觀察并記錄實驗結(jié)果。如果同學(xué)在實驗過程中有錯誤的操作，可以利用信息技術(shù)進行提示與反饋，幫助學(xué)生在實驗過程中及時糾正錯誤，加深對實驗原理和操作技巧的理解。信息技術(shù)的應(yīng)用為解決傳統(tǒng)化學(xué)實驗教學(xué)中的問題提供了新的思路和方法[6]。（四）利用信息技術(shù)繪制化學(xué)實驗思維導(dǎo)圖高中化學(xué)教科書涵蓋了廣泛而復(fù)雜的知識體系，特別是在魯科版高中化學(xué)教材中，實驗知識尤為豐富和多樣，為了幫助學(xué)生有效梳理和掌握知識脈絡(luò)，教師可利用多媒體教學(xué)工具的強大展示功能，使知識更加清晰和有條理。教師可以在教學(xué)過程中利用思維導(dǎo)圖對化學(xué)知識進行框架搭建，這個思維導(dǎo)圖既可以包括與化學(xué)實驗相關(guān)的知識內(nèi)容，也可以是化學(xué)實驗之間的聯(lián)系與區(qū)別，幫助學(xué)生掌握化學(xué)實驗核心知識。通過利用信息技術(shù)，如思維導(dǎo)圖繪制軟件可以幫助學(xué)生形成知識網(wǎng)絡(luò)。以化學(xué)實驗基本方法為例，教師可以通過思維導(dǎo)圖的形式，將各種實驗方法之間的聯(lián)系和區(qū)別進行展示，使學(xué)生能夠更好地掌握和應(yīng)用這些實驗方法，提高實驗操作的準確性和效率。這樣的設(shè)計有助于學(xué)生直觀地理解各個實驗?zāi)K之間的內(nèi)在聯(lián)系，形成系統(tǒng)化的知識體系。教師鼓勵學(xué)生將自己的思維導(dǎo)圖進行展示，并且根據(jù)學(xué)生自己繪制的思維導(dǎo)圖進行查缺補漏，靈活調(diào)整和補充知識脈絡(luò)，這樣不僅可以確?；瘜W(xué)知識更加條理清晰，還能使學(xué)生更好地理解和吸收知識，提高他們掌握化學(xué)知識的熟練程度。除此之外，教師還