李楊 姚如富

摘要：隨著科技的發(fā)展，信息技術(shù)與課堂的融合越發(fā)緊密。通過課堂實例發(fā)現(xiàn)，利用信息技術(shù)，將中學(xué)化學(xué)課堂變成智慧課堂，利用信息技術(shù)進行數(shù)據(jù)分析，在數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上二次備課，結(jié)合數(shù)字化實驗定量分析，幫助學(xué)生獲得新的認知。通過案例，驗證了信息技術(shù)與課堂的有效融合有助于促進課堂學(xué)習(xí)、發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，提升信息素養(yǎng)，提高學(xué)習(xí)效率。

關(guān)鍵詞：中學(xué)化學(xué)? 信息技術(shù)融合? 學(xué)科素養(yǎng)? 課堂學(xué)習(xí)? 智慧課堂

教育部在《教育信息化“十三五”規(guī)劃》的通知中指出，堅持促進信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合，依托信息技術(shù)營造信息化教學(xué)環(huán)境，促進教學(xué)理念、教學(xué)模式和教學(xué)內(nèi)容改革，推進信息技術(shù)在日常教學(xué)中的深入、廣泛應(yīng)用，適應(yīng)信息時代對培養(yǎng)高素質(zhì)人才的需求。本文以“高低蠟燭熄滅的探究”為例，探索智慧課堂下，信息技術(shù)與中學(xué)化學(xué)課堂的融合，發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)。

一、教學(xué)背景與教學(xué)流程

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)下，教師的備課素材極為豐富，2020年大規(guī)模在線學(xué)習(xí)的展開，更是將信息技術(shù)與課堂教學(xué)的融合體現(xiàn)得淋漓盡致。各種仿真實驗室、虛擬實驗軟件如“燒杯”等的引入使得學(xué)生的學(xué)習(xí)方式更加多樣化。微課、視頻、模擬動畫的引入增進了學(xué)生對于宏觀實驗現(xiàn)象中微觀本質(zhì)的理解，使課堂教學(xué)形式更加豐富。

本節(jié)課是在學(xué)生進行了簡單的實驗操作，知道氧氣的部分性質(zhì)，知道蠟燭燃燒產(chǎn)生二氧化碳，二氧化碳可以用來滅火的基礎(chǔ)上進行教學(xué)的。通過課前微課，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，把課堂學(xué)習(xí)與信息化技術(shù)相融合，發(fā)展其化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

本節(jié)課用到的信息技術(shù)有智慧課堂、翻轉(zhuǎn)課堂、數(shù)據(jù)分析、微課教學(xué)、數(shù)字化實驗等，有助于提升學(xué)生的信息素養(yǎng)，提高學(xué)習(xí)效率。教學(xué)流程如下：

二、教學(xué)過程和信息技術(shù)融合

（一）課前自主學(xué)習(xí)

課前自主學(xué)習(xí)微課，完成學(xué)習(xí)任務(wù)單后上傳，教師根據(jù)智慧課堂數(shù)據(jù)分析進行二次備課，在課堂通過合作學(xué)習(xí)解決問題。

（二）課前微課

問題4：蠟燭熄滅后，容器內(nèi)還有氧氣剩余嗎？

A.沒有

B.有較少氧氣剩余

C.有較多氧氣剩余

2.根據(jù)數(shù)據(jù)反饋二次備課

教師根據(jù)智慧課堂上收集的數(shù)據(jù)反饋可知，學(xué)生對于蠟燭燃燒需要一定濃度的氧氣這個知識點還不理解。教師分析后認為有以下原因：一是問題3出現(xiàn)不同的結(jié)論是因為微課和生活、學(xué)習(xí)經(jīng)驗都告訴學(xué)生蠟燭燃燒時產(chǎn)生二氧化碳并放熱，導(dǎo)致二氧化碳聚集在靠燒杯上部的位置，且二氧化碳不助燃不可燃，所以高的蠟燭先熄滅，忽視了蠟燭燃燒是需要氧氣的，建構(gòu)了錯誤的觀念;二是問題4學(xué)生認為蠟燭燃燒需要大量的氧氣。因此，教師把物質(zhì)燃燒需要一定濃度的氧氣作為課堂教學(xué)的難點，設(shè)計了合作探究、定性探究實驗分析和定量數(shù)字化實驗分析相結(jié)合的方法，幫助學(xué)生建構(gòu)新的認知。

智慧課堂的使用，讓教師減輕負擔(dān)的同時，通過融合信息技術(shù)，利用數(shù)據(jù)分析進行二次備課，讓課堂教學(xué)更有針對性，提升了課堂效率;學(xué)生通過數(shù)據(jù)反饋，能及時了解其他同學(xué)的觀點，有助于合作交流，提升思維，這是傳統(tǒng)課堂不能做到的。

3.課堂教學(xué)環(huán)節(jié)

（1）環(huán)節(jié)1：合作探究，定性分析倒置燒杯內(nèi)高、低位置二氧化碳的濃度

教學(xué)開始，教師展示學(xué)生自主學(xué)習(xí)后的問題3的反饋，請學(xué)生分組現(xiàn)場實驗，并請不同觀點的小組代表分別交流實驗現(xiàn)象并分析。在此，有的學(xué)生仍然認為是上部的二氧化碳濃度較高，有的學(xué)生認為是上部的氧氣濃度較低。教師并沒有直接點評，而是請學(xué)生結(jié)合微課所學(xué)，利用所給實驗素材，設(shè)計實驗探究二氧化碳在燒杯高、低位置的濃度。學(xué)生交流討論后展示實驗方案，發(fā)展其科學(xué)探究與創(chuàng)新意識的核心素養(yǎng)。學(xué)生實驗時，教師利用同屏技術(shù)，將其中一組學(xué)生的實驗過程投影在大屏幕上，有助于組間交流。通過定性分析實驗結(jié)果初步得知，燒杯上部的二氧化碳濃度較高。聯(lián)系生活實際，了解火場逃生時的正確操作，發(fā)展其科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任的核心素養(yǎng)。

（2）環(huán)節(jié)2：POE（即預(yù)測、觀察、分析）策略，定量分析容器內(nèi)氧氣、二氧化碳的濃度變化

對于第4個問題，教師引入定量分析數(shù)字化實驗，在用飽和碳酸氫鈉溶液液封的容器內(nèi)，放置三支高低不同的蠟燭，利用氧氣濃度和二氧化碳濃度傳感器，采集蠟燭從燃燒到全部熄滅一段時間后的氣體濃度變化數(shù)據(jù)。

在實驗開始前，利用POE教學(xué)策略，引導(dǎo)學(xué)生預(yù)測并繪制容器內(nèi)氧氣、二氧化碳濃度隨時間變化的趨勢圖，學(xué)生繪制后利用智慧課堂拍照上傳，教師展示各組圖示，便于組間交流。

學(xué)生預(yù)測結(jié)束后，教師開始實驗并引導(dǎo)學(xué)生觀察蠟燭熄滅的順序和傳感器上氣體濃度變化的曲線圖。

通過數(shù)字化實驗的定量分析發(fā)現(xiàn)，二氧化碳濃度從0.048%到1.7%，氧氣濃度從19.75%到16.17%，裝置仍然有大量氧氣剩余。

這時教師又引入實驗視頻，將燃著的蠟燭放入混有80%二氧化碳與20%氧氣的集氣瓶中，觀察現(xiàn)象。通過視頻可以看出，蠟燭正常燃燒一會兒后才熄滅。由此學(xué)生得出新的認知：蠟燭熄滅與氧氣濃度不足有關(guān)。

在曲線解釋環(huán)節(jié)，有學(xué)生提出疑問，為什么蠟燭熄滅時，氧氣濃度會上升？此時，教師通過引導(dǎo)學(xué)生觀察裝置，利用小組交流討論，分析得出原因：與傳感器放置位置有關(guān)。

（3）環(huán)節(jié)3：鞏固提升，總結(jié)反思

教師展示兩個選擇題，通過智慧課堂及時了解學(xué)生的知識掌握情況，并請學(xué)生就本節(jié)課所學(xué)進行了反思小結(jié)。

在課堂上，教師利用數(shù)據(jù)分析、同屏共享、智慧課堂、微視頻、數(shù)字化實驗等信息技術(shù)，把定性實驗與定量實驗結(jié)合，幫助學(xué)生展示自己的觀點并及時了解其他同學(xué)的觀點，把握學(xué)生的動態(tài)發(fā)展，更有助于教師主導(dǎo)作用的發(fā)揮，通過及時互動，擴大學(xué)生的參與度，并方便學(xué)生多方收集證據(jù)，建立猜想、結(jié)論和證據(jù)之間的邏輯關(guān)系，發(fā)展其證據(jù)推理與模型認知的學(xué)科核心素養(yǎng)。

三、課堂學(xué)習(xí)與信息技術(shù)融合反思

隨著科技的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)上豐富的教學(xué)資源讓教師的備課素材大大增加，越來越多的教師將信息技術(shù)引入了課堂，如智慧課堂、微課、模擬動畫、仿真實驗室、“燒杯”等，學(xué)生的學(xué)習(xí)方式更加多樣化，交流更加便捷，在一定程度上優(yōu)化了課堂學(xué)習(xí)。但在使用的過程中仍然要嚴格按照課程標準中的要求，結(jié)合學(xué)生的認知發(fā)展規(guī)律和身心發(fā)展特點，合理使用信息技術(shù)，幫助學(xué)生理解抽象的微觀本質(zhì)和復(fù)雜的實驗原理。作為教師，在提升信息技術(shù)能力的同時，要明確信息技術(shù)與課堂融合的目的，充分發(fā)揮信息技術(shù)精準性、及時性等獨特作用，豐富我們的課堂，突出學(xué)生主體地位，充分發(fā)揮信息技術(shù)在培養(yǎng)高素質(zhì)人才上起到的支撐引領(lǐng)作用。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中化學(xué)課程標準（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2020：113.

[2]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育化學(xué)課程標準（2011年版）[M].北京：人民教育出版社，2012：613.

[3]王偉，姚如富，王后雄.基于有效教學(xué)的化學(xué)學(xué)習(xí)心向研究[J].現(xiàn)代中小學(xué)教育，2018，34（07）：51.

[4]王文玉，胡佳，朱金苗，姚如富.信息技術(shù)與中學(xué)化學(xué)教學(xué)整合的模式研究[J].合肥師范學(xué)院學(xué)報，2016，34（06）：127.

[5]李新義，夏建華，蔣蓓蓓.學(xué)科核心素養(yǎng)引領(lǐng)下信息技術(shù)與化學(xué)教學(xué)的融合創(chuàng)新——以“乙烯”教學(xué)為例[J].化學(xué)教學(xué)， 2017（09）：40.

[6]馬善恒，王后雄，劉正宇.中學(xué)化學(xué)手持技術(shù)數(shù)字化實驗研究的演進及展望[J].化學(xué)教育（中英文），2020，41（17）：112.

[7]李楊.淺談如何利用數(shù)字化實驗分析高低蠟燭熄滅順序[J].考試周刊，2020（48）：143.