何大明

［摘 要］有效利用實驗的教育功能培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新精神，是國家人才戰(zhàn)略的關鍵舉措。為發(fā)展學生的化學實驗創(chuàng)新能力，以信息技術支持下的化學實驗教學改革為核心，促使信息技術與化學學科深度融合，變革化學實驗課堂教學結構，優(yōu)化學生化學學習方式，總結化學實驗教學新模式。

［關鍵詞］信息技術；化學實驗；西部地區(qū)；教學變革

［中圖分類號］ ? ?G633.8 ? ? ? ? ? ?［文獻標識碼］ ? ?A ? ? ? ? ?［文章編號］ ? ?1674-6058（2023）03-0038-04

一、問題的提出

傳統(tǒng)的化學實驗教學由于受到各種現(xiàn)實條件的制約，教學方式不是滿堂灌、全堂練，就是畫實驗、背實驗，導致教師教得辛苦，學生學得被動，教學缺乏互動，無法體現(xiàn)促進學生思維發(fā)展的深層價值。2001年課程改革以來，信息技術與課程整合在國內如火如荼地鋪展開來，不斷涌現(xiàn)出新的教學方式。本研究所項目組立足西部地區(qū)普通學校，從2006年開始進行信息技術與化學整合教學的研究與實踐，在積累了一些經驗的基礎上進一步嘗試運用信息技術改革化學實驗課堂，取得了很好的效果。但是在具體踐行“以學生為主體，教師為主導”的信息化課堂教學時，遇到了兩個方面的問題：一是教師缺乏信息化素養(yǎng)和信息化思維，難以引導學生自主探究學習；二是缺乏被認可的、可以借鑒的信息化課堂教學模式，以致信息化課堂教學模式難以大范圍推廣。

為解決上述問題，項目組反復論證、研究，提出了從西部地區(qū)生源實際出發(fā)面向未來確立育人目標。國務院2010年7月頒布的《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》明確指出：“探索現(xiàn)代信息技術與教育的全面深度融合，以信息化引領教育理念和教育模式的創(chuàng)新，充分發(fā)揮教育信息化在教育改革和發(fā)展中的支撐與引領作用?！保?］信息技術引領實驗教學走進一個全新的時代，數字化實驗、仿真實驗室、網絡學習互動平臺、智能工具等為學生開辟了自主合作、交互探究、個性化學習的新天地，更為化學實驗育人的改革帶來了新的機遇。

二、信息技術與化學實驗教學的融合進程

項目組按照“理論研究—構建模型—應用推廣”的思路深入開展信息技術支持下的化學實驗教學變革研究與實踐，歷經15年，主要分為四個階段（見圖1）。

（一）探索階段（2006—2010年）：從信息技術與化學學科整合入手研究課例

2006年，柳州市電教站在全市開展信息化教學活動，成立了柳州市教學課件研究中心組。項目組成員積極參加各種研討活動，反思化學教學存在的問題，展開信息技術支持的教學探索，嘗試用信息技術與化學整合的方式組織課堂教學，提煉了一些優(yōu)質教學案例，確立了研究方向。

（二）形成階段（2010—2015年）：整體提高教師信息化素養(yǎng)，深化化學課堂教學改革

采取區(qū)域聯(lián)動教研，系統(tǒng)培訓柳州市及六縣教師熟悉常用信息化軟件的創(chuàng)新應用，提煉出了信息化課堂教學的思維技巧；關注化學實驗的育人功能，探索出了利用信息技術助推化學實驗教學變革的途徑和方法；每年指導柳州市近百位教師參加信息技術與學科融合教學比賽并獲佳績。

（三）深化階段（2015—2019年）：建構信息技術支持下的化學實驗教學模式

依托10多項課題研究項目，構建了有效變革課堂教學結構的化學實驗教學模式，形成了信息技術與化學實驗教學深度融合的范式。項目組采用“名師展示推進，示范引領教學”的策略面向全國、全區(qū)、柳州市推出了33節(jié)信息技術支持下的化學實驗獲獎課例、100多節(jié)研究課、200多節(jié)微課，并在全區(qū)廣泛開展信息技術支持下的化學實驗教學培訓活動，每年深入兄弟學校指導開展信息化實驗教學，先后與全區(qū)、全市化學專家、同行1000多人次進行交流探討。

（四）推廣階段（2019—2021年）：信息化化學實驗教學的應用推廣

項目組以自治區(qū)級課題“促進學科核心素養(yǎng)發(fā)展的高中化學實驗教學實踐研究”為抓手，選取市區(qū)、縣份、鄉(xiāng)村學校的部分初中、高中學校作為信息化化學實驗教學的實踐單位，開展常態(tài)化應用，并在全區(qū)、全市舉行信息化教學講座50多次，培訓教師7000多人次；依托柳州市“城鄉(xiāng)聯(lián)動，一體發(fā)展”鄉(xiāng)村教師信息技術應用能力提升工程，在西部地區(qū)組織信息技術促進課堂教學研訓活動50多次，形成了“課堂示范—名師說課—培訓點評—提升實踐”的結構化教學研究生態(tài)場，實現(xiàn)學科育人。

項目組成員多次代表廣西參加全國信息技術與學科融合教學現(xiàn)場展示活動，獲專家高度贊賞，進一步促進成果的應用和推廣。

三、信息技術與化學實驗教學的融合成果

（一）提出了信息技術支持下的化學實驗教學模式及其評價新理念

信息技術支持下的化學實驗教學變革的落腳點是變革傳統(tǒng)的課堂教學結構，即將“以教師為中心”的傳統(tǒng)教學結構，改變?yōu)榧饶艹浞职l(fā)揮教師主導作用，又能突出體現(xiàn)學生主體地位的“主導—主體相結合”教學結構［2］。項目構建了能實現(xiàn)化學實驗課堂教學結構變革要求的信息技術支持下的化學實驗教學模式（見圖2）。

教學模式分為三個板塊：一是在課前自主學習環(huán)節(jié)中，教師提前在網絡平臺分享有關學習資料，通過精心設計方案，推送學習任務，引導學生課前學習和思考。二是在實驗探究環(huán)節(jié)中，利用仿真實驗室、微課、視頻等將一些難以觀察的微觀現(xiàn)象或現(xiàn)象不明顯的實驗動態(tài)展示給學生，幫助學生理解實驗原理，提高學生的學習興趣，進而讓學生積極地參與課堂活動。三是在評價與交流環(huán)節(jié)中，利用信息技術記錄和捕捉一些學生學習的過程與結果，并進行數據統(tǒng)計和評價。信息技術由只是輔助教師突破重難點的形象化教學工具，轉變?yōu)榧仁禽o助教師“教”的工具，又是促進學生“學”的認知工具、協(xié)作交流的工具以及情感體驗和內化的工具，實現(xiàn)了課堂教學結構的根本性變革。

同時，還形成了信息技術支持下的學評融合的評價新理念，其評價流程如圖3所示，即依托信息技術發(fā)布驅動性任務，伴隨性采集數據，診斷評價學生的思維水平，將評價的各核心要素融于學習活動中，以學生為主體，鼓勵人人參與展示、人人參與對他人的評價，讓每一位學生都能在評價活動中提升核心素養(yǎng)，在評價反饋中改進學習。要使學評融合理念落地，就要強調學生思維的生成與作品的展示，為此，教師要利用信息技術重構育人環(huán)境，優(yōu)化學與教的方式。

（二）構建了信息技術與化學實驗教學深度融合的范式

從有效變革課堂教學結構的化學實驗教學模型出發(fā)，根據不同的化學實驗教學組織方式，形成了四種信息技術與化學實驗教學深度融合的范式。

1.信息技術支持下的化學驗證性實驗教學范式。課前，教師制作化學實驗資源包，通過網絡平臺發(fā)放給學生自主學習；課中，教師指導學生進行分組實驗，及時糾正學生的錯誤操作，解答學生的疑問，指導學生完成實驗報告等，或根據需要組織學生進行問題討論、實驗成果展示等活動；課后，教師及時對學生的學習情況進行調查，評估教學效果，不斷調整課堂教學的實施方案。（見圖4）

2.信息技術支持下的化學探究性實驗教學范式。借助信息技術環(huán)境，形成以“創(chuàng)設情境→提出問題→自主探究→合作交流→評價反思→應用遷移”為基本流程的化學探究性實驗教學范式（見圖5）。

實驗準備階段：教師利用信息技術創(chuàng)設實驗情境，激發(fā)學生的學習興趣；引導學生了解實驗目的、實驗原理、實驗方法，指導學生組建學習小組。

實驗設計階段：教師提出問題，讓學習小組討論分析，進行實驗假設并形成實驗設計思路。

實驗探究階段：學習小組分工協(xié)作進行實驗探究，并對實驗數據或結果進行分析解釋。教師利用信息設備捕捉學生的實驗探究過程，并通過同屏技術上傳展示。

總結反思階段：學習小組以實驗報告文檔、課件、圖片、視頻等方式通過信息化平臺展示與分享實驗結果，并進行小組間互評和教師點評。

活動應用階段：大數據平臺根據學生能力水平評價形成個性化學習手冊，滿足不同學生的需求。

3.“線上線下”混合式化學實驗教學范式。本教學范式（見圖6）借助信息化平臺，在課堂上進行交互式探究教學，幫助學生在網絡環(huán)境下開展自主合作探究性學習。

準備階段：教師首先根據學生學情制訂本節(jié)課的教學目標，并依據教學目標設計有效的教學活動環(huán)節(jié)；接著依據實驗目的設計相關微課，可以在課前、課中以及課后使用，以幫助學生完成基礎知識儲備、知識拓展、小節(jié)歸納；最后選擇合適的教學軟件或平臺進行課堂教學，例如預習階段可以使用“美篇”“PPT”展示小組成果。

教學階段：課前，通過平臺線上發(fā)布學習任務單，讓學生以小組為單位進行預習，并提出實驗假設，完成初步的實驗方案。在進行實驗方案設計時，學生可以搜索相關素材支撐實驗猜想，小組討論分享，充分發(fā)揮線上資源的優(yōu)勢與集體的智慧；還可以通過虛擬實驗平臺分析方案的可行性與安全性，并上傳小組實驗方案到班級群中共享。課中，教師針對學生預設的實驗方案進行點評，在需要突破的問題上鼓勵學生完善實驗方案后再進行實驗探究與實驗結果分享。課后，教師可以通過線上分享學生的實驗報告、搜集的科學信息等，對本節(jié)課的內容進行總結歸納和拓展延伸。

評價階段：通過UMU、問卷星、QQ群作業(yè)等平臺，收集各個小組的實驗報告與課后診斷數據，反思本節(jié)課的教學目標落實程度。也可以讓學生對其他小組的實驗方案進行點評，相互借鑒，以提升學生的科學探究核心素養(yǎng)與思維能力。

4.基于微課的實驗教學范式。在本教學范式（見圖7）中，微課主要以三種形式呈現(xiàn)，即課前微課、課中微課與課后微課，并貫穿科學探究的全過程。

（三）探索出了利用信息技術助推化學實驗教學變革的途徑和方法

1.加強信息技術的應用研究與突破。一是信息化軟件的深度應用研究。項目組的系統(tǒng)研究成果包括PowerPoint、化學大師、NOBOOK虛擬實驗室等輔助軟件在教育教學工作中的創(chuàng)新應用，形成了系統(tǒng)的信息化思維理論，為學生課前自主學習、課中師生互動交流、課后復習鞏固提供了技術支撐。

二是微課視頻制作技術的突破。項目組根據化學實驗微課視頻要素，探索出了以培養(yǎng)學生的“科學探究與創(chuàng)新意識”為導向的微課設計基本框架，為微課融入實驗教學的設計提供理論指導和方法指引，并制作了200多個化學實驗微課視頻發(fā)布在網絡平臺上，供廣大教師免費下載使用。

2.開發(fā)便于推廣的教學案例與課堂視頻。項目組積累了近40個獲獎課例，借助信息技術改進了15個教材實驗，解決了教材中部分實驗現(xiàn)象不明、原理不清的問題，形成案例視頻集，并通過互聯(lián)網平臺與廣大學校和教師共享資源，將研究成果大范圍推廣應用。

四、成效與反思

（一）項目研究成效

項目實施以來，得到了社會各界的認同與贊賞，《柳州日報》、《柳州晚報》、龍城教育、柳州教育網等媒體進行了大量報道，有力推動了西部地區(qū)化學實驗課程改革的深化發(fā)展。

1. 突破現(xiàn)有的教學模式，引領全區(qū)化學實驗教學改革的方向。項目探索了信息技術與化學實驗深度融合的教學范式，使網絡環(huán)境下師生互動、生生互動成為常態(tài)。面向全國、全區(qū)、柳州市推出30多項信息技術支持下的化學實驗教學獲獎作品和30次市級示范公開課。項目組成員指導區(qū)內兄弟學校開展化學實驗教學10多年。

2.教師信息化素養(yǎng)和信息化思維顯著提升。項目實施以來，立足信息技術支持下的化學實驗教學，項目組完成了廣西教育科學規(guī)劃“十三五”課題、柳州市重點課題等7項，有效促成了自治區(qū)級5項課題立項。項目組出版專著1部，發(fā)表了與成果相關的、有推廣價值的論文近20篇，獲獎論文和教學設計共13篇。

3.區(qū)域教育質量不斷提升。信息化課堂教學范式已在柳州市柳南區(qū)廣泛開展，項目組深入課堂指導教學，定期組織研討活動。數據表明，信息技術與化學實驗教學的有機融合，有效促進了區(qū)域教研活動的開展，變革了教學形式，破解了教育難題，實驗區(qū)區(qū)域教學質量整體得到提升。

4.化學實驗教學生態(tài)發(fā)生了變化。項目通過現(xiàn)代信息技術變革學校教學形態(tài)，落實化學實驗課程改革要求，以化學實驗育人為目標，全面分析實驗學校的化學實驗教學現(xiàn)狀，區(qū)域聯(lián)動協(xié)同，為推進信息技術與課程深度融合做出示范，形成值得推廣的優(yōu)質教改案例。柳州市參加全國信息技術與學科融合教學活動已有16年，項目組指導參加決賽的教師突破1000名，培訓教師7000多人次，帶動西部地區(qū)教師不斷提升信息技術應用水平和學科課程實施能力?，F(xiàn)在很多受訓教師都已成長為各個學校信息化教學的骨干，在柳州市及廣西都有一定的影響。

5.項目影響力不斷擴大。項目理論成果和實踐成果在市級、自治區(qū)層面產生重大影響。項目 組核心成員在項目研究的過程中反復實踐、驗證、反思，提煉出觀點、經驗、策略，形成專業(yè)的表達，發(fā)表了系列論文20篇；項目組核心成員多次受邀在市級、自治區(qū)級、國家級培訓活動中作專題報告，采取“送教下鄉(xiāng)”的方式幫扶融安、融水、三江等貧困地區(qū)開展信息化教學培訓10余年，培訓教師超過3000人次，鄉(xiāng)村教師參加各類信息化教學比賽獲獎300多人次。

（二）問題與反思

目前，西部地區(qū)教育信息化發(fā)展過程中仍存在諸多問題，比如很多學校把教育信息化等同于設備現(xiàn)代化，認為解決了硬件設備的建設問題，就是實現(xiàn)了教育信息化。這種觀念反映出部分學校的教育理念仍然比較滯后，實現(xiàn)教育信息化依舊任重道遠。為此，我們可以從以下幾個方面入手，不斷推進化學實驗教學改革。

1.變革課堂教學結構，以實現(xiàn)學科教學質量與學生綜合素質的顯著提升。要根本改變傳統(tǒng)的課堂教學結構，除了要有一整套有效的教學模式和方法，還要在信息化教學創(chuàng)新理論的指導下將這套教學模式和方法切實運用于課堂教學過程中。只有這樣，才有可能真正改變傳統(tǒng)的課堂教學結構，從而實現(xiàn)各級各類教育教學質量的大幅提升。

2.開發(fā)出豐富的學習資源。要改變傳統(tǒng)的化學實驗教學結構，除了需要有效的教學模式，還要開發(fā)出有關化學實驗的豐富學習資源，以促進學生的自主學習和自主探究，為學生的協(xié)作交流以及情感體驗提供素材。

3.提高教師的信息化素養(yǎng)。學校應建立相應的激勵機制，鼓勵教師應用信息技術手段進行課堂教學，重視培養(yǎng)教師的信息化思維，加強培訓，促使教師能夠在課堂中主動地應用信息技術開展教學。

［ ? 參 ? 考 ? 文 ? 獻 ? ］

［1］ ?中華人民共和國教育部.國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）［EB/OL］.（2010-07-29）［2022-12-25］.http：//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/s6052/moe_838/201008/t20100802_93704.html.

［2］ ?何克抗.如何實現(xiàn)信息技術與教育的“深度融合”［J］.課程·教材·教法，2014（2）：58-62，67.

（責任編輯 ? ?羅 ? 艷）