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摘要：教育信息化2.0時代，教育與信息技術的交叉融合逐漸成為教育科學領域關注的熱點話題。云平臺、數字化實驗、VR實驗、3D虛擬實驗、交互式電子白板等信息技術在中學化學教學中逐漸被廣泛應用。信息技術賦能中學化學教學，打破了傳統化學教學的局限性，促進了教學模式和學習范式的轉型升級，對教育發展和教學改革具有戰略性意義。
關鍵詞：信息技術；賦能；中學化學；教學
一、引言
教育信息化2.0時代，以5G、人工智能、云計算、大數據、區塊鏈等為代表的新一代信息技術全面滲透到教育教學中，實現了對傳統教學環境的重構，讓教與學變得智能而高效［1］。在人工智能發展高歌猛進的時代，以“人機共生”為主要特征的智能技術在教育領域建構了嶄新的技術文明，帶動了教育在觀念、主體、方式等諸多領域的整體性“躍遷”［2］。當前，信息技術賦能教育已進入常態化、智能化階段，精彩紛呈的技術輔助為中小學教育注入了新的生機與活力，信息技術賦能中學化學教學已成為新時代課改的必然需求和現實選擇。
二、傳統課堂與信息技術賦能課堂的比較
教育的內核是促進人的成長，信息技術與教育的深度融合是未來教育發展的核心生長點［3］。如表1所示，相對于傳統課堂而言，信息技術賦能的中學化學課堂有著更為豐富的教學資源。這些資源的共享不僅提升了教學資源的利用率，同時還大大減輕了教師備課的壓力。在線量化評價與口頭質性評價相結合的多元評價，解決了傳統課堂評價方式單一化的問題，充分發揮了“教、學、評”一體化的診斷功能。融入了信息技術，課堂活動多樣化、趣味化，學生在人機互動的過程中感受到信息技術的魅力。學生在線檢測，平臺實時統計反饋答題情況，顛覆了傳統課堂紙筆測試的片面性與延時性，提升了課堂教學的針對性、實時性與高效性。
三、信息技術賦能中學化學教學的特征分析
技術與教育呈現出融合發展的態勢，推動了教育向智能時代、智慧時代進軍，在很大程度上改變了師生的認知模式與行為范式。定量賦分評價、投影學生作品、在線檢測診斷，實時化的人機互動使課堂活動評價多樣化。先進的數字化實驗，以符號和曲線等方式實現微觀粒子可視化，突出了化學學科特征，促使學生以“宏觀、微觀、符號、曲線”四重表征的思維方式認識物質的性質和變化。資源包和小程序的使用，智能化的人機互動、師生互動、生生互動，為鮮活的中學化學課堂添彩。跨學科資源融合、線上定量評價與線下質化評價相結合探索增值評價方式。線上線下混合教學緩解了學生認知負荷重的問題，促進了深度學習的達成。創新化的技術手段促進了中學化學教學模式和學習范式的轉型升級。小游戲激趣、VR實驗、3D虛擬實驗等個性化工具的使用，彰顯了化學學科特色和育人價值。創新實驗技術，優化教學效果，提升學習效率，信息技術與中學化學教學的融合具有以下特征，如圖1所示。
四、信息技術賦能中學化學教學的實踐與創新
1.云平臺的實時診斷，促教學評價方式創新云平臺指在計算機技術、現代信息技術、移動網絡技術不斷深入發展過程中形成的高新技術支撐下的開源計算平臺，借助這類平臺能提高數據處理速度，實現信息、資源的深度共享?；谠破脚_進行中學化學教學實踐，教師在線備課、授課時，可充分利用實時化、可視化、智能化、創新化、個性化的教學環境優勢；動畫、視頻等具有學科特色的資源可激趣化學課堂；簽到、點名、彈幕、舉手等交互功能優化了教學方式。基于云平臺，還可以實時進行互動式師生、生生、小組評價，定量診斷學生得分率、完成速度等各項指標數據，有利于管理教學進度、調整教學流程，充分發揮“教、學、評”一體化的激勵和發展功能。
【案例1】學習“質量守恒定律”時，教師在線發布“當堂檢測”試題，學生在線答題并提交。教師根據平臺反饋的各項數據，實時了解學生對知識的掌握程度。針對大多數學生錯的題進行當堂講解，并在課后進行變式訓練補充。針對個別學生存在的學習問題，課后加強當面輔導。云平臺統計的學生“當堂檢測”數據如圖2、圖3、圖4所示。
【案例1解讀】評價是教學系統不可或缺的重要組成部分，“教、學、評”一體化將學科核心素養目標、結構化知識、真實情境、學習任務、過程性評價整合在一起，使學生經歷基于真實情境的任務解決的完整學習過程，實現知識體系的建構［4］。此外，除了量化評價，教師還應依據學生的表現有機結合質性評價，用口頭等形式對學生的突出表現或學習困惑進行評價，引導學生反思，轉變學習方法。信息技術賦能中學化學教學，構建了彰顯化學學科特色的多層次、多維度、綜合性評價體系，促進了學生學科核心素養的發展，推進了信息化教學方式的實踐與創新。2.數字化實驗系統的微觀探析，促學生思維能力提升數字化實驗系統（DigitalInformationSystem，簡稱DIS）是由數據采集器、傳感器和配套軟件組成的，定量采集各種常見數據并能與計算機連接的實驗技術系統。能即時收集數據和自動生成曲線，使實驗的實時定量研究成為可能［5］。數字化實驗促進了學生化學思維方式的轉變，發展了學生對實驗事實進行證據推理、建構模型并推測性質及其變化的思維能力。使學生在解決化學問題的過程中，從“宏觀、微觀、符號、曲線”相結合的視角形成了質疑能力、批判能力和創新意識。
【案例2】學習“復分解反應”時，教師演示數字化實驗：分別向氫氧化鋇溶液中滴加稀硫酸和水。溶液電導率的變化趨勢如圖5所示。［教師］酸、堿、鹽的溶液能導電，因為溶液中有能自由移動的離子。該實驗過程中為什么溶液電導率下降？溶液中單位體積內的離子數目和復分解反應是否發生？有怎樣的聯系？［學生］由于離子結合，單位體積內的離子數減少了，所以電導率下降了。［教師］回顧剛才的小組實驗，正是因為微觀上這些離子相結合，所以在宏觀上表現為有沉淀或氣體或水生成。生成沉淀或氣體或水，這是復分解反應發生的條件。
【案例2解讀】信息技術賦能中學化學教學，借助數字化實驗將微觀粒子可視化，從微觀層面認識化學變化的本質，幫助學生建立“宏觀、微觀、符號、曲線”的聯系。學生在證據與推理、模型與解釋、符號與表征等具有化學學科特質的高階思維活動中，基于四重表征進行深度學習，促進了化學思維方式的形成。3.VR實驗的沉浸體驗，促學科魅力價值呈現虛擬現實（VirtualReality，簡稱VR）技術通過多通道信息融合構建交互式三維立體動態場景及行為動作仿真，為實驗教學提供了強交互性、想象性和沉浸性的學習環境［6］。相對于中學化學傳統實驗，針對某些有危險、有毒、有干擾、有反應條件限制或經費限制的化學實驗，VR實驗能在保障安全、減少干擾、降低成本的前提下，使學生產生身臨其境的感受和體驗，對教師實驗教學以及學生實驗設計、操作、分析、合作能力的提升具有很大的幫助，是一種有效的補充。
【案例3】學習“二氧化碳的性質”時，學生用VR實驗模擬用二氧化碳滅火的過程，如圖6所示?！景咐?解讀】信息技術賦能中學化學教學，通過VR化學實驗展現豐富、鮮活的素材，給學生提供充分動手實踐和動腦思考的機會。滅火的真實情境具有一定危險性，利用VR虛擬技術激活學生已有生活經驗，使學生身臨其境，沉浸式體驗用化學知識解決實際問題的過程，感受化學的學科魅力與現實價值，促進學生科學思維、科學態度和科學能力的發展。4.3D實驗的安全逼真，促學生核心素養發展2019年2月，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發的《加快推進教育現代化實施方案（2018-2022年）》指出：要通過建設、開發國家虛擬仿真實驗教學項目推動我國教育信息化發展。中央電教館以Unity3D引擎為基礎開發的虛擬實驗，結合虛擬技術提供精致仿真的3D元器件模型，模擬實驗現象，提供了沉浸式的實驗操作環境，對中學化學實驗教學產生了變革性影響。
【案例4】學習“碳的化學性質”時，由于木炭還原氧化銅的實驗條件為高溫，學生分組實驗具有一定的危險性。用3D虛擬技術模擬實驗，每個學生參與實驗過程，基于現象進行推理，在實驗中認識物質及其變化，如圖7所示。
【案例4解讀】由于反應條件等因素限制，課堂無法完成的學生實驗可以借助3D虛擬技術進行補充。學生圍繞實驗目的設計實驗步驟，選擇、組裝實驗儀器、實施實驗并完成記錄。在與同學的交流與評價中形成自主、合作、探究能力。信息技術賦能中學化學教學，用化學實驗和信息技術手段合力探究物質及其變化，促進學生形成化學實驗探究的一般思路和方法。5.電子白板的互動激趣，促學生學習方式轉變交互式電子白板是學校目前課堂教學的主要工具，整套裝置由智能感應筆、投影儀和電子感應白板組成［7］，它是繼黑板、書寫白板、幻燈投影之后發展起來的一款新的教學設備。好的教育是激發學生興趣，引導學生思考，引發學生共鳴的教育。交互式電子白板整合了豐富的教學資源，為教師靈活調用學科素材打造高效課堂提供了多元支持，為學生全面參與學習活動提供了有力保障，催化了課堂教學從掌握知識到發展素養的轉變。
【案例5】學習“構成物質的奧秘”時，教師調用交互式電子白板資源庫中的跑步PK、轉盤抽題、砸金蛋、消消樂、抽紅包、拼圖等小游戲，充分激發學生學習熱情，在生動有趣的游戲中內化知識，如圖8、圖9所示。圖8希沃電子白板“PK小游戲”圖9希沃電子白板“轉盤小游戲”
【案例5解讀】交互式電子白板軟件激發了學生學習化學的內驅力，在學習活動中體驗了成就感與愉悅感。交互式電子白板在支持學生開展自主學習、探究性學習方面有著非常重要的作用。信息技術賦能中學化學教學，交互式電子白板教學資源的應用凸顯了化學課堂的趣味性，引發了知識呈現、教學模式、學生活動等多方面的深刻變革。五、啟示與建議信息技術賦能中學化學教學為深度挖掘化學實驗的數據價值，提升學科魅力提供了可能。激勵學生在解決真實情境問題的過程中形成交流協作能力、多角度思維能力、反思提升能力，激發了學生低階與高階思維的形成，促進了知識建構品質化，實現了中學化學教學多元化發展，賦予了教育越來越強的能力。認清信息技術的角色定位，利用這種工具和手段探索教育規律，創新教學模式，優化教育服務是一線教師和信息技術人員實踐探索的重要方向。
作者：黃郁郁 王后雄 單位：華中師范大學化學教育研究所
