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摘要：教育信息化2.0时代，教育与信息技术的交叉融合逐渐成为教育科学领域关注的热点话题。云平台、数字化实验、VR实验、3D虚拟实验、交互式电子白板等信息技术在中学化学教学中逐渐被广泛应用。信息技术赋能中学化学教学，打破了传统化学教学的局限性，促进了教学模式和学习范式的转型升级，对教育发展和教学改革具有战略性意义。
关键词：信息技术；赋能；中学化学；教学
一、引言
教育信息化2.0时代，以5G、人工智能、云计算、大数据、区块链等为代表的新一代信息技术全面渗透到教育教学中，实现了对传统教学环境的重构，让教与学变得智能而高效［1］。在人工智能发展高歌猛进的时代，以“人机共生”为主要特征的智能技术在教育领域建构了崭新的技术文明，带动了教育在观念、主体、方式等诸多领域的整体性“跃迁”［2］。当前，信息技术赋能教育已进入常态化、智能化阶段，精彩纷呈的技术辅助为中小学教育注入了新的生机与活力，信息技术赋能中学化学教学已成为新时代课改的必然需求和现实选择。
二、传统课堂与信息技术赋能课堂的比较
教育的内核是促进人的成长，信息技术与教育的深度融合是未来教育发展的核心生长点［3］。如表1所示，相对于传统课堂而言，信息技术赋能的中学化学课堂有着更为丰富的教学资源。这些资源的共享不仅提升了教学资源的利用率，同时还大大减轻了教师备课的压力。在线量化评价与口头质性评价相结合的多元评价，解决了传统课堂评价方式单一化的问题，充分发挥了“教、学、评”一体化的诊断功能。融入了信息技术，课堂活动多样化、趣味化，学生在人机互动的过程中感受到信息技术的魅力。学生在线检测，平台实时统计反馈答题情况，颠覆了传统课堂纸笔测试的片面性与延时性，提升了课堂教学的针对性、实时性与高效性。
三、信息技术赋能中学化学教学的特征分析
技术与教育呈现出融合发展的态势，推动了教育向智能时代、智慧时代进军，在很大程度上改变了师生的认知模式与行为范式。定量赋分评价、投影学生作品、在线检测诊断，实时化的人机互动使课堂活动评价多样化。先进的数字化实验，以符号和曲线等方式实现微观粒子可视化，突出了化学学科特征，促使学生以“宏观、微观、符号、曲线”四重表征的思维方式认识物质的性质和变化。资源包和小程序的使用，智能化的人机互动、师生互动、生生互动，为鲜活的中学化学课堂添彩。跨学科资源融合、线上定量评价与线下质化评价相结合探索增值评价方式。线上线下混合教学缓解了学生认知负荷重的问题，促进了深度学习的达成。创新化的技术手段促进了中学化学教学模式和学习范式的转型升级。小游戏激趣、VR实验、3D虚拟实验等个性化工具的使用，彰显了化学学科特色和育人价值。创新实验技术，优化教学效果，提升学习效率，信息技术与中学化学教学的融合具有以下特征，如图1所示。
四、信息技术赋能中学化学教学的实践与创新
1.云平台的实时诊断，促教学评价方式创新云平台指在计算机技术、现代信息技术、移动网络技术不断深入发展过程中形成的高新技术支撑下的开源计算平台，借助这类平台能提高数据处理速度，实现信息、资源的深度共享。基于云平台进行中学化学教学实践，教师在线备课、授课时，可充分利用实时化、可视化、智能化、创新化、个性化的教学环境优势；动画、视频等具有学科特色的资源可激趣化学课堂；签到、点名、弹幕、举手等交互功能优化了教学方式。基于云平台，还可以实时进行互动式师生、生生、小组评价，定量诊断学生得分率、完成速度等各项指标数据，有利于管理教学进度、调整教学流程，充分发挥“教、学、评”一体化的激励和发展功能。
【案例1】学习“质量守恒定律”时，教师在线发布“当堂检测”试题，学生在线答题并提交。教师根据平台反馈的各项数据，实时了解学生对知识的掌握程度。针对大多数学生错的题进行当堂讲解，并在课后进行变式训练补充。针对个别学生存在的学习问题，课后加强当面辅导。云平台统计的学生“当堂检测”数据如图2、图3、图4所示。
【案例1解读】评价是教学系统不可或缺的重要组成部分，“教、学、评”一体化将学科核心素养目标、结构化知识、真实情境、学习任务、过程性评价整合在一起，使学生经历基于真实情境的任务解决的完整学习过程，实现知识体系的建构［4］。此外，除了量化评价，教师还应依据学生的表现有机结合质性评价，用口头等形式对学生的突出表现或学习困惑进行评价，引导学生反思，转变学习方法。信息技术赋能中学化学教学，构建了彰显化学学科特色的多层次、多维度、综合性评价体系，促进了学生学科核心素养的发展，推进了信息化教学方式的实践与创新。2.数字化实验系统的微观探析，促学生思维能力提升数字化实验系统（DigitalInformationSystem，简称DIS）是由数据采集器、传感器和配套软件组成的，定量采集各种常见数据并能与计算机连接的实验技术系统。能即时收集数据和自动生成曲线，使实验的实时定量研究成为可能［5］。数字化实验促进了学生化学思维方式的转变，发展了学生对实验事实进行证据推理、建构模型并推测性质及其变化的思维能力。使学生在解决化学问题的过程中，从“宏观、微观、符号、曲线”相结合的视角形成了质疑能力、批判能力和创新意识。
【案例2】学习“复分解反应”时，教师演示数字化实验：分别向氢氧化钡溶液中滴加稀硫酸和水。溶液电导率的变化趋势如图5所示。［教师］酸、碱、盐的溶液能导电，因为溶液中有能自由移动的离子。该实验过程中为什么溶液电导率下降？溶液中单位体积内的离子数目和复分解反应是否发生？有怎样的联系？［学生］由于离子结合，单位体积内的离子数减少了，所以电导率下降了。［教师］回顾刚才的小组实验，正是因为微观上这些离子相结合，所以在宏观上表现为有沉淀或气体或水生成。生成沉淀或气体或水，这是复分解反应发生的条件。
【案例2解读】信息技术赋能中学化学教学，借助数字化实验将微观粒子可视化，从微观层面认识化学变化的本质，帮助学生建立“宏观、微观、符号、曲线”的联系。学生在证据与推理、模型与解释、符号与表征等具有化学学科特质的高阶思维活动中，基于四重表征进行深度学习，促进了化学思维方式的形成。3.VR实验的沉浸体验，促学科魅力价值呈现虚拟现实（VirtualReality，简称VR）技术通过多通道信息融合构建交互式三维立体动态场景及行为动作仿真，为实验教学提供了强交互性、想象性和沉浸性的学习环境［6］。相对于中学化学传统实验，针对某些有危险、有毒、有干扰、有反应条件限制或经费限制的化学实验，VR实验能在保障安全、减少干扰、降低成本的前提下，使学生产生身临其境的感受和体验，对教师实验教学以及学生实验设计、操作、分析、合作能力的提升具有很大的帮助，是一种有效的补充。
【案例3】学习“二氧化碳的性质”时，学生用VR实验模拟用二氧化碳灭火的过程，如图6所示。【案例3解读】信息技术赋能中学化学教学，通过VR化学实验展现丰富、鲜活的素材，给学生提供充分动手实践和动脑思考的机会。灭火的真实情境具有一定危险性，利用VR虚拟技术激活学生已有生活经验，使学生身临其境，沉浸式体验用化学知识解决实际问题的过程，感受化学的学科魅力与现实价值，促进学生科学思维、科学态度和科学能力的发展。4.3D实验的安全逼真，促学生核心素养发展2019年2月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发的《加快推进教育现代化实施方案（2018-2022年）》指出：要通过建设、开发国家虚拟仿真实验教学项目推动我国教育信息化发展。中央电教馆以Unity3D引擎为基础开发的虚拟实验，结合虚拟技术提供精致仿真的3D元器件模型，模拟实验现象，提供了沉浸式的实验操作环境，对中学化学实验教学产生了变革性影响。
【案例4】学习“碳的化学性质”时，由于木炭还原氧化铜的实验条件为高温，学生分组实验具有一定的危险性。用3D虚拟技术模拟实验，每个学生参与实验过程，基于现象进行推理，在实验中认识物质及其变化，如图7所示。
【案例4解读】由于反应条件等因素限制，课堂无法完成的学生实验可以借助3D虚拟技术进行补充。学生围绕实验目的设计实验步骤，选择、组装实验仪器、实施实验并完成记录。在与同学的交流与评价中形成自主、合作、探究能力。信息技术赋能中学化学教学，用化学实验和信息技术手段合力探究物质及其变化，促进学生形成化学实验探究的一般思路和方法。5.电子白板的互动激趣，促学生学习方式转变交互式电子白板是学校目前课堂教学的主要工具，整套装置由智能感应笔、投影仪和电子感应白板组成［7］，它是继黑板、书写白板、幻灯投影之后发展起来的一款新的教学设备。好的教育是激发学生兴趣，引导学生思考，引发学生共鸣的教育。交互式电子白板整合了丰富的教学资源，为教师灵活调用学科素材打造高效课堂提供了多元支持，为学生全面参与学习活动提供了有力保障，催化了课堂教学从掌握知识到发展素养的转变。
【案例5】学习“构成物质的奥秘”时，教师调用交互式电子白板资源库中的跑步PK、转盘抽题、砸金蛋、消消乐、抽红包、拼图等小游戏，充分激发学生学习热情，在生动有趣的游戏中内化知识，如图8、图9所示。图8希沃电子白板“PK小游戏”图9希沃电子白板“转盘小游戏”
【案例5解读】交互式电子白板软件激发了学生学习化学的内驱力，在学习活动中体验了成就感与愉悦感。交互式电子白板在支持学生开展自主学习、探究性学习方面有着非常重要的作用。信息技术赋能中学化学教学，交互式电子白板教学资源的应用凸显了化学课堂的趣味性，引发了知识呈现、教学模式、学生活动等多方面的深刻变革。五、启示与建议信息技术赋能中学化学教学为深度挖掘化学实验的数据价值，提升学科魅力提供了可能。激励学生在解决真实情境问题的过程中形成交流协作能力、多角度思维能力、反思提升能力，激发了学生低阶与高阶思维的形成，促进了知识建构品质化，实现了中学化学教学多元化发展，赋予了教育越来越强的能力。认清信息技术的角色定位，利用这种工具和手段探索教育规律，创新教学模式，优化教育服务是一线教师和信息技术人员实践探索的重要方向。
作者：黄郁郁 王后雄 单位：华中师范大学化学教育研究所
