国家级示范高中
江苏省四星级高中
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江苏省四星级高中
摘要 数字化的教育技术为化学教学创新提供了强大的平台支持，顺应时代潮流掌握现代教育技术，解放教师、解放学生，重构教学、重建课堂，实现轻负担高效益、多元选择个性发展，这是超越化学专业对化学教师提出的新课题。海阔天空、高山仰止，我们需要拿出前所未有的学习力来提高自己的专业水准。本文介绍了在这方面的点滴体会。
关键词 多媒体教学 微课 数字化课程环境 数字化手持技术
长期以来，多媒体技术在化学教育教学中的影响，其最突出的表现在于教学效果方面。多媒体技术能够通过视频模拟来化解教学中的难题、重点，让书本上的知识变得灵活，增强学生的理性认识，让教学变得更加轻松，教学效果更佳。目前，信息技术也在爆炸式的更新，在数字化的课程环境中站在未来的视角，重建面向未来的课堂和学校，成为摆在教师面前亟待回答的一道现实命题。教师、学生、学习内容、环境是课程的四大基本要素。数字化的课程环境，就是指由数字化的课程资源、智能化的交互方式、大数据的分析支持而形成的高度信息化的人才培养环境。[1]数字化的课程环境为教育教学提供了包括由设施、资源、平台、通讯、工具等组成的物质环境，教师、网络维保团队、数据分析专家、教育专家等组成的技术环境，以及由目标、任务、价值观等组成的精神环境。数字化的课程环境已经促使教育格局发生了巨大变化，也给教师的教和学生的学带来巨大的改变。大量的学习资源，将通过视频、PPT等多种方式公布在网络上，供学生选择学习。开展数字化课程环境建设和学习方式变革试验，就是践行绿色生态教育。改变学生的学习方式，首先要改变教师的教育理念、教学行为。新课程改革倡导“自主、合作、探究”的新型学习方式，随着数字化课程环境建设的不断深入，这样的学习方式已逐渐成为常态。教师只有从原来的知识占有者转变为学习的促进者、学习的组织者才能驾驭今天的课堂；教学必须从以教师为中心转变为以学习为中心，让学生按照自己的节奏展开学习；学习也不仅仅局限在课堂上，不同区域学生之间的即时互动和交流，会让学习更加富有魅力。
数字化的课程环境对教师来说，是机遇也是挑战。数字化课程环境有利于发挥教师的创新能力、实践智慧和团结协作的团队精神，提高教师的备课效益，有利于实施个性化教学。但是，如何掌握纷繁复杂、奥妙无穷的信息化教育技术，就不是随心所欲、一蹴而就的事情了，是需要终身学习的。教师专业《中学标准》将“反思与发展能力”作为教师专业能力的重要组成部分，要求教师一是能主动搜集教育、分析教育教学工作信息，并不断进行反思，改进教育教学行为；二是对于教育教学工作中的现实问题能进行探索与研究；三是能制定适当的个人专业发展计划，通过多种途径不断提高自身专业素质。概括起来，即要求中学教师具有反思能力、研究能力和个人专业发展的规划能力。信息化技术为化学教学的创新创造了条件，目前,化学教师们都在努力钻研、大胆实践，积极地共建属于自己个性化的数字课程，笔者也有些许体会，举例说明如下：
一、常课辅以微课，全体和个体兼顾
“微课”就是以视频为主要载体，记录教师围绕某个知识点或教学环节开展的简短、完整的教学活动。视频可采用三维动画，教师本人视频与屏幕视频可互相镶嵌，演示教学效果好，直观、清晰，细节知识点可非常到位透彻地讲解，便于学生学习。其中，课堂教学视频，还包含与该教学主题相关的教学设计、素材课件、练习测试及学生反馈、教师点评等教学支持资源。“微课“既有别于传统单一的教学课例、教学课件、教学设计、教学反思等资源类型，又是在其基础上继承和发展起来的一种新型教学资源。［2］
例如，高中阶段，各个年级的学生对量气管的使用都觉得困难，而这个难点一直没有很好的突破方法。笔者用微课实验进行了尝试，收到了理想的效果。其中的文字部分摘录如下：
课题：量气管的实验原理
1、理论认识量气管的工作原理
量气管是通过排液体来测量气体的体积的， 这是两种量气管（左边的两图），左装置是读取左边的液面差，右装置是读取右边的液面差。我们读出的是气体的体积，还必须确定气体的温度和压强，才能利用气体状态方程：pV=(mRT/M)=nRT求出气体物质的量。气体的温度就是实验时的室温，压强一般为一个大气压。
2、实验探究量气管的工作原理：用品：两支碱式滴定管（去掉橡皮管和玻璃珠），一段长橡皮管，红墨水，乳胶头，洗耳球。
我们看这个装置（装置图片略去），它是用一段橡皮管从底端连接两支各25mL的碱式滴定管构成，我们向其中加入红墨水。当两只滴定管高度相同时，两边液面相平，我们改变滴定管的相对高度，无论怎样改变，发现两边液面始终相平；因为两边液面上的气体都是一个大气压。
现在，我们给左边液面做一个记号，并用乳胶头将其上端封住，使其不能与大气相通。此时，当我们提高右边滴定管时，右边液面可以远远高于左边液面。并且，左边的液面也略有上升，说明左边的气体被压缩，压强大于一个大气压。相反，我们将右边滴定管位置放低时，右边液面可以远远低于左边，同时左边液面也略有下降，说明左边气体体积变大，压强小于一个大气压，因此，只有当两边液面相平时，左边被封的气体压强才是一个大气压。现在，我们取下乳胶头，重新调整两边的液面相平，在右边滴定管的液面处也做上记号，读取两边的读数都作为各自的V（1），用洗耳球向左边充入一些空气，并用乳胶头封住，再次调整两边液面相平，读取各自的V(2),两次的读数只差，就是刚才充入的空气的体积。我们发现，两边读出的充入的空气的体积是相等的，只是左边是V(2)>V(1),右边是V(1)>V(2)。
所以，上述两个装置中，有刻度的部分一个在左边，一个在右边。但是，实验时，都是从右管注入水，排出左管的空气，收集的气体从左管进入，将液体排入右管。其实，读取气体的体积除了要注意左右两边液面相平、视线要与凹液面的最低点保持水平外，还有一点是首先要注意的，它是什么呢？现在我们来解决一个问题：
3、解决问题
实验室用二氧化锰与浓盐酸反应制氯气时，会因盐酸的浓度下降而停止反应。现在欲测量反应停止后剩余盐酸的浓度，取10mL剩余液和足量的锌，用如图所示（前面最右）装置进行试验。(夹持器具已略去)。
(１)使Y形管中的残余清液与锌粒反应的正确操作是将―― 转移到――中。(２)反应完毕，每隔l分钟读取气体体积，气体体积逐次减小，直至不变。气体体积逐次减小的原因是――(排除仪器和实验操作的影响因素)。问题（1）是为了保证盐酸完全反应，而问题（2）则是因为反应放热。所以，测量气体体积时，第一要注意的是使装置中的气体恢复到室温。
这段视频只有5分钟，但是，从创意到实验、摄像、录屏、编制却花了三天时间。理科教学就应该遵循学习伊始就让学生面向整体任务、聚焦核心问题的重要原则。这段课程，使用了实验室里简单的仪器用品，并且借用红墨水显色，巧妙地展示了学生们感觉深奥不解的实验原理，为他们解决此类问题扫清了障碍。
“微课”主题突出、指向明确，用信息化教学设计、多媒体参与等新形式弥补了大班上课的不足，其“微”和“精”，解决了教师不在身边时学生自主学习的问题，也解决了节假日教师安排的阶段性预习、复习、答疑等问题，能够更好地满足学生对不同学科知识点的个性化学习，既可查缺补漏又能强化巩固知识。在常规课堂的基础上辅助以微课视频，使有效教学的全覆盖成为可能，在“不让一个孩子掉队”的公平教育之路上前进了可喜的一补。
二、数字替换传统，知识和智慧共生
化学是以实验为基础的科学，科学实验与技术的发展和进步是密切相关的，数字化手持技术实验是由数据采集器、传感器和配套的软件组成的定量采集数据并能与计算机连接的实验技术系统，数字化手持技术实验作为一种现代化的新型教育手段，具有实时性生、准确性、便携性、直观性和综合性的特点，是当今实验改革和发展的有效手段[3], 已成为当今科学实验探究与课堂教学最有力的教学工具。如何充分发挥数字化手持技术实验的技术优势，将其作为培养学生在高中化学学习期间强有力的工具，是一个值得深思与探讨的问题。
数字化手持技术实验的应用包括教学设计的应用、对教学的作用研究、高中研究性学习中的应用、传统实验的改进等。在实验改进的运用中，以探究影响Fe3+水解的因素为例。
实验原理：Fe3+的水溶液可水解且显酸性，水解方程式
为：Fe3++3H2O
(1) 探究温度对FeCl3溶液水解的影响: 配制0.5mol/L的FeCl3溶液，酸化，将色度传感器与数据采集器连接，设置数据采集器的采样率为0.5 samples／s，再将数据采集器与计算机连接；向比色皿中加入适量FeCl3溶液，再将比色皿放入色度传感器中，开启数据采集器，并进行记录。
用温度计测量FeCl3溶液的初始温度为20℃，用恒温水浴锅分别将FeCl3溶液加热到25、30、40、50、60℃，按上述步骤分别测量6种温度下的吸光度，并进行记录。结果：在时间相同情况下，溶液吸光度随温度升高而增大，即温度升高，溶液颜色加深，说明温度升高，水解程度增大。
(2)探究盐酸对FeCl3溶液水解的影响：用量筒量取20 mL的FeCl3溶液分别倒入6个100 mL烧杯中，再分别向上述烧杯中滴人不同滴数的盐酸，依次为0～5滴。设置数据采集器的采样率为0.5 samples／s ，向比色皿中加入适量FeCl3 再将比色皿放入色度传感器中，开启数据采集器，分别测量上述6组加入不同量盐酸的FeCl3溶液，并进行记录。结果：随着盐酸加入量的增多，溶液的吸光度减小，即溶液的透光率增大，导致溶液颜色变浅，即水解程度减小。
(3)探究浓度FeCl3浓度对其溶液水解的影响：将0.5 mol／L的FeCl3溶液，分别稀释为0.4、0.3、0.2、0.1、0.05 mol／L和初始溶液一起共6组进行测量。结果：溶液稀释程度越大，吸光度越小。随着溶液浓度增大，溶液的吸光度增大，但其增加
的幅度逐渐减小，而溶液的透光率减小，导致溶液颜色变深，表明溶液浓度越大，FeCl3溶液的水解程度越大，即增加反应物的浓度可以促进水解，但其促进程度随浓度的增加而减弱。把上述三个步骤的结论整合起来，就发现了三个主要外界条件对盐类水解的影响规律。
与传统实验相比较，显然，数字化手持技术实验的引入可以通过计算机直观地观察到实验数据变化过程，使实验探究过程更加细致、准确、严密、可视，这种直观性、趣味性、科学性更方便学生探寻知识的发现过程，更容易激发学生对科学知识的向往，发现让学生更加容易理解这种教学设计与传统的教学设计相比，其教学效益是长久和深远的。
三、教材整合网络，课内和课外贯通
化学教学资源指的是有利于实现化学教学目标，在教学设计、实施和评价等过程中可以利用的各种素材。[4]因特网上化学教学资源异常丰富，包罗万象，对化学教师来说，最关注因特网上有什么类型的化学教学资源，怎样获得化学教学资源，艺术性地使用教学资源。通过摸索使用，我们会发现网上的化学教育和化学教学资源非常丰富。
首先，教师可以从网络上获得专业发展的课程。从化学教育研究类的网站可以获得教育教学最新的研究咨询、优秀的经典课例和教案汇编。这些网站一般由教育管理部门、研究部门或网站管理者集中组织情报和资源，也设置互动交流的栏目，可以由网友老师发布自己的观点和资源。教材和课程标准是基础教育新课程改革中最权威的指导，全国大部分省市都使用人民教育出版社的九年级和高中课标本教材，所以人教社的网站(http：//www．pep．corn．cn)是“教育研究类”的典型。其中中学化学分站点(http：//www．pep．com．cn／czhx／index.
html)包括“课标大纲”、“教材配套资源”、“教材培训”、“资源下载”、
“教学案例”、“实验区专栏”、‘“试题研究”等十几个栏目，除了现行人教版教材资源，还有多本新课标电子教材可下载。新思考化学课程网(http：//chem．cersp．com／index．html)是教育部基础教育课程教材发展中心主办，北师大化学系承办的新兴网站，集课程研究和资源下载为一体，有北师大化学系多名课标专家做后盾，可谓实力雄厚,极其珍贵。《化学教育》网站：http：//www．hxiy．org化学教研网：http：／www．hxabc．corn／index．asp网站也是化学教师更新教育理念、专业知识、教学方法的智慧宝库。
其次，从诸如“中学化学竞赛网(http：//hxjs．zhxk．net或http：//www．zhxk．net))” 、中国微型化学实验中心网站(http：//www．cmlc．cn／index．asp) 等专题咨讯类网站可获得围绕某一主题展开的较为深入或系统的化学教育资源，内容适用于教师，也使用于学生。化学竞赛资源库让广大奥赛教练与学生受益匪浅。微型化学实验体现出了“绿色化学”和“环境友好化学，的精神，成为近年来化学教育界关注的热点话题之一。国内外的一大批微型实验网站成了喜爱化学实验的师生们的实验乐园。
最后，也是最重要的一点是，互动学习。互动学习类化学教育网站主要以论坛、社区形式呈现，多以学生自主发起的讨论形式为主。其实论坛的主题讨论也是学习，在这个学习过程中体现了互动互助，体现了适度的信息组织，体现了网络化学信息资源的共享。“化学之家”社区(http：//ichoabc．baoan．net．cn／bbsl／index．asp)是最成功的案例之一，该社区的化学论坛分“竞赛化学和“常规化学”两个版块，全国诸多爱好化学的师生齐聚于此，探讨化学学习中的疑难问题，互相交流自己最优秀的成功经验。人教社的化学论坛也比较受欢迎，讨论气氛非常热烈，化学教师常可以从学生的讨论中获得教学启发。
化学教学要关注生活，央视财经频道的《是真的吗》栏目网站（http://jingji.cntv.cn/program/shizhendema/）也是我们化学学习的重要站点。例如，其中播放的“固体疏通剂”实验、“银针验毒”实验、“浓硫酸使蔗糖爆炸”实验等等，都是我们实验室里没有条件做的实验，这些宝贵的实验视频的学习，不仅能巩固课本知识、拓展试验智慧，更为重要的是指导学生当下和未来的生活。
实现学科教学与信息技术的整合，是当前推进教育信息化的一个突破口。这种整合的方法就是建设具有人机交互功能的网站，创设基于网络的化学学习环境，构建以学生为中心的网络课堂教学模式。网络环境下的学习平台包括主动学习的学生、积极探索的教师、信息资源经过科学组织形成的交流平台等三个基本要素。此类网站以建构主义学说为理论基础，为学生在网上的交互学习提供充分探索、交流与表达的网络环境，为学习的全过程提供支持，并能通过网站很好的整合网上网下的学习活动。网站可由学科教师与学生们共同建设与维护。教师的职责是创设教学情景，提出学习课题，并且及时对学生在自主探索过程中反馈的信息作出回应和评价。学生处于这种教学模式的中心地位，按照老师所布置的课题，通过网络浏览器来查询各种信息，调用网上的资源来自学，同时通过电子函件的形式参加有关问题的讨论或请求教师的指导。学生通过服务器上提供公共的讨论区、BBS系统、留言板、电子函件等方式进行在线和非在线的讨论和探索。有的Web课件中还设有在线测试系统，学生按自己所在的班级、姓名、学号登录后，就可进行在线测试，并可即时知道自己的成绩和错题原因。当然，并非每个老师都要自己来建一个网站，我们是以学校为单位从小做起逐步完善的，每位教师和学生根据自己的信息技术水平、兴趣爱好、职责所在区贡献自己的力量。
整合教材与网络的信息化课程，实现了课内、课外时间和空间的宏大拓展，得以拓展的不仅是知识，还有收集、处理信息的能力、智慧、眼界、心胸。
有这样一个故事：老师出了道题目，“如果真像电影《2012》那样，有一艘船，让你做主，你会选什么人上船?”几十个学生七嘴八舌，好几个回答是：要测试基因，挑选那些基因最优秀的人上船；还有人说，要挑选身强力壮的，体弱的不行。老师问：你们觉得知识分子应不应该上这个船?多数人都认为不应该，为什么不应该?多数人说，没想过为什么不应该，但有一个学生回答：我们现在全部的知识。一个u盘就够了，干吗还要知识分子? 这个故事，生动地说明了在知识几乎唾手可得、知识量不断积累增长的今天，拥有知识本身并不是一件困难的事情。美国哈佛大学开展了“为理解而教”项目，有一位教授研究了很多获得自然科学奖项的诺贝尔获奖者，最后得出的结沦是：创新并不需要过多的知识，它们之间并不是正相关的关系。那创新与什么有关?正如爱因斯坦说的那样，与想象力有很大关系［5］显然，在信息化的今天，教师仅仅具有学科专业知识是不够的，必须具有“教学知识”。 1986年，美国著名教育家L・舒尔曼首次提出“教学知识”的概念。他认为：“教师专业知识中处于核心地位的是教学知识。”l990年，美国教师教育专家P・L・格罗斯将学科教学知识解析为四部分：1．关于学科性质的知识和最有学习价值的知识。2．学生对某一学习内容理解和误解的知识。3．特定学习内容在横向和纵向组织和结构中的知识。4．将特定学习内容显示给学生的策略的知识。［6］教学知识从何而来?重要来源有三：一是建设与本学科相关的一切自然科学、人文科学、脑科学、管理学、教育学、心理学的广阔视野和信息组合；二是教师自身的教学经验和反思；三是和同事间的日常学术交流。当然，学校层面的价值引领、个性关怀和理性自由是必要的。
新课程在课程结构上发生了显著的变化，学生在完成必修课程的基础上，还有很大的“课程选择权”，由传统的从高一至高三教学内容发展的线性结构转变为以必修为基础，以选修为个性化发展的交叉立体结构。这为学生提供了多样化的选择，可以在一定范围内“想学什么就学什么”，以适应不同学生发展的需要。新课程改革强调以学生的发展为本，以学生自己选择为主，不仅要注重学生全体性、全面性和主体性的发展，而且要注重学生差异性与持续性创发展。普通高中化学课程标准(实验)》中明确提出：教师在课堂教学中应合理有效地应用和研制教学软件，利用信息化技术等教学资源，因此，有必要将现代信息技术与高中化学教学整合，即要把现代信息技术与高中化学课堂教学结合起来，充分利用现代信息技术来提高高中化学课堂教学的教学效率，改善化学课堂教学的效果，改变传统的化学教学模式，当代化学教师，我们在路上。
[参考文献]
[1] 赵 锋，姜新杰．改变学习方式，主动赢得未来[J]．上海教育 ，2015，（ 4A）： 51
[2] 李彩艳，徐光明．十分钟“微课”带给学生十分精彩[N]．中国教育报，
[3]陈 琛等．数字化手持技术实验在高中化学课堂教学中的应用研究[J]．化学教育，2015，（1）：29
[4] 龙 琪．中学化学课程与教学论[M] ．长春：东北师范大学出版社， 2006,339．
[5] 姜怀顺．毫厘之间 ――由几个概念引发的思考[J] ．人民教育，2014，（3）：24．