信息技术支持下的高中化学深度教学研究的必要性及方法

信息技术支持下的高中化学深度教学研究的必要性及方法

蒋彩云 ,胡行忠

安徽省滁州中学，安徽 滁州 239000

摘要：在数字信息时代，深度学习逐步成为我国教育领域研究的热潮，同时也日益成为课程与教学变革的重点。从全球教育发展趋势和教育信息化发展形势来看，要积极、有效地推进教育信息化，使教育能更好融入信息化时代。利用各项信息技术深度融入教育教学，突破传统教学所面临的瓶颈问题、扩大优质教育资源覆盖面。用信息化手段改造传统课堂，探索信息技术支持下的精准化教学策略，以达到深度学习的效果正成为高中化学教学的常态化研究选题。

关键词：深度学习；深度教学；信息技术；人工智能

中图分类号：G633.8;G434文献标识码：A

0 引言

核心概念的界定：深度教学是指在教师的引导下，学生围绕着具有挑战性的学习主题或任务，积极参与、体验成功、获得发展的有意义的学习过程。为何要开展深度教学，因为现在的课堂常常缺高阶思维，缺有机整合，缺参与体验，缺建构生成。深度学习中应注意的几个关键点：第一，教师基于什么对教学进行指导，第二，如何确定具有课堂挑战性的学习主题或任务，第三，如何让学生积极参与课堂体验成功，第四如何评价学生的学习和发展，是否发展学生学科核心素养。以上这些恰好需要信息技术的支持。

1 信息技术支持下的高中化学深度教学研究的必要性

国内外相关研究的综述：为从整体上了解我国深度学习的研究状况，温州大学的王壮朱丽莉采用知识图谱分析法对中国知网中1499篇核心期刊和CSSCI期刊进行系统聚类分析以及社会网络分析来探究我国深度学习的研究主题以及未来发展趋势。分析得出：目前国内深度学习的发展尚处于发展期，研究内容聚焦于人工智能技术及其教育应用、指向深度学习的教学设计研究、基于真实情境的实验教学研究这三个研究主题。社会网络研究分析显示，未来深度学习的研究将会围绕教学模式、学习策略的研究、人工智能以及大数据在深度学习中的有效应用展开。

各国研究者已经尝试使用各种手段来促进深度学习。涅米宁和佩索宁（Nieminen、Pesonen，2019）在设计线性代数的预备课程时，采用通用学习设计（UDL）与通用评估设计（UDA）两种设计原则。他们认为，在实施课程统整之前，应首先关注学生的知识背景，并结合学生的实际经验，才能让课程统整更加顺利地进行。根据组织知识创造理论，实施课程统整，促进深度学习的前提条件就应是学生具备了与课程相关的背景知识。教师需要挖掘与课程相关的背景知识，在学生原有的知识基础上进行有效构建，促进深度学习，培养在真实情境下解决问题的能力与素养。

学生真正意义上的深度学习需要建立在教师深度教学、指引导向的基础之上。深度学习研究的创新点为“人工智能技术及其教育应用”，关注的是信息技术人工智能时代下的深度学习研究和新型教学模式的创新。得力于信息技术的飞跃发展，深度学习的设计应用越来越广泛，成果越来越丰硕，这是因为信息技术带来了资源更加丰富、交互更加便捷、评价更加高效。笔者所在的学校，全面引入科大讯飞的智慧课堂系统，在智慧课堂系统的支持下，高中化学教学完全有可能实现传统课堂向深度教学的转变，也必须实现这种转变，以实现高效高阶教学的目的。

2 信息技术支持下的高中化学深度教学研究的内容

研究内容：信息技术支持下的深度教学实践探索

（1）高中化学课堂教学目标设计研究

教学目标的设计是化学课堂教学中的关键部分，它关系到课堂教学模式的选择、教学策略和教学媒体与环境的合理运用。对教学结果的评价，也关系到化学课程目标的实现和国家基础教育培养目标的落实。在信息技术支持下的化学课堂教学目标，如何实现素养导向，是新课程背景下教学研究的重要课题。化学课堂教学目标设计研究主要从以下三个角度开展，一是信息技术支持的化学课堂教学过程的变化，二是信息技术支持下学生主体性的表现，三是如何借助信息技术支持达到课堂教学目标。

（2）高中化学课堂互动教学研究

教学过程的主要形式是师生交往互交往是教学活动的最基本形式，互动是师生往最主要的特点。信息技术支持为师生提供了互联网互动、人机互动等更多渠道，迅捷、准确、高效成为时代特征。但是信息互动有别于师生直接交往，人格精神的传递产生了新的教育课题。信息技术支持下的高中化学课堂互动教学改革是必然趋势之一，如何构建信息技术支持下的化学学习模式是摆在我们面前的一个新课题，化学新课程标准中明确了现代信息技术在化学中的重要作用。学生在教学过程中发挥主体性作用，产生提出问题、解决问题的欲望，激发求知欲。教师要最大限度地调动学生课堂上的积极性主动性，必然要认真钻研。

信息技术支持下的化学课堂互动教学如何开展。主要分为课前课中课后三个部分。课前的预习，课中的参与，课后的复习反馈。课中的互动参与可以得到直接最快速的反馈。为了学生能最大程度地参与互动，利用信息技术支持是时代的要求。

（3）高中化学高阶思维形成研究

深度学习需要依托高阶思维过程，实现素养提升的目标。高阶思维是指发生在较高认知水平层次上的心智活动或认知能力，包括创新能力、问题求解能力、决策力和批判性思维能力。高阶思维能力集中体现了知识时代对人才素质提出的新要求，是适应知识时代发展的关键能力。

高阶思维能力的学习是适应终身学习、信息社会和全球化时代的需要。信息技术等教学工具的使用，能够提供更加多元的背景，模拟真实的情境，及时反馈，能够更加有利于培养学生高阶思维能力。网络环境下的课堂教学能够展现或模拟现实，再现生活中的真实情景，使学生进入身临其境的问题环境，充分调动学生的各种感官，挖掘学生的非智力因素对学习的正效应，从而培养学生学习化学的兴趣。在化学课堂使用信息技术，培养高阶思维能力，是达到素养教学的应有之意。

（4）高中化学课堂教学评价研究

运用信息技术手段，对学生的学习过程及结果进行及时诊断评价，经过综合分析做出一定的价值评判，通过技术反馈促进学生的自我发展，给素养为本的教学保驾护航。信息技术的支持为化学课堂学习评价的多样化、多元化以及评价内容的全面化提供了实现的利器，更为化学学习评价的改革提供无限的空间。

反馈信息对教学具有重要的调节作用。通过信息技术，教师在处理反馈信息时不会只关注到少数学生或者仅注意优等生。分层处理学生的反馈信息才能让教师做到心中有数。学生通过反馈信息，能加深对自己当前学习状况的了解，从而调整自己的学习。运用信息技术手段，对学生的学习过程及结果进行及时诊断评价，经过综合分析做出一定的价值评判，通过技术反馈促进学生的自我发展，给素养为本的教学保驾护航。

如此重要的评价体系必须有信息技术环境的全面支持。例如从课堂评价体系来看：

1）对学生预习效果的评价

在信息技术支持下，编制一份学案，为预习效果评价，评价学生对新课的认知情况。根据反馈调整教学活动上的时间安排，学生也可以根据反馈带着问题去听课及互动。通过教师积极有效的评价能够让学生对于自我学习能力增添信心，显著地提高学生的学习积极性和思维活跃度，使学生们的学习成果得到提升，个人特长也能得到发挥。

2）对化学课堂活动中的表现进行即时评价

即时评价，也称为课堂嵌入式评价，是一种过程性的质性评价方法，在课堂教学的任何环节都可以使用这种方法，课堂教学进程中，学生回答问题后，可以通过即时评价让学生了解自己的学习状况。

在化学课堂上老师会组织各种各样的学习活动，以完成学习任务，促进学生的自主学习。好的活动如果没有好的评价办法就会使活动流于形式，难以达到预期的教学效果。化学学习活动是给评价提供情景素材，评价的对象是学生外显的行为。这种评价对学生学习的过程进行导向、诊断、激励、促进和监督。按照心理学需求层次理论，被他人尊重肯定和人的自我尊重肯定是较高层次的需求。通过评价，学生也会提升自我尊重水平。在反思中学会自评、自信。

3）对化学知识与技能掌握程度的评价

知识与技能是学生发展核心素养的基础，核心素养的提升必须以知识为载体。传统的学习任务，如课堂检测、随堂练习、课后习题解答情况，都可以通过问卷网、问卷星等互联网平台得到及时反馈和评价。这种评价的特点是快捷、共享、针对性强等，可以起到及时强化学习效果、作用。

信息技术的支持为化学学习评价的多样化、多元化以及评价内容的全面化提供了实现的利器，更为化学学习评价的改革提供无限的空间。作为老师应该大胆实践、勇于创新，促进教学与评价的有机结合，在实现“教—学—评”一体化的同时，促进学生学科核心素养的提升。

（5）高中化学实验教学研究

化学是一门实验性极强的学科，实践体验是实验教学的基本内容。随着录影录音的便捷化，记录和再现实验现象变得容易。但是实验录像不能代替操作本身，动手实验依然是素养提升的必需途径。信息技术支持，可以使一些有毒有害的实验微观世界变得便于观察，也可以使一些有毒有害的实验得到视频演示，有的可以开展仿真模拟。很多实验随着研究的深入也显得力不从心，例如有关定量的以及现象不明显的实验，需要借助数字化实验系统来完成。数字化实验系统由传感器、数据采集器、配套软件构成（现在已经升级为无线传感器，通过蓝牙与电脑连接）。人们为了从外界获取信息，必须借助于感觉器官。而传感器素有“电五官”之称。许多学校也已购买传感器并投入使用，但存在教师利用率低的问题。因此在信息化学习中如何利用信息技术的优势进行化学实验教学值得深入研究。信息技术使个别化学习、合作学习在化学实验教学中也成为现实。

3 信息技术支持下的高中化学深度教学研究的方法

具体实施方法：

（1）学习数字化实验仪器以及与课堂相关的信息技术支持的手段。

数字化实验系统有较强的信息化处理功能，使实验由定性分析上升到定量分析，提高实验结果的精确度和可信度。应用数字化实验可以对实验数据进行可视化采集。当然传统的实验能够培养学生的基本实验操作能力。现代化实验的精准和传统实验的有效结合，突出各自的优势，才能达到更好的实验教学效果。

国家《教育信息化“十三五”规划》与教育信息化2.0行动计划，就是为了加快学校教育信息化建设，提高教学效果，提升教学质量，提升师生信息技术应用能力。信息技术走进我们的学科教育，与学科教育融合是时代的需要。本年度我们学校所有教师都认真学习了与课堂相关的信息技术支持的手段。如果可以运用到将来的课堂中去将更加有效的提高课堂教学的效率。

（2）探索如何充分挖掘高中化学教材中深度教学的操作方案。

深度教学应包含三个层次:以文本教学实现知识的传递;以思维教学实现逻辑关系、学科思想和方法的建构;以价值教学体现知识学习的意义。

而实施深度教学的路径有四种:指向学习内容的结构化路径、指向学习条件的情境化路径、指向学习过程的问题化路径、指向学习策略的自主性路径,四种路径相伴共生，共同促进深度教学的实现。在高中化学新课标的指导下，课程内容就是教学活动的核心资料，教师要吃透教材，深入挖掘化学知识的内在联系，指导学生深度学习和实践:学生也应在高中化学深度学习基础上，综合应用，形成知识网络。

（3）探索如何将信息技术应用到课堂教学过程中，达到在传授知识的同时能够引领学生进行深度学习。

通过信息技术的支持更加准确地把握教学起点，更加科学地设定教学标高，更加恰当地选择教学内容，更加多样地呈现教学样态，更加精准地设计教学评价。

具体实践方法：

（1）案例分析法：广泛听取示范课，观察评估课堂教学效果及学生反映或反馈情况，总结信息技术支持的深度教学的方法和策略。

（2）行动研究法：在教学实践中开展研究。

（3）问卷调查法：在学生中进行问卷调查，了解效果。

（4）文献研究法：对相关论文资料进行搜集和整理，通过大量相关的理论，增强自己对深度教学的理解能力，提升知识运用的水平。

在信息化背景下，技术支持的教育教学依然要建立在学科教学本身的特点之上，即：一是高中学生的认知基础和能力特征；二是高中化学学科特点和教学目标；三是教学过程的师生成长性追求。将技术融合进学科教学，使用技术支持教学，将深刻变革学科教学自身。通过信息技术支持下的深度教学研究，最终让课堂目标清晰，指向于学，让课堂有强烈的目的性和设计感。最后制成蕴含教师教学意图的校本学习材料。同时提出较为系统的，可操作性强的，实现信息化与高考连接的深度学习的课堂教学模式。

参考文献

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