以信息技术优化中学实验室教学的策略探析

信息时代的到来之所以引起了教育领域的巨大变革，是因为信息技术大大改变了学生的学习方式。比如，学生可以通过网络资源获取丰富的学科知识，不必只依靠教师的课堂讲解；学生可以通过信息技术与志同道合的网民展开大范围的交流与互动，开阔学生眼界，等等。中学实验室是实施实验教学的基本场合，也应主动以信息技术优化实验室管理与组织方式，充分调动学生的学习感官，优化实验教学质量。具体来说，在中学理科实验室教学中引入信息技术有哪些积极作用呢？下面，笔者将从优化理科实验的组织效果、突破常规实验的教学弊端、提升学生的探究能力三个角度分析。 一、中学理科实验室引入信息技术的必要性 1.优化中学实验的组织效果 一般来说，中学理科包含生物、化学、物理三门学科，而这三门学科也被认为是科学的三个分支，都以实验为基本特征。通过实验组织学科教学是为了让中学生亲自经历实验探究的整个过程，自主生成知识意义，掌握科学探究规律。其中，有一部分实验的操作过程繁琐、反应周期较长、实验现象不够明显，导致学生无法在实验操作中得出科学结论。另外，部分实验还需要学生统计繁琐的数据才能得出具体结论，而常规的实验数据却存在很大的误差，影响了实验结论的科学性。但是，信息技术不同，它能够显化实验现象，加速实验反应过程，甚至可以通过数据处理软件得出精确的实验结论，大大降低了出现误差的可能性，更易于培养学生的实验素养。 2.突破常规实验室教学的弊端 一般来说，每一个实验都需要一定量的实验设备与实验药品，尤其是一些无可代替的实验用具直接关系着实验是否能顺利展开。另外，分组实验已经成为中学实验教学的基本形式。如果不及时补充实验用品，便从客观角度降低了学生亲自操作实验的可能性。如果可以引入信息技术，那么便能以信息技术手段代替部分实验工具，且避免了更换实验设备与工具的繁琐工作，还有一部分有污染性、存在安全隐患的实验都可以用信息技术展开模拟操作，从而丰富了实验教学的组织形式。 3.有利于提升学生探究能力 核心素养将学生的实践能力与创新能力作为最关键的两种能力，为此，教师应给学生提供自主学习与自主探究的机会，鼓励学生通过实验操作总结科学探究的客观规律。信息技术的辅助为提升学生的探究能力提出了新的可能，比如，教师可借助信息技术激发学生的实验操作兴趣，拓展学生的学习范围，等等，便于学生充分利用信息技术参与实验探究，稳步提升学生的科学素养，为优化我国国民素质，给科学研究领域培养一批具有动手能力的人才做好准备。 面对信息技术所带来的各类好处，教师应该多研究国内外的先进经验，分析整合中学理科实验室教学与信息技术的有效策略，将仿真实验与传统实验结合起来，全面优化中学生的科学素养。下面，笔者将从以信息技术组织常规理科实验、以信息技术管理实验室、以信息技术监督学生实验过程三个角度分析中学理科实验室与信息技术整合的有效策略。 二、中学理科实验室与信息技术整合的策略 1.以信息技术组织常规理科实验 就目前来说，被广泛应用到中学理科实验教学中的信息技术主要包括传感器、多媒体软件、投影一体机等。这些软件是构建智慧实验室，实现实验室信息化建设的基本技术载体。在中学学校中，教师应尝试以信息技术组织常规理科实验，保证每个学生都有动手操作的机会，通过信息技术改革完善常规的实验设备，为提升学生的科学素养做好准备。常规的实验教学通常是通过各类瓶瓶罐罐、夹子、酒精灯、砝码等实验设备展开的，中学生也需要利用自己的感官得出具体的结论，而中学生的主观意象很可能会影响实验结论的科学性。以信息技术组织常规教学实验，通过数据采集器识别与分析实验数据，存储实验信息，借助数字化处理软件绘制图像，更便于学生得出客观而全面的结论。因此，以信息技术组织常规理科实验可以有效优化理科实验的教学效果。但是，在此之前，教师应该思索如何以信息技术展开常规实验操作，训练学生的信息技术操作水平。 在化学实验教学中，我校教师便经常使用微课组织化学实验教学，即教师提前录制实验讲解视频，然后学生只需自行下载观看，展开实验预习，为实验室探究行为做好准备。就如在“制取氧气”实验教学中，我校教师便通过信息技术的微课制作软件录制了制取氧气的整个过程，通过字幕与镜头切换强调了制取氧气实验的操作要点。待视频录制完成之后，教师便将其上传到网络公众平台上，学生应在我校的电子阅览室内自主下载观看，熟悉制取氧气的相关操作方法，然后再在实验室内展开相应的实验探索。另外，通过实验室操作行为，学生也可以直接在课后主动根据微视频进行复习，及时查漏补缺，稳步提升自己的实验素养。 2.以信息技术管理实验室 实验室管理是中学理科实验室教学的基本内容，管理越精细、越完善，就越能为中学生创设一个良好的实验操作环境。在数字化实验室管理教学中，任课教师应通过信息技术记录完善的实验室使用记录，登记实验设备与用品的使用情况，同时还可通过信息技术分享本校实验室管理现状与运行情况，实现精细管理，提升实验效率。我们都知道，储存量大、信息更新及时是信息技术的基本特征，云储存、网盘、云盘等多种信息技术的开发与普及更是无限扩大了计算机的信息储存量，这就便于教师随时根据实验室的使用情况登记相关信息，同时还可通过搜索学情信息进行信息查询，规避了常规实验室管理出现资料不足、不易保存等问题。 一般来说，实验室的信息化管理体系通常包括信息查询、预约管理、设备授权、计算机使用时间统计等多种内容，还可监督各个仪器的工作状态，便于学生、教师与实验室管理员查看相关信息。中学理科实验室需面向全体学生，如果可以借助信息技术的“预约管理”功能，各个班级教师便可结合实际的教学需求提前预约实验室使用时间，避免与其他班级发生冲突，保证所有的学生都可有序参与实验学习。另外，常规的理科实验是以班级展开的，但是部分学生需要以实验满足个人学习需求。以信息技术建立开放性的实验室，便可保证实验室全天面向学生，而学生则需通过信息技术记录自己使用实验室的时间、所使用的实验设备与药品等等。值得一提的是，为了切实通过信息技术实现精细化管理，学校应以学校管理员、任课教师管理员与学生管理三层管理模式建立完善的实验室管理制度，每个人员所对应的管理权限不尽相同。比如，学生权限包括通过信息平台查询实验仪器、申请实验室使用、在线交流等；教师权限则包括实验团队人员分配、实验用品经费分配等；学校管理员权限则包括实验设备维修与更新申请、数据修改与删除等。 3.以信息技术监督学生实验过程 建设信息化理科实验室并不只作用于学生的实验探究过程，还可以让教师通过学生的实验操作过程展开客观评价，保证实验评价的客观性与全面性。教学评价一直对教学活动起着导向、激励与查漏补缺的作用，但是常规的“纸笔考试”评价导致学生只关注最终的实验成绩，所以出现了部分学生死记硬背实验操作步骤与实验现象，不重视实验操作过程与实验分析的问题，大大降低了实验教学效率。但是，信息技术不同，它可以监督学生在线上操作实验的时长、与其他人展开实验探讨与合作交流的具体过程、学生在实验中出现操作误差以及所选择的解决办法等各类信息，能够全面监督学生的实验探究行为，便于学生根据自身的实验操作计划完善个人的实验操作水平，切实发挥教学评价的具体功用。 为了监督学生在实验室展开化学实验的具体情况，本校教师会经常用微信、QQ等与学生展开线上交流，了解中学生对实验室实验学习的真实感受，监督学生的实验学习行为。比如，我校有一个学生十分喜欢做实验，认为实验能够让他像一位真正的科学家一样经历发现、证明的认知过程。通过通信技术，这个学生可随时向所有化学教师提出教师指导请求，有空闲时间的教师应主动以视频通话、语音通话等多种方式对学生展开一对一的教师辅导，帮助学生顺利完成实验操作任务。另外，学生也可以通过手机自主录制个人操作实验的整个过程，在课后回访、检查，分析自己的实验学习行为，以便及时提升自己的实验操作能力。这就加强了师生、生生互动，对提升学生的自主学习能力十分重要。通过信息平台的学生追踪信息，我校化学教师大力赞扬了这个学生追求科学、敢于探究的优良品质，希望他可以继续保持。另外，教师还会经常根据这个学生所操作的实验项目分析这个学生所得实验结论的正确性，就学生的操作失误提出专业指导。 总而言之，以信息技术建设数字化中学实验室已经成为未来发展的主要趋势。教师应该抓住信息时代所带来的挑战与机遇，通过信息技术改革传统的实验教学结构与组织形式，完善学生的实验认识，提升学生的科学素养。 ［1］刘亚丽，木伟伟，朱金苗.现代信息技术在中学化学实验教学中的应用［J］.合肥师范学院学报，2014，32（3）：127-129. ［2］郑宇晴，马文婧，张轶炳.基于现代信息技术的中学物理实验改进：以“探究自由落体运动规律”为例［J］.物理教师，2018，39（7）：66-70. ［3］李桂福.掌握最新技术 创新实验教学：介绍《创新中学物理实验：电子信息技术的应用［J］.大学物理，2012，31（7）：61. ［4］王少鹍，谈成访.浅析信息技术在中学物理实验教学中的应用［J］.中国教育技术装备，2015（5）：143，145. 信息时代的到来之所以引起了教育领域的巨大变革，是因为信息技术大大改变了学生的学习方式。比如，学生可以通过网络资源获取丰富的学科知识，不必只依靠教师的课堂讲解；学生可以通过信息技术与志同道合的网民展开大范围的交流与互动，开阔学生眼界，等等。中学实验室是实施实验教学的基本场合，也应主动以信息技术优化实验室管理与组织方式，充分调动学生的学习感官，优化实验教学质量。具体来说，在中学理科实验室教学中引入信息技术有哪些积极作用呢？下面，笔者将从优化理科实验的组织效果、突破常规实验的教学弊端、提升学生的探究能力三个角度分析。一、中学理科实验室引入信息技术的必要性1.优化中学实验的组织效果一般来说，中学理科包含生物、化学、物理三门学科，而这三门学科也被认为是科学的三个分支，都以实验为基本特征。通过实验组织学科教学是为了让中学生亲自经历实验探究的整个过程，自主生成知识意义，掌握科学探究规律。其中，有一部分实验的操作过程繁琐、反应周期较长、实验现象不够明显，导致学生无法在实验操作中得出科学结论。另外，部分实验还需要学生统计繁琐的数据才能得出具体结论，而常规的实验数据却存在很大的误差，影响了实验结论的科学性。但是，信息技术不同，它能够显化实验现象，加速实验反应过程，甚至可以通过数据处理软件得出精确的实验结论，大大降低了出现误差的可能性，更易于培养学生的实验素养。2.突破常规实验室教学的弊端一般来说，每一个实验都需要一定量的实验设备与实验药品，尤其是一些无可代替的实验用具直接关系着实验是否能顺利展开。另外，分组实验已经成为中学实验教学的基本形式。如果不及时补充实验用品，便从客观角度降低了学生亲自操作实验的可能性。如果可以引入信息技术，那么便能以信息技术手段代替部分实验工具，且避免了更换实验设备与工具的繁琐工作，还有一部分有污染性、存在安全隐患的实验都可以用信息技术展开模拟操作，从而丰富了实验教学的组织形式。3.有利于提升学生探究能力核心素养将学生的实践能力与创新能力作为最关键的两种能力，为此，教师应给学生提供自主学习与自主探究的机会，鼓励学生通过实验操作总结科学探究的客观规律。信息技术的辅助为提升学生的探究能力提出了新的可能，比如，教师可借助信息技术激发学生的实验操作兴趣，拓展学生的学习范围，等等，便于学生充分利用信息技术参与实验探究，稳步提升学生的科学素养，为优化我国国民素质，给科学研究领域培养一批具有动手能力的人才做好准备。面对信息技术所带来的各类好处，教师应该多研究国内外的先进经验，分析整合中学理科实验室教学与信息技术的有效策略，将仿真实验与传统实验结合起来，全面优化中学生的科学素养。下面，笔者将从以信息技术组织常规理科实验、以信息技术管理实验室、以信息技术监督学生实验过程三个角度分析中学理科实验室与信息技术整合的有效策略。二、中学理科实验室与信息技术整合的策略1.以信息技术组织常规理科实验就目前来说，被广泛应用到中学理科实验教学中的信息技术主要包括传感器、多媒体软件、投影一体机等。这些软件是构建智慧实验室，实现实验室信息化建设的基本技术载体。在中学学校中，教师应尝试以信息技术组织常规理科实验，保证每个学生都有动手操作的机会，通过信息技术改革完善常规的实验设备，为提升学生的科学素养做好准备。常规的实验教学通常是通过各类瓶瓶罐罐、夹子、酒精灯、砝码等实验设备展开的，中学生也需要利用自己的感官得出具体的结论，而中学生的主观意象很可能会影响实验结论的科学性。以信息技术组织常规教学实验，通过数据采集器识别与分析实验数据，存储实验信息，借助数字化处理软件绘制图像，更便于学生得出客观而全面的结论。因此，以信息技术组织常规理科实验可以有效优化理科实验的教学效果。但是，在此之前，教师应该思索如何以信息技术展开常规实验操作，训练学生的信息技术操作水平。在化学实验教学中，我校教师便经常使用微课组织化学实验教学，即教师提前录制实验讲解视频，然后学生只需自行下载观看，展开实验预习，为实验室探究行为做好准备。就如在“制取氧气”实验教学中，我校教师便通过信息技术的微课制作软件录制了制取氧气的整个过程，通过字幕与镜头切换强调了制取氧气实验的操作要点。待视频录制完成之后，教师便将其上传到网络公众平台上，学生应在我校的电子阅览室内自主下载观看，熟悉制取氧气的相关操作方法，然后再在实验室内展开相应的实验探索。另外，通过实验室操作行为，学生也可以直接在课后主动根据微视频进行复习，及时查漏补缺，稳步提升自己的实验素养。2.以信息技术管理实验室实验室管理是中学理科实验室教学的基本内容，管理越精细、越完善，就越能为中学生创设一个良好的实验操作环境。在数字化实验室管理教学中，任课教师应通过信息技术记录完善的实验室使用记录，登记实验设备与用品的使用情况，同时还可通过信息技术分享本校实验室管理现状与运行情况，实现精细管理，提升实验效率。我们都知道，储存量大、信息更新及时是信息技术的基本特征，云储存、网盘、云盘等多种信息技术的开发与普及更是无限扩大了计算机的信息储存量，这就便于教师随时根据实验室的使用情况登记相关信息，同时还可通过搜索学情信息进行信息查询，规避了常规实验室管理出现资料不足、不易保存等问题。一般来说，实验室的信息化管理体系通常包括信息查询、预约管理、设备授权、计算机使用时间统计等多种内容，还可监督各个仪器的工作状态，便于学生、教师与实验室管理员查看相关信息。中学理科实验室需面向全体学生，如果可以借助信息技术的“预约管理”功能，各个班级教师便可结合实际的教学需求提前预约实验室使用时间，避免与其他班级发生冲突，保证所有的学生都可有序参与实验学习。另外，常规的理科实验是以班级展开的，但是部分学生需要以实验满足个人学习需求。以信息技术建立开放性的实验室，便可保证实验室全天面向学生，而学生则需通过信息技术记录自己使用实验室的时间、所使用的实验设备与药品等等。值得一提的是，为了切实通过信息技术实现精细化管理，学校应以学校管理员、任课教师管理员与学生管理三层管理模式建立完善的实验室管理制度，每个人员所对应的管理权限不尽相同。比如，学生权限包括通过信息平台查询实验仪器、申请实验室使用、在线交流等；教师权限则包括实验团队人员分配、实验用品经费分配等；学校管理员权限则包括实验设备维修与更新申请、数据修改与删除等。3.以信息技术监督学生实验过程建设信息化理科实验室并不只作用于学生的实验探究过程，还可以让教师通过学生的实验操作过程展开客观评价，保证实验评价的客观性与全面性。教学评价一直对教学活动起着导向、激励与查漏补缺的作用，但是常规的“纸笔考试”评价导致学生只关注最终的实验成绩，所以出现了部分学生死记硬背实验操作步骤与实验现象，不重视实验操作过程与实验分析的问题，大大降低了实验教学效率。但是，信息技术不同，它可以监督学生在线上操作实验的时长、与其他人展开实验探讨与合作交流的具体过程、学生在实验中出现操作误差以及所选择的解决办法等各类信息，能够全面监督学生的实验探究行为，便于学生根据自身的实验操作计划完善个人的实验操作水平，切实发挥教学评价的具体功用。为了监督学生在实验室展开化学实验的具体情况，本校教师会经常用微信、QQ等与学生展开线上交流，了解中学生对实验室实验学习的真实感受，监督学生的实验学习行为。比如，我校有一个学生十分喜欢做实验，认为实验能够让他像一位真正的科学家一样经历发现、证明的认知过程。通过通信技术，这个学生可随时向所有化学教师提出教师指导请求，有空闲时间的教师应主动以视频通话、语音通话等多种方式对学生展开一对一的教师辅导，帮助学生顺利完成实验操作任务。另外，学生也可以通过手机自主录制个人操作实验的整个过程，在课后回访、检查，分析自己的实验学习行为，以便及时提升自己的实验操作能力。这就加强了师生、生生互动，对提升学生的自主学习能力十分重要。通过信息平台的学生追踪信息，我校化学教师大力赞扬了这个学生追求科学、敢于探究的优良品质，希望他可以继续保持。另外，教师还会经常根据这个学生所操作的实验项目分析这个学生所得实验结论的正确性，就学生的操作失误提出专业指导。总而言之，以信息技术建设数字化中学实验室已经成为未来发展的主要趋势。教师应该抓住信息时代所带来的挑战与机遇，通过信息技术改革传统的实验教学结构与组织形式，完善学生的实验认识，提升学生的科学素养。参考文献：［1］刘亚丽，木伟伟，朱金苗.现代信息技术在中学化学实验教学中的应用［J］.合肥师范学院学报，2014，32（3）：127-129.［2］郑宇晴，马文婧，张轶炳.基于现代信息技术的中学物理实验改进：以“探究自由落体运动规律”为例［J］.物理教师，2018，39（7）：66-70.［3］李桂福.掌握最新技术 创新实验教学：介绍《创新中学物理实验：电子信息技术的应用［J］.大学物理，2012，31（7）：61.［4］王少鹍，谈成访.浅析信息技术在中学物理实验教学中的应用［J］.中国教育技术装备，2015（5）：143，145.

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