基于信息化背景下初中化学实验创新探究

随着信息技术的飞速发展，教育信息化已成为教育现代化的重要标志[1]。研究表明，合理运用信息化手段不仅能丰富实验教学的内容及出现形式，更能为传统实验创新提供新的思路和方法[2]。初中化学核心实验“水的组成”对于学生理解物质组成、化学变化中的元素守恒等概念具有不可替代的作用。因此，基于信息化技术对“水的组成”实验的研究具有重要的现实意义。

一、传统“水的组成”实验教学现状与问题

1.1 实验装置复杂

在传统实验过程中这类电解电源体积较大且笨重，给学生分组实验带来诸多困难。对于刚步入初中化学学习的学生来说传统实验装置的组装过程复杂、操作难度较大，容易分散学生对实验核心内容的注意力和影响实验教学效果。

1.2 实验现象观察与分析困难

在传统实验中氢气与氧气的检验操作较为困难、检验的成功率较低，这导致学生难以准确地对实验现象观察进而分析水的组成，不利于学生对知识掌握和化学思维的培养。

1.3 教学资源和方式单一

传统实验教学高度依赖教材内容以及教师的讲解与演示活动，教学资源呈现方式较为匮乏。在信息化时代中，该教学模式已难以达到学生的学习需求，在激发学生学习兴趣与主动性方面亦显得力不从心。

二、信息化背景下“水的组成”实验创新设计

2.1 实验装置创新

1.采用9V 电池替代学生电源

本实验用9V 电池替换学生电源，减小了实验器材的体积也使装置使用上更加简便，降低了学生操作的难度，让学生能够更专注于实验本身。

2.利用医用三通阀优化实验操作

本套实验利用医用三通阀作为控制开关，使得气体的检验操作更加简便、成功率也更高；若是检验失败，也通过三通阀重新抽取气体进行再次检验，节省了整体实验时间，提高了学生实验的效率。

3.装置取材于实际生活（如亚克力盒子、注射器等）

在实验过程中学生可以更好地感受化学与生活的紧密联系，培养学生的动手操作能力和实践创新能力。

2.2 借助信息化资源辅助实验教学设计

1.利用虚拟实验软件进行实验操作模拟

以 “水的组成” 实验来说，在实验前，学生可通过虚拟软件练习如何组装实验装置、操作医用三通阀，了解气体抽取和检验。

2.运用动画模拟突破微观认知障碍

初中生在理解微观粒子变化反应时，存在一定认知困难。在本实验教学设计里，针对这一教学难点，采用了动态可视化教学策略。例如，通过设计粒子运动动画，将通电条件下水分子的解离过程以及氢气燃烧时的化合过程中微粒动态直观呈现。这种把微观不可视转化为可视动态图像的教学手段，能够有效助力学生构建宏—微—符三者之间的联系，从而理解化学变化的实质。

3.利用信息化视频资源丰富教学内容

在实验教学进程中，借助历史情境的再现，使学生切实感受科学发现之路的曲折。例如，本设计中呈现 18 世纪科学家凭借定量实验，成功推翻 “水是单一元素” 这一错误认知的过程，培养学生的批判性思维。

三、实验教学过程设计

3.1 情境导入

教师通过播放一段关于水在航天的利用视频，引导学生思考水的组成

问题，激发学生的学习兴趣和探究欲望。引出本节课的主题。

3.2 实验探究

3.2.1 教师演示实验及展示虚拟实验软件

（1）先将电解液加入电解槽中，确保液面高度满足后续实验需求。

（2）使用注射器对电解池内部进行灌注，排出残留气体，以保证电解过程不受气泡干扰。

（3）将9V 电源接入电池卡座，启动电解，观察并记录现象。

（4）展示在虚拟实验软件中如何组装实验装置、操作医用三通阀，了解气体抽取和检验。

3.2.2 学生分组实验

每个小组配备一套改进后的实验装置和实验材料，学生按照教师的指导和实验步骤进行操作。在实验过程中，教师巡视各小组及时发现并解决学生在实验中遇到的问题，确保实验顺利进行。

3.2.3. 信息化辅助实验分析

在学生实验过程中，教师利用多媒体设备记录学生实验过程中的问题和动画模拟，帮助学生更好地理解实验原理和微观过程。学生可以根据自己的实验情况，对照虚拟实验和动画模拟进行分析，加深对实验的理解。

3.3 总结归纳

学生实验结束后，教师可以利用在线问卷组织学生进行讨论和总结。教师再结合信息化资源，如微课等，对本节课的内容进行系统总结，帮助学生构建完整水的组成的知识体系并建立元素守恒的观念。

四、实验教学效果与反思

4.1 教学效果

基于信息化背景下对“水电解”装置创新和实验教学的改进得了良好的教学效果。实验装置的创新和信息化资源的运用激发了学生学习的积极性和参与度。从知识掌握程度看来，本节课利用虚拟实验软件、动画模拟等信息化手段让学生对水的组成、化学变化中的元素守恒观念有了更深的理解。从实验技能看来，学生亲手操作改进后的实验装置，提高了实验操作能力和解决问题的能力。

4.2 教学反思

教学实践中发现部分学生实验操作仍不规范，实验现象不明显，后续教学应加强实验操作指导以提升学生技能。此外，教师在教学过程中对信息化资源整合运用能力也需要进一步增强，充分发挥信息化手段在提升教学质量与效率方面的优势。

五、结论

基于信息化背景下对初中化学“水的组成”实验进行创新，通过实验装置的改进和信息化资源的有机结合，有效解决了传统实验教学中存在的问题，进而提高了实验教学的效果。装置创新让学生更好地领悟实验原理、更扎实地掌握知识；而信息化资源的使用，不仅为实验形式增添了丰富性，更点燃学生学习积极性，有力地培养学生化学学科核心素养。在研究过程中我更深刻的体会到信息化实验教学的创新是一个不断探索的过程，需要教师在实践中不断总结经验，优化实验教学方法。随着信息技术的不断发展，相信在初中化学实验教学中将会有更多的创新和突破，为培养适应时代发展需求的创新型人才奠定坚实基础。

参考文献

[1]教育部. （2022）. 教育信息化发展规划. 北京： 人民教育出版社.

[2]王娟.刘艳.信息化技术在初中化学教学中的应用[J].新课程教学，2022（3）：112-113