高中化学信息技术与学科教学融合教学案例3

高中化学信息技术与学科教学融合教学案例三：基于虚拟仿真与多媒体互动的“二氧化硫的性质探究”引言在高中化学教学中，元素化合物知识的学习往往伴随着大量的实验探究。然而，部分化学物质的毒性、实验过程的危险性以及实验现象的瞬时性，给传统课堂教学带来了诸多限制。信息技术的发展为突破这些瓶颈提供了可能。本案例以“二氧化硫的性质探究”为载体，旨在探讨如何将虚拟仿真实验与多媒体互动资源有机融入教学环节，引导学生在安全、直观、互动的环境中主动建构知识，培养其科学探究能力与创新思维，以期为高中化学课堂教学改革提供有益的参考。一、案例背景1.1课题名称二氧化硫的性质探究1.2适用年级高中二年级1.3课时安排1课时（45分钟）1.4教材分析本课题选自高中化学必修模块，是硫及其化合物知识体系中的核心内容。二氧化硫是一种典型的酸性氧化物，同时具有氧化性、还原性和漂白性，其性质的探究对于学生理解元素化合物的性质递变规律、氧化还原反应原理以及环境保护意识的培养均具有重要意义。传统教学中，二氧化硫的制备和性质实验因涉及有毒气体，多以教师演示为主，学生动手机会少，且部分实验现象不易观察，影响教学效果。1.5学情分析学生在之前的学习中已经掌握了氧化还原反应的基本概念、酸性氧化物的通性等知识，具备一定的实验操作技能和分析问题的能力。高二学生思维活跃，好奇心强，对新兴的信息技术工具具有较高的接受度和操作兴趣。但他们对微观反应机理的理解仍存在困难，对实验现象的本质原因探究能力有待提升。二、教学目标2.1知识与技能*理解二氧化硫的物理性质和化学性质（酸性氧化物通性、氧化性、还原性、漂白性）。*掌握二氧化硫的检验方法。*了解二氧化硫对环境的影响及相关的防治措施。2.2过程与方法*通过虚拟仿真实验，体验科学探究的过程，学习控制变量法等科学研究方法。*运用多媒体互动资源，提升信息获取、分析和合作交流能力。*培养基于证据进行推理和判断的能力。2.3情感态度与价值观*认识到化学物质在造福人类的同时也可能带来环境问题，树立绿色化学和可持续发展的观念。*通过探究活动，激发学习化学的兴趣，培养严谨求实的科学态度和创新精神。*增强社会责任感，关注与化学相关的社会热点问题。三、教学重难点3.1教学重点二氧化硫的化学性质（酸性氧化物通性、还原性、漂白性）。3.2教学难点二氧化硫漂白性的原理及其与氯气漂白性的差异；二氧化硫氧化性与还原性的判断与应用。四、教学方法与策略*情境创设法：利用多媒体视频、图片等创设问题情境，激发学生学习兴趣。*虚拟仿真实验法：借助虚拟仿真平台，让学生安全、自主地完成二氧化硫的性质探究实验。*任务驱动法：设置层层递进的探究任务，引导学生主动思考和探究。*合作探究法：组织学生进行小组讨论和合作学习，共同解决问题。*多媒体辅助教学法：整合PPT课件、互动动画、在线测试等资源，优化教学过程。五、教学准备*教师准备：制作PPT课件（包含视频、图片、问题链），筛选并调试虚拟仿真实验软件（如NOBOOK虚拟实验室、Labster等平台中的相关实验模块或自行开发的简易仿真程序），准备在线互动讨论区或答题平台（如学习通、雨课堂、希沃白板等）。*学生准备：预习教材相关内容，了解二氧化硫的基本知识；具备基本的电脑操作技能。六、教学过程6.1创设情境，导入新课（约5分钟）*教师活动：播放一段关于酸雨危害的短视频（如酸雨腐蚀建筑物、影响植物生长等）或展示相关新闻图片，引出“酸雨”这一环境问题。提问：“酸雨的主要成因是什么？”引导学生回答出二氧化硫。*学生活动：观看视频/图片，思考并回答教师提出的问题。*设计意图：通过真实的环境问题引发学生的情感共鸣和认知冲突，自然导入本节课的主题——二氧化硫，激发学生的探究欲望。6.2自主探究，感知性质（约20分钟）6.2.1二氧化硫的物理性质初探*教师活动：引导学生观察虚拟仿真实验中二氧化硫气体的颜色、状态，并通过虚拟操作“闻气味”（强调正确的闻气体方法），结合生活经验和教材描述，总结二氧化硫的物理性质（颜色、状态、气味、溶解性等）。可展示二氧化硫溶于水的虚拟实验。*学生活动：在教师引导下，操作虚拟仿真软件，观察现象，记录并总结二氧化硫的物理性质。6.2.2二氧化硫的化学性质探究（核心环节）*教师活动：将学生分为若干小组，布置探究任务：“利用提供的虚拟实验器材和药品（如二氧化硫气体发生装置、集气瓶、试管、导管、水、紫色石蕊试液、品红溶液、酸性高锰酸钾溶液、硫化氢水溶液、氢氧化钠溶液等），设计实验方案，探究二氧化硫可能具有的化学性质，并记录实验现象和你的结论。”*任务一（酸性氧化物通性）：引导学生将二氧化硫通入水中，测溶液pH；再滴加紫色石蕊试液；将二氧化硫通入氢氧化钠溶液中。*任务二（漂白性）：引导学生将二氧化硫通入品红溶液中，观察现象；加热褪色后的溶液，观察现象。*任务三（还原性）：引导学生将二氧化硫通入酸性高锰酸钾溶液（或溴水、氯水）中，观察现象。*任务四（氧化性）：引导学生将二氧化硫通入硫化氢水溶液中，观察现象。*学生活动：小组讨论，设计实验方案，分工合作进行虚拟实验操作，仔细观察实验现象，记录实验数据，并尝试解释现象，得出初步结论。教师巡视指导，对学生的操作和思路进行点拨，鼓励学生大胆尝试。*设计意图：通过虚拟仿真实验，学生可以安全、反复地进行操作，弥补了传统实验的不足。自主设计和操作能极大调动学生的积极性，培养其实验探究能力和合作精神。6.3交流研讨，深化理解（约10分钟）*教师活动：组织各小组选派代表，利用虚拟实验平台的“成果分享”功能或口头汇报的形式，展示本组的探究过程、实验现象和结论。教师引导学生进行互评和补充，并结合多媒体动画（如SO₂与水反应的微观过程、与品红结合及分解的示意图、与KMnO₄反应的电子转移示意），对重点性质（如漂白性的可逆性、还原性的表现）进行深入讲解和辨析。例如，对比二氧化硫和氯气的漂白原理及效果差异。*学生活动：积极参与汇报和讨论，倾听他人观点，修正和完善自己的认识。通过观看动画，加深对微观反应机理的理解。*设计意图：通过交流研讨，培养学生的表达能力和批判性思维。多媒体动画的运用，将抽象的微观过程直观化，帮助学生突破难点。6.4知识梳理，拓展应用（约7分钟）*教师活动：*引导学生共同总结二氧化硫的性质，形成知识网络（可利用思维导图软件或PPT动态展示）。*提出问题：“根据二氧化硫的性质，我们可以采取哪些方法来防治酸雨？二氧化硫在工业上有哪些用途？”引导学生联系实际，思考二氧化硫的两面性。*在在线答题平台发布几道针对性练习题（选择、填空、简答），即时反馈学生的掌握情况。*学生活动：回顾本节课所学知识，构建知识体系；思考并回答拓展问题；完成在线练习，检验学习效果。*设计意图：梳理知识，帮助学生构建结构化的知识体系。联系实际生活，体现化学的应用价值，培养学生的社会责任感。在线测试及时反馈，便于教师了解学情，进行针对性辅导。6.5课堂小结，布置作业（约3分钟）*教师活动：简要回顾本节课的主要内容和学习方法。布置作业：*完成教材课后习题。*拓展阅读：搜集关于“脱硫技术”的资料，写一篇简短的科普小短文或制作一份手抄报。*（选做）尝试利用家中常见物品，设计一个简易实验，模拟酸雨的形成或危害（注意安全）。*学生活动：记录作业内容，明确课后任务。*设计意图：巩固所学知识，拓展学生视野，培养其信息检索和综合运用能力。七、板书设计二氧化硫的性质探究1.物理性质：无色、有刺激性气味的气体，密度比空气大，易溶于水。2.化学性质：*酸性氧化物通性：SO₂+H₂O⇌H₂SO₃SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O*漂白性：使品红溶液褪色，加热后恢复原色（可逆，非氧化还原反应）。*还原性：能使酸性KMnO₄溶液、溴水、氯水褪色。2KMnO₄+5SO₂+2H₂O=K₂SO₄+2MnSO₄+2H₂SO₄*氧化性：SO₂+2H₂S=3S↓+2H₂O3.检验：通入品红溶液，褪色；加热，恢复原色。4.对环境的影响：酸雨（pH<5.6）。5.防治与用途八、教学反思本节课尝试将虚拟仿真实验与多媒体互动资源深度融入“二氧化硫的性质探究”教学中，旨在突破传统实验教学的限制，提升学生的参与度和探究能力。从实际教学效果来看，学生对虚拟实验表现出浓厚的兴趣，能够积极投入到实验设计和操作中，课堂气氛较为活跃。通过自主探究和小组合作，学生对二氧化硫的性质有了更直观和深刻的理解，尤其是其漂白性的可逆性和还原性的表现，通过虚拟实验的现象观察和后续的动画解析，学生掌握得比较扎实。信息技术的应用，确实为化学教学带来了便利。虚拟仿真实验有效解决了二氧化硫实验的毒性和污染问题，保障了学生的安全，同时也让学生有了更多亲自动手操作和自主探究的机会。多媒体资源的整合，如视频、动画等，使抽象的化学知识具体化、枯燥的理论学习趣味化，有助于学生更好地理解和记忆。在线答题平台的即时反馈功能，也让教师能够及时了解学生的学习状况，并进行针对性的讲解。然而，在教学过程中也发现一些需要改进的地方。例如，部分学生在虚拟实验操作时，可能会过于关注“玩”而忽略了实验目的和现象观察，教师需要加强过程性指导和任务驱动。虚拟实验虽然能模拟大部分现象，但缺乏真实实验中的触感和嗅觉体验，这一点是无法完全替代的。因此，在条件允许的情况下，对于一些安全的、现象明显的演示实验，仍应尽可能进行真实操作。此外，不同学生的信息技术操作水平存在差异，如何更好地兼顾不同层次学生的需求，也是未来教学中需要思考的问题。总的来说，信息技术与化学学科教学的融合是大势所趋。作为教师，我们需要不断学习和探索，合理选择和运用信息技术，使其真正服务于教学，优化教学过程，提升教学质量，最终促进学生核心素养的全面发展。这不仅要求我们熟悉各种技术工具，更要深入理解学科本质和学生认知规律，将技术与教学内容、教学方法有机结合，才能实现“1+1>2”的效果。九、结语本案例通