用信息技術(shù)支撐初中化學(xué)智慧教育的案例設(shè)計(jì)

高琳琳 張爽 何瑤 張宇航

摘要：隨著“智慧地球”思想的不斷滲透，“智慧教育”理念應(yīng)運(yùn)而生，它打破了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，真正提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，滿足了學(xué)生的個(gè)性化需求，為教育實(shí)踐開辟了一條嶄新的探索之路。本文主要分析了初中化學(xué)學(xué)科智慧教育的內(nèi)涵及特征，研究了支持智慧教育的數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境，并提供了一份化學(xué)智慧教育的教學(xué)案例。

關(guān)鍵詞：初中化學(xué)；智慧教育；教學(xué)案例

中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 論文編號：1674-2117（2015）21-0057-04

初中化學(xué)學(xué)科智慧教育內(nèi)涵及要求

初中化學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)類探究學(xué)科，強(qiáng)調(diào)基于問題的認(rèn)識活動，學(xué)生尋求信息和理解事物的一般過程具有過程性和實(shí)踐性等特點(diǎn)?？扇缃?，初中化學(xué)教師在教學(xué)中更多關(guān)注的是化學(xué)知識概念、公式的傳授和記憶，很少精心設(shè)計(jì)認(rèn)識活動的過程和方法，完全忽視了學(xué)生的智慧培養(yǎng)，與課程強(qiáng)調(diào)的教育理念背道而馳。在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生逐漸喪失了學(xué)習(xí)興趣，只知道運(yùn)用原理概念做題，缺乏情境問題分析能力，無法找到解決問題的相應(yīng)策略，變成了機(jī)械的知識“接收器”。

為培養(yǎng)學(xué)生的探究及創(chuàng)新能力，讓初中化學(xué)教育“智慧”起來，我們需要對初中化學(xué)課堂提出新的要求：首先，教師要擁有智慧教育理念，改變傳統(tǒng)的價(jià)值取向，不能一味地注重分?jǐn)?shù)，要更多關(guān)注學(xué)生智慧能力的培養(yǎng)。其次，教師要從學(xué)生角度出發(fā)，創(chuàng)建智慧的學(xué)習(xí)資源，構(gòu)建智慧的學(xué)習(xí)環(huán)境，培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)思維，而化學(xué)思維能力的培養(yǎng)雖然要以學(xué)科知識學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，但又要與學(xué)科知識點(diǎn)有本質(zhì)區(qū)別，即需要長時(shí)間、過程性、實(shí)踐性的訓(xùn)練，教師要花費(fèi)時(shí)間去設(shè)計(jì)認(rèn)識活動和方法，準(zhǔn)備探究實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)化學(xué)思維。最后，在智慧教育的課堂上，教師要把課堂還給學(xué)生，充分發(fā)揮學(xué)生的主體地位，鼓勵學(xué)生大膽質(zhì)疑，自主創(chuàng)設(shè)情境解決問題，提高學(xué)生將化學(xué)知識轉(zhuǎn)化成解決問題的能力，實(shí)現(xiàn)真正意義上的智慧學(xué)習(xí)。

信息技術(shù)支撐下的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境

初中化學(xué)智慧教育離不開智慧的學(xué)習(xí)環(huán)境，而智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的構(gòu)建則需要信息技術(shù)產(chǎn)品的有效支撐。交互式電子白板、信息化教學(xué)平臺、電子書包等都是新興的資源工具，筆者提供的教學(xué)案例主要是在電子書包和微視頻環(huán)境下促成的智慧教育教學(xué)。

電子書包即利用信息化設(shè)備進(jìn)行教學(xué)的便攜式終端，擁有豐富而又有針對性的學(xué)習(xí)資源，能夠?yàn)閷W(xué)生提供更多的學(xué)習(xí)機(jī)會，凸顯學(xué)生的主體地位。電子書包能夠提供答疑檢測，在實(shí)驗(yàn)探究過程中，教師可以及時(shí)了解學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究進(jìn)程，并有針對性地給予指導(dǎo)和幫助，同時(shí)，它所提供的協(xié)作交流功能能夠真正滿足學(xué)生討論學(xué)習(xí)的需求，激發(fā)學(xué)生的交流協(xié)作興趣，提高他們的化學(xué)學(xué)習(xí)效率。

微課以視頻化的形式傳遞知識，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，滿足其個(gè)性化需求。本案例中，教師在課前將二氧化碳制取的微課視頻提供給學(xué)生，學(xué)生可以獨(dú)立觀看視頻，激發(fā)其自主探究思考，并完成課前新知預(yù)習(xí)。

案例設(shè)計(jì)

《二氧化碳制取的研究》教學(xué)設(shè)計(jì)

1.教學(xué)內(nèi)容分析

本節(jié)課是人教版初中化學(xué)第六單元第二課的內(nèi)容，是本單元的核心知識，是培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室中制取某種氣體時(shí)藥品的選擇、裝置的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)的方法等思路的最佳素材，對今后學(xué)習(xí)元素化合物知識、化學(xué)基本實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)探究能力培養(yǎng)都有深遠(yuǎn)的影響。通過對制取二氧化碳裝置的探究，學(xué)生能夠歸納延伸出實(shí)驗(yàn)室制取氣體的思路和方法，為今后研究其他氣體的制法提供了科學(xué)依據(jù)。另外，“二氧化碳的制取和性質(zhì)”是新版教材內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定必須安排和組織學(xué)生完成的基本化學(xué)實(shí)驗(yàn)之一，因此本節(jié)課的學(xué)習(xí)對今后學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)提供了有力保證。

2.教學(xué)對象分析

學(xué)生已經(jīng)在第二單元學(xué)習(xí)過氧氣的實(shí)驗(yàn)室制法，具備一定的“氣體的制備與收集”的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。初步掌握了“根據(jù)藥品選擇發(fā)生裝置，根據(jù)氣體的相關(guān)性質(zhì)選擇收集裝置”的實(shí)驗(yàn)技能與方法，懂得氣體的收集方法與物理性質(zhì)有關(guān)，因此本節(jié)課應(yīng)注重知識的梳理與整合，為制取二氧化碳裝置的探究指明方向。

3.教學(xué)目標(biāo)制定

知識與技能目標(biāo)：掌握實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的反應(yīng)原理；掌握實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的收集方法和檢驗(yàn)方法；了解實(shí)驗(yàn)室制取氣體的發(fā)生裝置和收集裝置的確定依據(jù)；能設(shè)計(jì)并組裝實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的裝置。

過程與方法目標(biāo)：通過對實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的探究，逐步分析出制取二氧化碳的理想藥品及實(shí)驗(yàn)裝置，培養(yǎng)創(chuàng)新的意識；通過對實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的思路和方法的復(fù)習(xí)，初步確定實(shí)驗(yàn)室制取氣體的一般思路和方法；通過對實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的探究過程的體驗(yàn)、反思，培養(yǎng)多角度、多層次地觀察和分析問題的能力。

情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)：通過實(shí)驗(yàn)、問題的討論，培養(yǎng)求實(shí)、創(chuàng)新、合作的科學(xué)品質(zhì)；通過教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間的合作、研究性學(xué)習(xí)，體驗(yàn)探究成功的樂趣，激發(fā)求知欲，形成持續(xù)不斷的學(xué)習(xí)興趣。

4.教學(xué)重難點(diǎn)

重點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的反應(yīng)原理、實(shí)驗(yàn)裝置的確定及氣體制取的一般思路和方法。

難點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的實(shí)驗(yàn)裝置探究。

5.教學(xué)方法及整合點(diǎn)

教學(xué)方法：利用信息技術(shù)的仿真功能模擬不同物質(zhì)制取二氧化碳的反應(yīng)現(xiàn)象及反應(yīng)原理；再現(xiàn)學(xué)習(xí)過的實(shí)驗(yàn)過程；模擬演示實(shí)驗(yàn)過程中錯誤操作帶來的不良后果，直觀再現(xiàn)實(shí)驗(yàn)情境，幫助學(xué)生溫習(xí)氧氣制取時(shí)的注意事項(xiàng)；構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，提供多種實(shí)驗(yàn)器材，學(xué)生可根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案靈活設(shè)計(jì)并組裝實(shí)驗(yàn)裝置，幫助學(xué)生完成探究活動。

整合點(diǎn)：不易理解、微觀現(xiàn)象無法展現(xiàn)；實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察困難，實(shí)驗(yàn)步驟不易規(guī)范；課時(shí)影響，無法或沒有必要重新再做氧氣實(shí)驗(yàn)室制取實(shí)驗(yàn)；部分學(xué)校受實(shí)驗(yàn)條件影響，難以保證每位學(xué)生人手一套齊全的實(shí)驗(yàn)器材。

6.教學(xué)模式

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的運(yùn)用，弱化了教師的主導(dǎo)地位，充分地調(diào)動了學(xué)生的主動性，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識的同時(shí)大大提高了課堂教學(xué)效率。

7.教學(xué)環(huán)境

在多媒體教室借助網(wǎng)絡(luò)，利用平臺和電子書包將課前學(xué)習(xí)和課堂學(xué)習(xí)貫穿起來，極大地調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。

8.教學(xué)過程

課前：

①教師以微課的形式將生石灰刷墻的相關(guān)視頻放到電子書包平臺上，創(chuàng)設(shè)情境，引入新知，讓學(xué)生思考“為什么用生石灰刷完墻會變白變硬”。

設(shè)計(jì)意圖：通過視頻引入新知，從學(xué)生身邊熟悉的滅火器入手，使化學(xué)與生活密切聯(lián)系，讓學(xué)生感知身邊的化學(xué)物質(zhì)二氧化碳。

②教師以微課的形式將判斷實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的思路和方法的視頻放到電子書包平臺上，溫故思新，講授新知。

整合點(diǎn)：課時(shí)影響，無法或沒有必要重新做氧氣實(shí)驗(yàn)室制取實(shí)驗(yàn)；知識零散，缺乏系統(tǒng)整合。

設(shè)計(jì)意圖：通過觀看電子書包中氧氣制取的虛擬實(shí)驗(yàn)動畫，回顧知識點(diǎn)，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)室制取氧氣時(shí)反應(yīng)物的確定、發(fā)生裝置及收集裝置的選擇、檢驗(yàn)方法等步驟，使學(xué)生初步了解氣體制取的一般思路和方法，進(jìn)而進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)的探究活動。

課上：

①導(dǎo)入新課，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)。教師解釋生石灰刷完墻會變白變硬的原因，并設(shè)疑。

師：請同學(xué)們思考在學(xué)過的化學(xué)反應(yīng)中，哪些能生成二氧化碳？你能根據(jù)實(shí)驗(yàn)室制取氣體的要求選擇適宜的反應(yīng)嗎？

生：C+O2點(diǎn)燃CO2

Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+ CO2↑

CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+ CO2↑

CaCO3高溫CaO+CO2↑

CuO+C高溫2Cu+CO2↑

教師點(diǎn)撥：實(shí)驗(yàn)室通常用大理石或石灰石（主要成分是碳酸鈣）與稀鹽酸反應(yīng)制取二氧化碳，即反應(yīng)物為固液常溫混合。

設(shè)疑：在實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)如何安全方便地制取二氧化碳呢？能否用碳酸鈉粉末代替大理石或石灰石和稀鹽酸反應(yīng)制取二氧化碳呢？能否用稀硫酸或濃鹽酸代替稀鹽酸和大理石或石灰石反應(yīng)制取二氧化碳呢？

②模擬實(shí)驗(yàn)。利用化學(xué)平臺演示虛擬實(shí)驗(yàn)，四組對比（如圖1）。

學(xué)生觀察對比四個(gè)試管中氣泡產(chǎn)生的快慢。試管Ⅰ產(chǎn)生氣泡速率很快；試管Ⅱ產(chǎn)生氣泡速率適中；試管Ⅲ產(chǎn)生氣泡速率緩慢微弱并漸止；試管Ⅳ有白霧現(xiàn)象。

整合點(diǎn)：教材中直接給出實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳所用的藥品，但當(dāng)學(xué)生接觸到其他能產(chǎn)生二氧化碳的藥品時(shí)可能會混淆。該實(shí)驗(yàn)對反應(yīng)藥品的探究在常規(guī)實(shí)驗(yàn)下存在做不好、做不了、現(xiàn)象不明顯等問題。而教師可以利用電子書包中平臺演示虛擬實(shí)驗(yàn)的功能，將不能做的實(shí)驗(yàn)?zāi)M出來，使學(xué)生直觀了解到濃硫酸不能作為反應(yīng)物的原因。

設(shè)計(jì)意圖：通過對比實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生歸納在選擇藥品制取二氧化碳時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)，從而樹立其從多角度、多層次觀察分析、解決問題的意識。

③學(xué)生討論。用大理石或石灰石（主要成分是碳酸鈣）與稀鹽酸反應(yīng)制取二氧化碳，制得的氣體是否較純？反應(yīng)條件是否容易滿足？反應(yīng)速率是否適中？并論述原由。

設(shè)計(jì)意圖：啟發(fā)學(xué)生思維，通過電子書包討論區(qū)發(fā)散思維、實(shí)時(shí)交流，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和理解能力，調(diào)動學(xué)習(xí)積極性。

④實(shí)驗(yàn)裝置的確定。教師引導(dǎo)學(xué)生思考問題：實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的實(shí)驗(yàn)裝置由哪幾部分組成？如何選擇實(shí)驗(yàn)的發(fā)生裝置及收集裝置？確定氣體發(fā)生裝置和收集裝置時(shí)應(yīng)考慮哪些因素？氧氣的檢驗(yàn)方法是什么？學(xué)生思考后，教師講解實(shí)驗(yàn)室中制取氣體的裝置包括發(fā)生裝置和收集裝置兩部分，列出確定氣體發(fā)生裝置和收集裝置時(shí)應(yīng)考慮的因素（如圖2），并引導(dǎo)學(xué)生完成表格（如右上表）。

最后教師總結(jié)，因?yàn)槎趸伎扇苡谒?，所以不能采用排水法收集。由于二氧化碳密度比空氣大，所以可采用向上排空氣法收集?/p>

設(shè)計(jì)意圖：比較氧氣和二氧化碳的相關(guān)性質(zhì)，使學(xué)生了解制備氧氣與二氧化碳的發(fā)生裝置和收集裝置的異同。

⑤牛刀小試。學(xué)生可在實(shí)驗(yàn)器材中選擇設(shè)計(jì)二氧化碳的實(shí)驗(yàn)裝置，放入“器材購物車”中（如圖3），組裝好后匯報(bào)交流。

整合點(diǎn)：利用電子書包中信息化構(gòu)建工具軟件，對裝置進(jìn)行反復(fù)比較，構(gòu)建出實(shí)驗(yàn)裝置的幾種可能，如有操作不當(dāng)可保護(hù)學(xué)生安全，啟發(fā)培養(yǎng)學(xué)生自主探究，在營造討論的氣氛的同時(shí)，充分培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)造思維能力。

設(shè)計(jì)意圖：此環(huán)節(jié)是本節(jié)的重點(diǎn)，教師對學(xué)生設(shè)計(jì)中的突破性想法要及時(shí)鼓勵，同時(shí)還要把握好探究的度，既不能對學(xué)生的創(chuàng)造思維置之不理，又不能操之過甚偏離了主題。引進(jìn)日用品做化學(xué)儀器培養(yǎng)了學(xué)生對化學(xué)的親近感。

⑥反饋學(xué)習(xí)。教師引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合圖4裝置回答氣體的實(shí)驗(yàn)室制法有關(guān)問題：

題1：寫出圖中帶有標(biāo)號儀器的名稱：a試管；b長頸漏斗；c集氣瓶。

題2：實(shí)驗(yàn)室制取氣體時(shí)，選用A、D裝置可制取并收集氧氣；選用B、E裝置可制取并收集氫氣。

題3：實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳，應(yīng)選擇的發(fā)生裝置是B，收集裝置是D，選用該收集裝置的理由是二氧化碳的密度比空氣大且能溶于水。

題4：實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳常選用的藥品是：石灰石或大理石和稀鹽酸，選擇上述藥品的理由是反應(yīng)速率適中，便于收集，寫出實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的化學(xué)方程式CaCO3+2HCl= CaCl2+H2O+CO2↑。

題5：汽車尾氣中一氧化氮是一種大氣污染物，它是一種無色氣體，難溶于水，密度比空氣略大（接近），在空氣中能與氧氣迅速反應(yīng)生成紅棕色的二氧化氮?dú)怏w。根據(jù)以上信息，判斷實(shí)驗(yàn)室中制取一氧化氮采用的收集裝置是C。

整合點(diǎn)：電子書包對學(xué)生答題進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，顯示答題情況，學(xué)生互動分析。教師對學(xué)生進(jìn)行個(gè)性化指導(dǎo)。

設(shè)計(jì)意圖：通過檢測，了解學(xué)生對二氧化碳制取相關(guān)知識的掌握情況，針對存在的問題，教師給予點(diǎn)撥指導(dǎo)。

⑦總結(jié)梳理，布置任務(wù)。教師總結(jié)知識點(diǎn)，并提出問題：二氧化碳?xì)怏w有什么特殊性質(zhì)呢？同時(shí)，教師引導(dǎo)學(xué)生在課下查找資料，總結(jié)二氧化碳?xì)怏w的相關(guān)性質(zhì)為后續(xù)教學(xué)做鋪墊。

設(shè)計(jì)意圖：使化學(xué)教學(xué)融于生活，培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)思維，將化學(xué)教學(xué)系統(tǒng)化。