基于iPad設備輔助的高中“原電池”教學及反思

楊發麗，鄭紅艷

（北京陳經綸中學，北京 100020）

基于iPad設備輔助的高中“原電池”教學及反思

楊發麗，鄭紅艷

（北京陳經綸中學，北京 100020）

隨著信息技術的發展成熟，iPad以其優異的功能及海量的資源應用進入教學一線。北京師范大學碩士劉歡建構出七種基于移動設備的中學化學教學模式[1]，以此為理論依據，作者將其中4種教學模式“基于遠程數據采集功能的及時反饋教學模式、基于移動終端交互式特點的有效互動教學模式、基于生動界面體驗的教學模式、基于視頻記錄的實驗教學模式”在“原電池”教學實踐中進行深度應用，并進行了教學反思和設想。

智能終端；iPad；原電池；教學模式

隨著互聯網技術的發展和成熟，各種移動終端設備及應用的開發，在教育領域運用網絡信息技術和移動終端設備，培養學生面對未來信息世界應有的能力與素養[2]，是促進教育的全面改革，適應信息化社會的必然要求。近年來，基于平板電腦等移動終端的電子書包給中小學課堂帶來了全新的技術體驗，其中iPad以其優異的功能特性及海量的資源應用在眾多移動終端中脫穎而出[3]，以不可逆轉之勢進入教育的一線陣地。自2010年iPad問世以來，iPad教育項目在美國、加拿大、澳大利亞等國迅速發展，并已成效顯著[4]。國內一些經濟較發達的城市，如深圳、北京、上海、南京等，部分地區和學校開始嘗試將iPad引入課堂教學，進行了大量的教學實踐。筆者在中國知網上以“iPad教學”為關鍵詞進行檢索，共獲得302條結果，可見相關研究仍相對匱乏。其中針對化學學科，開展iPad教學的理論和案例研究論文僅有3篇。作為一線教師，筆者將iPad設備引入高二年級 “原電池”（選修4模塊）課堂教學，進行了實踐探索，并將其作為案例進行思考和整理，以期豐富iPad教學研究素材。

一、理論依據

北京師范大學碩士劉歡在其碩士論文[1]中建構出七種基于移動設備的中學化學教學模式，分別是：基于遠程數據采集功能的及時反饋教學模式、基于移動終端交互式特點的有效互動教學模式、基于生動界面體驗的教學模式、基于網絡檢索的信息教學模式、基于視頻記錄的實驗教學模式、基于動畫模擬的教學模式架構宏微觀的橋梁和基于富媒體教學軟件的翻轉課堂模式。以此為理論依據，筆者選定iPad作為輔助教學的移動設備，進行設計并實施了“原電池”教學。

二、教學實施

1.教學主要流程

筆者借鑒了同行的優秀教學設計，并以“七種基于移動設備的中學化學教學模式”為理論基礎，進行了化學反應原理模塊“原電池”的教學設計，將iPad設備引入課堂，展開教學（重要教學環節和iPad設備輔助情況見表1）。

2.各種教學模式的具體應用

根據教學內容特點，本節課主要應用了上述教學模式中的4種進行課堂教學。

表1 “原電池”教學流程和iPad設備輔助情況

（1）基于生動界面體驗的教學模式的具體應用

iPad擁有輕薄的機身和靈敏的多點觸控屏幕，集視覺、觸覺、聽覺等多感官體驗于一身，給學生前所未有的學習體驗[5]，界面色彩鮮明，可用手指直接進行觸屏操作，不同手勢實現不同的功能，如單指點擊和滑動，兩指進行放大、縮小等，可聽聲音，看視頻，實現生動的界面體驗。本節課主要應用iBooks、Keynote和iTeach三款App開展教學。

iBooks以其富媒體性能，可以在文字編輯基礎上，將圖片、音頻、視頻、Keynote課件、自測題、彈出項等插入，形成多元素、互動性強的生動“書本”。在上課前，教師提前設計并制作好本節課的iBooks文件，并推送到學生端iPad上，作為“學案”。這份學案除了可讀文本以外，包括了可寫、可聽、可看的插件和素材。

當學生需要書寫電極反應式時，點擊“畫圖板”圖標（通過iBooks Author中的widget插入），屏幕上即彈出一塊“黑板”，有不同粗細、顏色的筆供學生選擇，用手指在“黑板”上即可直接書寫電極反應式并保存。

當學生需要動手設計原電池裝置時，點擊相應圖標（用軟件“Bookry”編輯完成，再插入），即彈出界面：左側邊欄中有多種電極材料、不同電解質溶液、導線，學生直接用手指點擊，即出現在屏幕上，再通過拖拽，擺放在合適的位置，完成原電池裝置的設計。

當學生需要觀看實驗視頻時，點擊相應圖標，即可觀看，與幻燈片輔助的教學相比，學生能夠看到更清晰的畫面，觀察到清楚的實驗現象。

在蘋果系統中，Keynote功能類似于PPT，制作出的課件具有鮮艷的色彩，酷炫的動畫效果，十分精美。本節課需用演示文稿進行教學，在教師端，將編輯好的Keynote文件插入iBooks，使整節課主要內容依托一本電子書即可完成，不需要來回切換軟件，保證了教學的連貫性。

iTeach是一個互動教學平臺。本節課主要將其用于課堂反饋環節，將練習題直接推送到學生端iPad上，讓學生能夠看到清晰的界面。

總之，在iPad的輔助下，學生可以感受更清晰、生動的界面，讀、寫、聽、看、練都比傳統教學更加新穎和有趣。

（2）基于移動終端交互式特點的有效互動教學模式的具體應用

iPad具有強大的交互式功能，支持豐富多樣的人機交互，各個終端（學生端、教師端）之間的交互。在這一設備的支持下，課堂互動形式更加豐富，互動方式更加便捷，更易實現課堂高效互動。

本節課圍繞著Zn-CuSO4、Fe3+-I-兩個原電池的原理、裝置設計展開，需要讓學生書寫電極反應式，設計原電池裝置。筆者選擇了合適的軟件，將“畫圖板”用于書寫電極反應式，提前編輯好“Bookry”彈出項，讓學生用“拖拽”的方式完成原電池裝置的設計。當學生完成書寫和設計之后，只需要輕點AirPlay圖標，利用無線投影功能，讓學生端的iPad屏幕通過無線網絡傳輸到Apple TV上，大屏幕呈現，輕松實現成果展示，交流互動。傳統教學中，學生在紙上書寫、作圖，再用實物投影儀展示，需要學生離開座位，走上講臺，切換電腦和實物投影，調節焦距等一系列操作，才能得到效果并不十分理想的圖像。相比之下，有iPad輔助的教學，人機互動的形式更加新穎和有趣，分享、展示、交流學習成果更加方便、快捷、高效，且學生互動后的成果（電極反應式和裝置圖）可以直接保存于iBooks文件中，用于回顧復習。

（3）基于視頻記錄的實驗教學模式的具體應用

iPad具有拍照、截屏、攝像等功能，且輕巧，便于攜帶，在實驗教學中用于實驗現象的記錄、觀察和描述，產生了傳統教學中難以實現的效果。

耗時較長、藥品有毒、操作難度大、反應過于劇烈等不便于學生親自動手的實驗，可以用iPad錄成視頻，讓學生在iPad上觀看，本節課上兩個環節采取了這種方式。其一，通過觀察Zn-CuSO4單液原電池工作一段時間后的產生的“異常”現象：鋅片上析出紅色固體，燒杯中溶液的溫度升高，制造認知沖突，提出新問題，將學生引入下一環節。其二，通過觀察Zn-CuSO4雙液原電池工作一段時間后的現象，并與單液原電池做對比，思考雙液原電池的優點。兩個實驗現象的觀察，均需要等待10-15分鐘，教師在備課過程中用iPad將實驗過程錄成視頻，把等待過程進行修剪，插入“10分鐘后”的文字提示，精煉成3分鐘以內的視頻文件，讓學生課上觀看，極大地提高了課堂效率。學生人手一部iPad，根據自己的需要，視頻可快進、慢放、暫停、重復播放，認為重要的現象可以截屏保存。在“對比”部分，還出現了這樣的互動：同桌兩名學生，一個翻回“Zn-CuSO4單液原電池”實驗視頻，另一個學生打開“Zn-CuSO4雙液原電池”視頻，兩個iPad放在一起，現象的差異一目了然。

實驗現象的觀察和描述是高中化學教學中的一項重要內容，有iPad輔助的課堂上，學生實驗現象的記錄可以用錄像的方式實現，借助視頻，現象的描述也變得容易且生動。在完成了以2Fe3++2I-=2Fe2++I2為核心反應設計原電池裝置后，學生進行實驗驗證裝置的可行性。學生用iPad把實驗過程錄成視頻，并借助AirPlay無線投影功能，將重要的實驗現象展示在大屏幕上，邊播放視頻，邊描述實驗現象，與同學和教師充分交流和討論。

（4）基于遠程數據采集功能的及時反饋教學模式的具體應用

教學過程具有生成性，要求教師掌握學生的實時學習狀態，例如，某個問題學生會如何理解，是否存在錯誤概念，概念出錯的癥結在哪兒……只有掌握了這些情況，并有針對性地展開后續教學，才能提高課堂的實效。這些“實時學習狀態”就是保障高效課堂的重要數據。在傳統課堂上，教師常常通過課堂提問，或者在學生隨堂練習過程中查看學生的答題情況等方式進行 “數據采集”，獲得反饋。但這些方式通常只能覆蓋少部分學生，且不能做到精準和量化。將iPad引入課堂，其強大的遠程數據采集功能發揮了巨大優勢。

本節課主要在課堂反饋環節，借助iTeach平臺實現了遠程數據采集，讓教師可以即時診斷、評測和反饋。在該環節，學生需要完成三道練習題，檢驗本節課的學習效果。教師登錄iTeach平臺，學生進入“我的課堂”，教師就可以對學生的學習進行管理，從教師端向學生發送習題，學生回答后提交，教師實時關注學生的提交情況和答題情況，并通過系統即時進行數據統計。練習包括兩道選擇題 （考查原電池的基本構成要素和工作原理）和一道填空題（考查雙液原電池裝置的設計）。選擇題部分，學生只需提交相應的選項即可。待所有學生完成提交之后，教師端系統在兩秒鐘之內即完成統計，生成圖表，正答率，錯誤率，某某同學誤選某個選項等一目了然。再針對誤選，開展師生、生生討論，有效幫助誤選的學生快速糾正錯誤認識。填空題部分，學生在題目（預先處理成圖片形式）上“手寫”答案，然后保存、提交，教師端收到以后，快速瀏覽學生的答案，并選擇具有代表性的答案展示于大屏幕上，進行討論。

這樣的教學，更便于教師關注學生，獲得準確、量化的數據，提高教學的實效。

三、反思與設想

本節課通過人與iPad的交互實現了人機互動，學生端和教師端的交互將成果展示分享，實現了師生、生生互動，效果很好。iPad具有強大交互式功能，也可以支持學生端之間的交互，例如Wiki協作分享平臺可以輕松實現協作與溝通[5]。課堂教學中，某些有難度的問題，需要留給學生時間，通過相互討論來完成，例如本節課中的問題“為何生活中通常將電池裝置設計為‘雙液’結構？”學生通過觀察、對比單、雙液原電池的實驗現象，展開討論，由于座位的限制，學生只能與旁邊的同學進行討論，若是借助Wiki協作分享平臺，學生將不受座位的限制，在平臺上通過分享語音、文字、圖片等形式交換信息與交流想法，順暢地討論，讓思維碰撞出火花，產生意想不到的效果。

課堂上讓學生做筆記的重要性是不言而喻的。本節課對學生如何做筆記，備課時并未進行新的思考和設計，課堂上學生按照傳統模式，在筆記本上動筆做筆記。是否有更優方案呢？筆者了解到一款軟件：DocAS[5]，可以實時進行手寫記錄筆記，必要時進行錄音，課上沒聽懂的部分，課下可以重復播放，更利于滿足學習的個性化需要。

可以設想一下，有了這些軟件的支持，教學可以實現無紙化，教材由出版社開發制作成電子書，學案、教學課件、練習題由教師在備課過程中設計、準備，并同步到學生端iPad上，課堂上學生實時做筆記，并保存成文件，下課后，學生將iPad帶回家，在iPad上完成當天的鞏固練習并提交，教師在教師端進行反饋與評價。學生上學再也不用背上沉重的書包，只需帶上iPad，隨時、隨地輕松學習。

但是，目前在國內，這些都只是設想，現在國內開展iPad等智能終端輔助教學的研究并未大規模、持續性地展開，只是以試點的形式開展，教師們只是選取某些課時，對智能終端輔助教學進行嘗試，下課以后，i-Pad及其內部的學習資料只能留在數字化教室，學生并不能帶走，這讓大部分研究都停留在探索和嘗試的層面上。

[1]劉歡.基于移動設備的中學化學教學模式建構及實踐研究[D].北京師范大學，2015.

[2]張劍，陳耘光.淺談運用iPad在教學中的應用——以初中化學課堂為例[A].計算機與教育：實踐、創新、未來——全國計算機輔助教育學會第十六屆學術年會論文集[C].2014.

[3]周小清.國外iPad教育應用項目的案例探究[J].教育信息技術，2014，(10)：49-51.

[4]郁曉華.美國iPad項目及其對中國電子書包的啟示[J].開放教育研究，2014，20(2)：46-55.

[5]胡秋萍，夏長勝.平板數字化教學指導手冊[M].北京：北京師范大學出版社，2013.

（編輯：郭桂真）

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：1673-8454（2017）10-0034-04