基于交互式電子白板支持的化學實驗探究教學研究

王珂

摘要：文章概述交互式電子白板、探究性實驗教學以及交互式電子白板與實驗探究教學的整合，并以九年級粵教版下冊“中和反應”為例，展示交互式電子白板在化學實驗探究教學中的應用，同時進行教學反思。

關鍵詞：交互式電子白板；實驗探究教學；中和反應

文章編號：1008-0546（2017）06-0086-04 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.06.026

一、問題的提出

1. 交互式電子白板

交互式電子白板是繼黑板、幻燈投影之后發展起來的一種新型的現代教育技術。作為一種信息展示平臺、師生互動平臺、資源管理平臺、再生資源平臺、知識構建平臺和教育協同平臺[1]，交互式電子白板既能充分發揮傳統黑板教學的優勢，又能實現信息技術與學科教學的深度融合。利用交互式電子白板內置的聚光燈、拉幕、放大鏡、書寫、圖形拖動、視頻播放、圖形標注庫、存儲等各項功能進行教學，能夠促進多種課堂交互活動，實現技術集成和資源集成，使得最大化方式呈現數字化教學資源、處理教學過程中的知識生成、存儲整個教學過程成為可能[2]。

2. 實驗探究教學

所謂探究性學習，即從學科領域或現實社會生活中選擇和確定研究主題，在教學中創設一種類似于學術（或科學）研究的情境，通過學生自主、獨立地發現問題、實驗、操作、調查、信息搜集與處理、表達與交流等探索活動，獲得知識、技能、情感與態度的發展，特別是探索精神和創新能力發展的學習方式和學習過程[3]。以化學實驗為載體的探究性教學活動，在改變學生的學習方式同時，能充分調動學生學習的積極性、主動性和創造性，提高學生分析問題和解決問題的能力，培養學生的化學學科素養，因而實驗探究教學在初中化學教學中起著舉足輕重的作用。

3. 交互式電子白板與探究性實驗教學的融合

隨著信息技術的迅速發展，將多種技術媒體元素融入探究性學習，以有效促進學生對知識的獲取、深化，并進一步培養學生發現問題、解決問題的能力，是教育教學發展的必然要求[4]。交互式電子白板在實驗探究教學中的應用，有利于創設特定的探究性教學情境，展示各種支持性教學材料，記錄探究實驗過程中的生成性學習成果，促進多種形式的課堂交互。教師可以根據學生的實際需求，還可以構建多種教學資源庫，在實驗探究教學過程中隨時調用，為學生實驗探究提供強大的技術和資源支持。

二、教學設計

1. 教材分析

本節課為粵教版九年級化學第八章第三節“酸和堿的反應”第一課時。以下分別從教材的“知識線”、“問題線”、“活動線”、“情景線”以及“學生的認知發展”等角度對教材內容進行分析，同時結合教學實際需求，通過多種途徑搜集與本節課學習相關的資源，進行整合，最終形成本節課的整體設計。

2. 學生已有的能力基礎和認知水平

九年級的學生已經具備了一定的抽象思維能力，通過分析、對比等方法，能對所學的材料中的信息進行歸納總結，具有基本的實驗操作技能，能解決一些簡單的情境化問題。在學習本節課之前，學生已知酸和堿的相關性質，掌握了測定溶液酸堿性的方法，對于復分解反應有一定的了解，能書寫常見的復分解反應化學方程式，這為本節課的學習奠定了堅實的基礎。

3. 教學目標設計

（1）知識與技能：①理解中和反應的定義和實質，能寫出常見的中和反應方程式； ②理解向氫氧化鈉溶液中加入鹽酸溶液時，溶液pH的變化過程； ③能設計實驗方案，探究反應后溶液的酸堿性。

（2）過程與方法：①通過小組活動，能主動與他人進行交流和討論，清楚地表達自己的觀點，逐步形成良好的學習習慣和學習方法；②通過探究酸和堿的中和反應，培養學生的科學探究能力；③通過討論反應過程中溶液pH的變化，培養學生分析問題、解決問題的能力。

（3）情感態度價值觀：①通過探究實驗，體驗化學學習的樂趣，增強學習化學的內在動力；②通過本節課學習，進一步增進對“世界是物質的” 這種辯證唯物主義觀點的認識。

4. 教學過程

（1）情境導入

[教師]聚光燈展示皮蛋圖片：皮蛋是我們中華民族的一種傳統美食，那么老師告訴大家一個小訣竅，吃皮蛋時加些醋會更美味，這是為什么呢？

設計意圖：創設教學情境，激起學生學習興趣。

（2）課堂實驗探究

①觀察與問題

[教師]電子白板展示：鹽酸、氫氧化鈉、氫氧化鈣、硫酸、硝酸、氫氧化鎂的化學式圖片。

[學生]在電子白板上拖動所給化學式圖片，按照酸和堿進行分類。

設計意圖：運用先行組織者策略，幫助學生快速進入新課學習。

[教師] 在前面的學習中我們已經接觸到酸和堿的相關性質，那么酸和堿可以反應嗎？

[教師] 演示實驗：取少量稀氫氧化鈉于試管中，逐滴加入稀鹽酸，觀察到什么現象？

[學生]沒有明顯現象。

設計意圖：激發學生的好奇心理，反應到底發生了沒有？

②假設與預測

[教師]通過上述實驗，大家有什么問題要提出來嗎？

[學生]沒有明顯的實驗現象，酸和堿反應了嗎？

[學生]提出猜想：猜想一：沒有反應；猜想二：發生反應了。

[教師]大家為什么會提出這樣的猜想？

[學生]如果酸和堿只是簡單地混合，則猜想一成立；也有可能發生了反應，并沒有產生明顯的實驗現象，那么猜想二就成立。

設計意圖：引導學生提出合理的猜想，并分析出現這種猜想的可能原因，培養學生合理猜想的能力。

③實驗與事實

[教師]電子白板展示提示信息：紫色石蕊試液在酸性條件下顯紅色，在堿性條件下顯藍色。無色酚酞在酸性條件下不變色，在堿性條件下顯紅色。請同學們根據提示信息，設計實驗方案。（由于學生可能設計的實驗方案較多，因此引導學生先向試管中加入氫氧化鈉，學生可調節加入鹽酸和指示劑的順序。）

[學生]四人小組合作，設計實驗方案。展示實驗方案：

[教師] 利用圖形標注庫展示學生設計的實驗方案。

[學生] 小組合作討論各種方案可能產生的實驗現象和可行性，進行方案優化：①NaOH溶液+酚酞試液+稀HCl； ②NaOH溶液+石蕊試液+稀HCl。

設計意圖：培養學生的合作探究能力，利用圖形標注庫展示學生設計的實驗方案，體現課堂的生成性。

[學生]四人小組合作，根據優化后的方案進行實驗，展示實驗現象。

[教師]提問：（1）酸和堿是否發生反應？（2）方案①和方案②哪個實驗更利于驗證酸和堿的反應？

[學生]回答問題：酸和堿發生反應了，因為方案①現象明顯，更利于驗證NaOH溶液和稀鹽酸的反應。

[教師]板書化學方程式：HCl+NaOHNaCl+H2O。

[教師]在電子白板上出示坐標軸，展示提示信息NaCl溶液的pH=7。

[學生]交流討論，方案①中，向滴有酚酞試液的氫氧化鈉溶液中逐滴滴加稀鹽酸的過程中，溶液pH變化的過程。在電子白板上畫出溶液pH的變化曲線。

[教師]提問：在曲線上A、B、C處溶液中的溶質分別是什么？教師進行適當的引導。

[學生]小組交流，回答：A處溶質為NaOH和NaCl；B處溶質為NaCl；C處溶質為HCl和NaCl。

設計意圖：通過問題教學，幫助學生由淺入深的剖析溶液酸堿性的變化過程。

④解釋與結論

[師生]中和反應：酸和堿反應生成鹽和水。師生共同舉例，寫出常見的兩個中和反應。

[課堂練習1]

1、完成下列化學反應方程式，判斷哪些屬于中和反應。

（1）MgO + HCl；（2）CO2 + Ca（OH）2

（3）KOH + H2SO4；（4）HCl + AgNO3

2、酸和堿之間是否都能發生類似于鹽酸與氫氧化鈉溶液那樣的化學反應？為什么？試著寫出以下反應的化學方程式：

（1）稀鹽酸與氫氧化鉀溶液反應；

（2）稀鹽酸與氫氧化鋇溶液反應；

（3）稀硫酸與氫氧化鈉溶液反應；

（4）稀硫酸與氫氧化鋇溶液反應。

[過渡] 那么如何從微觀角度認識酸和堿之間的反應呢？

[教師]播放flash動畫，展示酸和堿反應的微觀過程。

[學生]思考與交流：反應前后哪些微粒數目增多？哪些微粒的數目減少？哪些微粒的數目不變？中和反應的實質是什么？

[學生]小結：酸和堿反應的實質是：H++OH- H2O。

設計意圖：通過播放flash動畫，使微觀反應形象化，便于學生理解中和反應的實質。

[課堂練習2]“幸運開獎游戲”。采取快速搶答的方式，判斷鹽分別是由什么酸和什么堿反應生成的，強化學生對于中和反應實質的認識。“幸運開獎”游戲設置如下：首先交互式電子白板上展示1-9號數字，學生可以選擇自己的幸運數字，教師移開數字后在圖第二層會展現出一種鹽的名稱，學生判斷形成這種鹽的酸和堿，教師拉開第二圖層，在底層會顯示正確的答案。在制作課件時要保證上層圖片完全覆蓋下層圖片。

設計意圖：利用電子白板中內置的層技術設計課堂游戲，采用學生搶答的模式，使學生積極參與到課堂教學中，激發學生的自主學習意識，創建活躍的課堂氣氛。

[教師] 皮蛋的制作過程中要加入大量的堿性物質，為什么加醋可以使皮蛋口感更好？

[學生]通過中和反應，去除其中的堿性物質。

設計意圖：前呼后應，學以致用。

⑤拓展與遷移

[教師]白板展示：實驗方案①

[教師]提問：很多下水管道都是鐵制品，酸堿反應完的廢液能否直接倒入水槽中，為什么？

[學生]不可以，酚酞在酸性和中性條件下均不顯色，如果酸堿反應后酸過量，會腐蝕下水管道的。

[教師]追問：如何設計實驗方案驗證上述反應后溶液的酸堿性？

[學生]積極討論，踴躍展示，結果表3所示。

[教師]大家提出的方法都很好，有很強的可操作性，我們能不能對這些實驗方案進行分類呢？

[學生]我們要判斷反應后溶液顯示酸性還是中性，主要是看其溶質中是否含有HCl，方法主要有：①加入石蕊試液，如方法一；②測反應后溶液的pH，如方法二；③加入活潑金屬，如方法三和八；④加入金屬氧化物，如方法五和六；⑤加入難溶性的堿，如方法九和十；⑥加入碳酸鹽，如方法四和七。

[教師]那么這些試劑是依據什么加入的呢？

[學生]主要是根據稀酸溶液的化學性質加入的。

設計意圖：通過設計實驗方案，強化學生發現問題、解決問題的能力，同時復習稀酸溶液的化學性質。

3. 課堂小結

[教師]通過本節課的學習，大家有什么收獲呢？

[學生1]了解到一個生活小竅門，吃皮蛋時要加醋。

[學生2]知道了什么是中和反應。

[學生3]知道實驗后的廢液要進行處理才可以排放。

[學生4]……

設計意圖：學生從不同角度暢談本節課的收獲，在總結所學知識的同時，拓展課堂的廣度。

三、教學反思

1. 作為信息展示平臺，在整個實驗探究的每個環節中都起著不同程度的支持作用，以促進學生認知的發展。在“情境導入”環節，利用聚光燈展示圖片，有效吸引學生的注意，激發學生的學習興趣；在“實驗與事實”環節，利用交互式白板展示提示信息，幫助學生設計并優化實驗方案；在“解釋與結論”環節，教師通過白板操作，播放中和反應的微觀動畫，化抽象為具體，有效幫助學生認識中和反應的微觀實質。

2. 作為交互平臺，在實驗探究教學中利用交互式電子白板，使得師生間的信息傳遞、交流結構形成多通道的網狀結構，提高了學生對信息的關注度，使學生能接受更多的有效信息，因而有利于提高信息傳輸的效率[5]，在本節課的“師生交互”過程中，教師利用交互式電子白板，在“實驗與事實”環節創設問題情境，合理搭建學習平臺，充分激發學生質疑、思考、探究的欲望；在“課堂練習”環節開發搶答游戲，激發學生學習興趣，促進師生互動的效果。本節課的“生生互動”主要圍繞小組活動展開，對于“設計驗證酸和堿發生反應”、“如何判斷反應后溶液中的溶質和酸堿性”等關鍵內容，通過小組活動，集思廣益，充分拓展課堂教學的深度和廣度。而在“人機交互”中，教師利用交互式電子白板的各項功能提供各類教學資源，促進教學生成，而學生白板操作則促進學生身體力行的對學習任務進行操作，從而提高課堂的參與度。

3. 作為技術集成和資源集成平臺，交互式電子白板的運用有效促進了學生的自主學習和探究性學習。從技術集成角度看，本節課中利用了交互式電子白板中的聚光燈、拉幕、書寫、圖形拖動、視頻播放、圖形標注庫、記錄等多項功能，有效突破教學的重點和難點，提高課堂活動的趣味性和互動性。從資源集成角度看，本節課中對文字、圖片、動畫等多種教學資源進行深度整合，同時利用交互式電子白板的層技術設計課堂游戲，使得課堂教學內容豐富多彩，學生學習趣味盎然。

4. 作為資源管理和再生平臺，運用交互式電子白板可以實現資源的靈活調用和動態生成。從“資源管理平臺”角度分析，交互式電子白板在本節課中的應用著重體現在“試驗與事實”環節。教師通過調用白板資源庫中的圖形標注庫，展示學生設計實驗方案，引導學生討論各種實驗方案可能出現的現象和可能性，促進學生完成對知識的深層次建構。從“再生資源平臺”角度分析，交互式電子白板作用主要體現在“實驗與事實”、“解釋與結論”、“拓展與遷移”等環節中，在“實驗與事實”環節，教師出示坐標軸，學生通過小組討論，在坐標軸上畫出溶液pH的變化圖，在“解釋與結論”環節，師生通過分析，共同總結出中和反應的定義，并將其書寫在電子白板上，在“拓展與遷移”環節，學生通過討論，總結出鑒別反應后溶液酸堿性的方法，老師對其進行簡要的記錄，對于這些動態生成資源，運用交互式電子白板及時進行保存，在體現學生思維過程的同時，使得課堂變得豐滿而靈動。

參考文獻

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[2] 杜書珍.交互式電子白板優化小學數學課堂——以《平行四邊形的面積》為例[J].軟件導刊，2013（12）：29-31

[3] 朱峰.翻轉課堂 “翻轉 ”了什么 ？[N].北京日報，2014-6-11

[4] 孔晶，趙建華，劉家亮. 交互式電子白板支持探究性學習活動過程分析[J]. 電化教育研究，2014（12）：86-92

[5] 張玉清.交互式電子白板在化學習題評講中的應用[J].中國現代教育裝備，2010（12）：78-80