基于智慧教室環境下科學探究能力培養的教學設計

林燕

摘要：文章以初中化學復習課“氣體的實驗室制取”教學內容為例，在落實相關知識與技能的教學目標過程中，將智慧課堂與培養學生科學探究能力有機融合。利用智慧教室教學環境下的電子白板、實物展臺、IRS即時反饋系統等功能，激發初中生的學習興趣，挖掘學習的內動力，促進學習方式的轉變，培養學生的創新意識和科學探究能力。

關鍵詞：智慧教室;初中化學;氣體制取;實驗探究;教學設計

文章編號：1008-0546（2019）03-0052-03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.03.015

“氣體的實驗室制取”是初中化學教學的重點，也是初中生的學習難點。本節復習課，知識目標上要求學生熟練掌握氧氣、二氧化碳的實驗室制取原理、操作及注意事項。能力目標上要求學生掌握實驗室制取氣體時，裝置選擇和操作原理的一般規律;學會根據實際需求，開展小組討論，進行交流評價，確定最佳方案。于是教師如何創設教學情境，合理運用教學方式，培養學生科學探究能力，體會獲取知識的一般途徑則顯得尤為重要。因此，本文立足教學目標，融合智慧課堂，創設問題情境，啟發學生合作交流，引導學生合理設計方案進行實驗探究，讓學生學會科學探究的方法，培養學生勤于實踐、勇于創新的精神;培養學生分析問題、解決問題的能力;培養學生積極交流、善于合作的意識。

一、設計思路

教學的最終目標不是讓學生積累知識，而是學會運用知識的能力，這種能力是需要學生在探究實踐中培養起來。本節課是中考實驗復習課，知識點繁雜，容量大。若采用傳統的復習模式，學生易感覺枯燥乏味，提不起興趣，達不到復習效果，更無法落實化學學科核心素養的培養。基于此，筆者改變教學策略，在教學活動中，通過創設活動情境，將智慧課堂與學生科學探究精神的培養有機融合，充分調動學生的學習積極性。課前，提前給學生布置學習任務，驅動學生自主復習;課上，先利用智慧教室平臺的搶答和即時反饋系統檢測學生對舊知識的復習效果。再通過層層設置問題，引導學生積極思考，以問題驅動學生不斷創新。促使學生以實驗探究為手段，通過小組合作交流，積極改進和完善實驗方案，不斷提高探究能力。教師將學生的學習過程通過智慧課堂教學助手、實物展臺等實時反饋到互動電子白板，師生共同分析評價，切實讓學生體驗主動思考、交流討論、合作探究的學習過程。用所學知識解決實際問題，培養學科素養和學以致用的能力。

二、教學過程

1.復習導入，利用智慧教室，激發探究欲望

【提出問題】PPT展示：實驗室欲制取氧氣和二氧化碳，請寫出其反應原理，并選擇制取裝置，看誰完成得又快又好？

【學生活動】通過智慧教室“搶答器”挑選兩位學生，一位同學上臺計時完成表格，另一位同學點評。

【師生活動】歸納、總結。

【過渡銜接】實驗室制取氧氣、二氧化碳的收集裝置如果用來收集有毒氣體，能防止污染空氣嗎？

設計意圖：通過智慧教室“搶答器”調動學生的學習興趣。開啟“計時器”功能，限時完成表格，提高課堂效率。創設問題，激發探究欲望，引導學生根據實際需要，改進實驗方案，培養創新意識。

2.實驗探究，利用智慧教室，實現教學互動

活動一：探究有毒氣體收集裝置的改進

【提出問題】收集有毒氣體時，如何改進裝置，防止污染空氣？

【實驗準備】四人一組合作探究，事先將可能用到的藥品和儀器放置實驗籃中，便于在實驗探究活動中根據需要自由選擇。

【實驗探究】學生小組內分析、討論，選擇合適儀器進行探究。

【教師活動】教師巡視，對小組探究情況實時點評、指導，對不合理方案提出疑問，引導學生進一步探究。選擇幾組典型裝置，利用智慧教室拍攝功能，傳輸呈現在電子白板上。

【學生活動】分析、討論不同方案的優缺點，選擇最佳方案。

【教師活動】教師通過智慧教室“搶答器”挑一位學生上臺匯報實驗情況。

【學生匯報】圖1a可用于排空氣法收集有毒氣體，氣體從A端通入，空氣從B端排出，可收集密度比空氣大的氣體;氣體從B端通入，空氣從A端排出，可收集密度比空氣小的氣體。圖1b是用排水法收集氣體，氣體從B端通入，水從A端排出。（收集氣體時，氣體均不能與集氣瓶中物質反應。）

設計意圖：通過智慧教室拍攝功能，將學生實驗探究過程呈現在黑板上，便于師生直觀、形象地分析、討論，不僅激發學生學習的興趣和實驗探究的積極性，增強學生的動手能力，培養學生的科學探究精神，更極大優化了教學效果。同時，智慧教室的多樣答題模式也調動學生積極發言，勇于上臺展現自己，鍛煉表達能力。小組的合作探究，也培養了學生互助合作的探究意識。

【過渡銜接】實驗室常用鋅粒和稀硫酸制取氫氣，請同學們從實驗籃中選擇合適儀器和藥品，組裝并制備氫氣。

活動二：探究氫氣的實驗室制取

【提出問題】請寫出實驗室用鋅粒和稀硫酸反應制取氫氣的反應方程式。

【學生活動】書寫化學反應方程式。

【教師活動】隨機抽取三位同學書寫的方程式，利用智慧教室實物展臺呈現在電子白板上，師生點評、糾錯。

【跟進追問】請根據反應原理，設計實驗，制取和收集氫氣。

【學生探究】小組同學交流、討論，共同合作，組裝儀器并制備。

【教師活動】教師邊巡視邊指導學生操作，及時肯定正確方案和實驗操作，糾正錯誤方案和不規范操作。教師選擇有代表性的幾組同學的實驗操作，通過智慧教室系統進行拍攝或錄像，傳輸呈現到電子白板上（如圖2）。師生一起分析、點評。

【跟進追問】若想制取干燥、純凈的氫氣，如何操作？

【學生回答】采用向下排空氣法收集。

【繼續追問】向下排空氣法收集的氫氣一定干燥嗎？

【學生活動】思考（部分學生恍然大悟）。

【學生回答】從溶液中逸出的氣體都是潮濕的，所以固液不加熱制取干燥氫氣，需要在發生裝置和收集裝置之間連接干燥裝置。

【教師活動】回答正確，那常見的干燥裝置有哪些呢？大家一起來看看：

【提出問題】如何選擇干燥劑呢？

【學生答1】不能與氣體有效成分發生反應。

【學生答2】氣體不能溶于液體干燥劑。

【跟進追問】圖4中的a、b、c干燥裝置分別是：洗氣瓶、干燥管、u形管，它們在使用時有哪些注意事項？

【學生答1】注意氣體的通入方向。

【學生答2】注意長短導管的選擇。

【歸納總結】

①干燥劑不能與氫氣反應。

②圖4a中洗氣瓶只能裝液體干燥劑，氣體從左邊長導管通入，右邊短導管排出;圖4b中氣體從干燥管左端大口通入，右端小口排出;圖4c中氣體從u形管左端通入，右端排出。

設計意圖：學生動手探究氫氣實驗室制備過程，體驗小組合作探究的實驗活動，不僅加深學生對相關知識的理解，培養自主探究能力、實驗動手能力、創新能力和合作意識。而且讓學生在實驗過程中體驗節約藥品、注意安全的責任意識。利用智慧教室實物展臺提取學生課堂作業點評，并在白板上做批注，加強學生的理解記憶效果。利用智慧教室拍攝和錄像功能，將學生實驗操作過程直接呈現在白板上，便于師生直觀地分析、討論，增強課堂的學習氣氛和教學效果。

3.練習鞏固，利用智慧教室，及時反饋總結

【提出問題】用鹽酸和石灰石制得的二氧化碳中常含有氯化氫氣體和水蒸氣。為獲得純凈、干燥的二氧化碳氣體，可選用圖5所示的I裝置和Ⅱ裝置進行除雜和干燥，導管口連接的正確順序是：氣體→__→__→__→__。（已知：CO2不溶飽和NaHCO3溶液，HCl氣體極易溶于水。）

【教師活動】開啟智慧教室答題系統。

【學生活動】搶權、作答。

【師生活動】分析、總結。

設計意圖：設置習題，引導學生運用所學知識解決實際問題，幫助鞏固并遷移知識、促進學生學習能力的養成。

三、設計特色

本節課的教學設計體現新課程理念，充分發揮學生的主體作用，注重培養學生的動手、動腦能力和探究能力，體驗知識形成的過程和創新思維培養的過程。促使學生轉變學習觀念和學習方法，使學生的學科核心素養在探究學習中得以形成和提高。

在課堂教學環節中，注重信息技術與學科教學的深度融合，充分發揮智慧教室輔助教學功能，利用“挑人”、“搶答”平臺，實時調動學生學習的積極性和趣味性，活躍課堂氣氛;利用“拍攝”、“計時”、“錄像”、“實物展臺”等功能，及時將學生練習和實驗探究過程呈現在電子白板上，師生共同分析、討論，調動學生的全員參與意識，提高專注力，增強聽課效果。同時，利用IRS即時反饋系統幫助教師及時了解學生學習情況，靈活處理教學內容和進度，以學定教，實現新型的互動教學模式，構建高效的化學智慧課堂。