試誤技能在NOBOOK虛擬實驗中的應用

鄭倩 撒安娜 李慧艷 李冰

摘? 要 將NOBOOK（NB）虛擬仿真實驗融入中學化學實驗教學中，同時采用試誤教學法，減少學生因好奇心理而導致的不規范操作。以“高錳酸鉀制取氧氣”為例，利用NB虛擬仿真實驗，讓學生直接觀察不當操作引起的后果，提高化學實驗教學質量，進一步落實化學學科核心素養的培養。

關鍵詞 NOBOOK;虛擬實驗;中學化學;實驗教學;試誤教學;高錳酸鉀制取氧氣;核心素養

中圖分類號：G633.8? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2020）17-0032-03

1 引言

NOBOOK（NB）虛擬實驗平臺是一款專為中學教師打造的教學工具軟件，可以使煩瑣的實驗課程變得高效、簡單，涵蓋了初高中175個相關實驗，300多種實驗器材、裝置及藥品等，具有實驗項目全、實驗效果逼真、還原度強的特點;可動態展示化學反應現象，完成傳統實驗中無法完成的高危險性實驗，滿足教師常規教學活動的需求[1]。NB虛擬實驗不僅可以用在教師的課堂教學中，也可以用于學生課前預習和課后復習實驗內容[2]。

試誤教學指教師根據以往的教學經驗，主動將自己的教學情感融入學生的心理，站在學生角度思考問題，將學生的錯誤作為可利用的教學資源[3]。在教學過程中，教師有意識地忽略或者人為地設置障礙、陷阱、錯誤等，讓學生在學習過程中發現問題、解決問題，從而達到“防誤”的效果。試誤教學法不僅能夠激發學生自主學習的積極性，而且能加深學生對重難點或實驗操作的理解、記憶和把控[4]。

將NB虛擬實驗應用在試誤技能中，主動創設陷阱，用虛擬實驗演示錯誤實驗操作后的后果，其直觀的實驗現象既能警示學生錯誤操作的危險性，也能滿足學生對于錯誤操作后果的好奇心，有助于培養學生嚴謹求實的科學態度，提高學生的科學探究與創新意識。

2 設計思想

《義務教育化學課程標準（2011年版）》明確提出，要注重有效發揮現代信息技術的作用，適當利用計算機模擬化學實驗，幫助學生理解知識[5]37。“氧氣的實驗室制取”不僅是義務教育化學課程標準規定中“學生必做實驗”之一[5]12，也是學生遇到的第一個實驗操作，有著重要的地位與意義。本文以“高錳酸鉀制取氧氣”為例，將虛擬仿真技術應用在試誤技能中進行教學設計，以問題驅動和復習結合的方式導入新課，以講、演、練結合的方式進行教學，激發學生學習的積極性，培養其科學嚴謹的實驗態度，進一步落實化學學科核心素養的培養。

3 教學目標

核心知識? 掌握高錳酸鉀制取氧氣的方法和原理，練習實驗操作步驟，學會制取氧氣。

核心品質? 領悟實驗原理決定裝置，氣體性質決定收集和驗滿方法;在活動中激發興趣，在興趣中提出、分析、解決問題;學習運用觀察、實驗等方法獲取知識，學習對實驗進行分析和思考。

核心能力? 體驗實驗成功的快樂，增強團結合作的能力，在合作中解決實驗中出現的問題，保持對化學實驗的濃厚興趣，從而激發學生學習化學的自覺性和積極性。

4 教學過程

教學環節1：情景導入

【教師活動】PPT展示與氧氣有關的圖片，引導學生回答生成氧氣的途徑，和學生一起回顧氧氣的性質、用途及制法，引入課程主題——加熱高錳酸鉀制取氧氣實驗活動課。

【學生活動】觀看圖片，回答問題，復習氧氣的相關知識。

【設計意圖】利用問題引導新課，復習相關知識使學生快速進入新課。

教學環節2：復習氧氣制取實驗的相關知識

【教師活動】設置思考題：

1）寫出高錳酸鉀制取氧氣的反應原理（用文字表達式表示）。

2）利用高錳酸鉀制取氧氣用到的儀器有哪些？

3）用什么方法收集氧氣？原因是什么？怎樣才能收集到較純凈的氣體？

4）如何判斷氧氣是否收集滿？

【學生活動】思考問題，小組討論，給出答案。

【設計意圖】利用問題驅動學生思考，激活學生原有知識，進一步鞏固知識，為后面學習具體的實驗步驟奠定基礎。

教學環節3：實驗儀器安裝講解

【教師活動】

1）讓學生觀察書上的實驗裝置圖與教師安裝的實驗裝置，教師安裝實驗裝置中主動設計“錯誤”：試管口稍向上傾斜，且不檢查裝置氣密性，不直接進行講解。

2）引導學生發現教師主動創設的兩處錯誤，說明實驗裝置有連接口，如果裝置漏氣，就會影響氣體的產量，解釋檢查氣密性的重要性，講解檢查氣密性的方法并讓學生親手檢查氣密性。

3）根據從左到右、由下到上的組裝原則，教師邊講解邊演示固定裝置。

4）解釋試管口要稍向下傾斜的原因（由于某些固體藥品中可能含有濕存水、結晶水，加熱液化或反應會生成水等原因，為了防止試管炸裂，試管口應略向下傾斜，簡稱“斜向下型裝置”）[6]。

【學生活動】觀察實驗裝置圖，找出教師所設置的陷阱。學習檢查氣密性的方法，參與活動，觀察教師的演示操作并做好記錄。

【設計意圖】應用試誤技能中設計“錯誤”的技能要素，在實驗中的易錯點設置錯誤，加深學生對實驗步驟與裝置的記憶。通過讓學生上臺演示操作，激發學生的興趣與參與度，熟悉實驗操作流程。講演結合教學，加強學生理解。

教學環節4：虛擬實驗試誤演示

【教師活動】將學生的注意點引到試管口的棉花：“大家看這個實驗裝置，老師想問同學們一個問題：試管口為什么要放一團棉花？不放棉花會怎樣？”引入NB虛擬實驗演示試管口不塞棉花團的實驗現象（如圖1所示）：高錳酸鉀粉末進入水槽，水槽中的水被污染。

【學生活動】根據教師的提問猜想答案（有的學生認為放不放都可以，有的認為是為了吸收水蒸氣），并觀察虛擬實驗效果。

【設計意圖】設置問題驅動學生思考，激發學生的求知欲。將NB實驗與試誤技能結合應用在教學中，讓學生直觀地感受不當操作對實驗的影響，既能減少學生因好奇心理而導致的不規范操作，也能減緩學生做實驗時的緊張、畏懼心理，規范學生的實驗操作，逐漸養成科學的實驗態度。

教學環節5：實驗過程講解

【教師活動】講解實驗過程中需要注意的事項。

1）加熱過程中要先預熱，再集中加熱，避免局部受熱使試管破裂。

2）開始產生氣泡的時候不可以收集氣體，剛開始排出的是試管中的空氣，等到氣泡均勻連續冒出后再收集氣體。

3）講解中有意設計“陷阱”：收集完氣體之后，先熄滅酒精燈，然后將導氣管移出水面。先用虛擬實驗觀察實驗，教師已經提前檢查氣密性，裝好藥品，然后請一位學生來完成虛擬實驗，演示效果如圖2所示：水槽中的水倒吸，使試管破裂。教師通過實驗結果引導學生找到“陷阱”、發現錯誤，改正錯誤，最后帶領學生一起歸納總結實驗的七字步驟。

【學生活動】掌握教師所講的實驗注意事項，參與觀察虛擬實驗及現象。

【設計意圖】教師有意設置誤區，讓學生走入“陷阱”。再通過虛擬實驗的展示效果，引導學生發現問題、改正問題。

教學環節6：學生實驗

【教師活動】組織學生分小組進行實驗，巡視、幫助學生解決實驗過程中出現的各種問題。

【學生活動】分組做實驗。

【設計意圖】通過小組實驗培養學生團結協作的能力;通過動手做實驗，鞏固實驗并進一步感受化學的魅力。

教學環節7：歸納總結

【教師活動】組織學生交流討論實驗啟示，總結學生實驗中出現的問題。

【學生活動】分享完成實驗后的心得體會。

【設計意圖】提升學生思考問題、分析問題的能力，培養學生的探究精神。

5 教學特色

將NB虛擬實驗融入傳統實驗教學中，最大限度地激發學生學習化學的興趣，更有利于其對實驗技能的理解、掌握和運用。虛擬實驗生動又清晰的實驗現象能快速吸引學生的注意力，使枯燥的實驗講解變得生動有趣。將NB實驗與試誤技能結合應用在教學中，對實驗中的一些注意事項進行錯誤嘗試，讓學生在觀察實驗現象后，加深對實驗注意事項的理解與應用，進一步培養科學嚴謹的實驗態度。■

參考文獻

[1]樂步教育.NOBOOK虛擬仿真實驗平臺[EB/OL].https：//www.nobook.com/.

[2]王楠，吳曉紅.NB虛擬仿真軟件在中學化學實驗教學中的應用研究[J].教育與裝備研究，2020（5）：73-76.

[3]楊寶權.基于“試錯教學法”的課堂教學實踐：以九年級化學“化學方程式”教學為例[J].現代中小學教育，2017（6）：58-61.

[4]張彩玲.淺談基本化學實驗技能教學的有效策略[J].化學教學，2013（1）：40-41.

[5]中華人民共和國教育部.義務教育化學課程標準[S].北京：北京師范大學出版社，2011.

[6]胡巢生.“氧氣的實驗室制取和性質”實驗活動設計[J].教育與裝備研究，2019（11）：26-29.