交互式學程包與初中化學課程融合的實踐研究

徐芝蘭

隨著信息技術的發展，在教學中，越來越強調信息技術與課程的深度融合和深度應用。因此，教師在進行教學設計的時候，應思考如何從多個層面將教學環節與信息技術進行融合。交互式初中化學學程包是初中化學交互式學件的集合，是由學科教師和工程師合作開發完成的，它的應用主體是學生，它的優點是將“以教為主”轉化為“以學為主”，改變學生的學習方式，增強體驗、互動、個別化和數據反饋，使過程性學習和行為的數據得以收集，為調整教與學提供了實證依據。在《構成物質的微粒》一課的教學中，筆者將傳統教學方法與交互式初中化學學程包融合，在互動學習中突破了“微觀世界”與“宏觀世界”的“屏障”，這樣更有利于學生微粒觀的形成。

設計思路

《構成物質的微粒（1）》是上教版九年級化學第二章第二課時的內容，第一章從宏觀角度認識物質的變化與性質，接下來從微觀角度認識化學變化的本質、質量守恒定律的本質等，所以本節課的內容有著承上啟下的關鍵作用。

本節課從兩條主線進行教學設計。在知識上，以分子、原子的概念以及性質、區別為主線，由概念到性質，讓學生由淺入深地形成微粒觀。在內容上，用學生熟悉的王安石的《梅》作為暗線：①引出問題——學生初步嘗試用已有經驗解釋梅花在墻角獨自開放而在遠處卻能聞到香氣的原因，引起認識上的沖突，激發對本節課的學習興趣。②啟發思考——梅花香氣為什么看不見摸不著？香氣為什么會自己來？遠遠聞到氣味，怎么就能知道是梅花而不是百合花？通過這些問題讓學生體會分子的性質在宏觀世界中的體現。③學以致用——梅花香氣是什么微粒？讓學生學以致用，聯系生活中宏觀世界背后對應的微觀概念，形成宏觀和微觀、生活經驗和理論知識間的辯證關系。

“微粒”因為其抽象性，一直以來都是課堂教學的重點和難點。傳統教學中一般采用以下兩種方法來突破教學難點：一是采用PPT動畫演示，該方法能在一定程度上形象地體現微粒動態的過程，但其演示程序是固定的，結果是預設好的，學生只能看，不能參與，是被動的學習，另外，PPT的演示是面向全體學生的，無法在有限的課堂時間內根據每個學生的掌握情況調整播放進度。二是采用微粒模型教具進行課堂的微粒構建，此方法能讓每個學生在動手過程中體驗微粒的變化，但微粒模型種類、數量有限，且受課堂空間和時間的限制，學生無法充分體驗，也無法體會微粒不斷運動、存在間隙等特點。

綜合以上分析，筆者在傳統的PPT動畫演示、微粒模型教具進行微粒構建等方法的基礎上，在知識形成的關鍵點，讓學生使用平板電腦，融合交互式學程包來突破教學難點。本節課主要使用“物質由微粒構成”“微粒模型的搭建”和“酒精與水的混合”三個學程包，增強學生的體驗、互動，在互動中將生活中的宏觀世界和背后對應的微觀概念聯系起來。

教學環節設計

為了更好地闡述學程包的內容及其在化學課堂教學中的應用，特選用以下幾個環節來說明。

1.教學環節一：構成物質的微粒——分子和原子（如表1）

分析：通過介紹化學家對原子和分子的認識過程，學生意識到物質是由許多微小的粒子構成的，也體會到對知識的認識要經歷一個曲折而漫長的過程，這種學習方式培養了學生探究、創新、勇于質疑的核心素養。

“物質由微粒構成”學程包中包含了不同狀態、不同微粒構成的物質的動態微粒模型，如圖1、下頁圖2所示。在此環節中，學生可以通過平板電腦的交互操作，如放大、拖動、翻轉等，將不同物質的宏觀呈現與其微觀構成聯系起來，同時也可以比較同一物質不同狀態間微觀結構的區別，也能體會由不同微粒構成的物質間的區別。

2.教學環節二：微粒模型的搭建（如下頁表2）

分析：“微粒模型的搭建”學程包要求學生填寫物質化學式后，能根據化學式自己動手拖動構建微粒的3D模型，學生構建3D模型后，還能通過滑動屏幕達到隨意翻轉的效果，如下頁圖3所示。借助學程包，從化學式構建微粒，從微粒結構書寫化學式，幫助學生從微觀的角度理解化學用語、物質性質及物質變化，通過微粒模型的構建和實驗探究，促進微粒觀的初步形成，培養學生模型認知的化學核心素養。

3.教學環節三：分子的性質（如下頁表3）

分析：實驗探究是化學教學中不可替代的一部分，通過課堂實驗、生活例子可以更形象、更生動地幫助學生理解一些基本概念與基礎知識。本環節通過對宏觀實驗現象的觀察（總體積減小），激發學生對微觀粒子的思考。

學生在已有的知識水平上，很難得出微觀粒子的性質（粒子間有間隙），而借助現代信息技術設備，學生能同時觀察宏觀的實驗過程和該過程中所對應的微觀變化（如下頁圖4）。通過宏觀和微觀的同時變化，能夠更好地從微觀層面上理解宏觀的現象。

圖4的左邊界面是宏觀過程中酒精與水的混合;右邊界面顯示兩種微粒相互進入對方間隙的動態過程，宏觀和微觀過程同步進行。

4.教學環節四：隨堂小練習

知識的學習是一個能動的反映過程，所以課堂上的講練結合是非常重要的。在適當的環節，典型的、有針對性的練習，可以檢測學生對重難點的掌握程度，也能培養學生運用知識去解決問題的良好習慣。

本節課中，教師使用平板電腦發布隨堂小練習，通過它的實時批改、反饋的功能，全面采集學習行為和結果數據。基于數據，教師可以了解學生的答題進度、正誤情況等，有針對性地對薄弱環節進行加強，方便之后的教學策略調整。學生可以查看每道題的解析，課后也能從自己的錯題庫中再次查看、復習，達到自主學習的效果。

教學反思

通過本節課的學習，學生認識了物質的微粒性，能用微粒的觀點解釋生活中常見的現象，初步形成微粒觀。通過“物質由微粒構成”學程包，學生建立了分子和原子的概念，體驗了微觀世界與宏觀世界的普遍聯系;通過在“微粒模型的搭建”學程包中，構建幾種常見分子的球棍模型，得出分子、原子之間的關系，也將抽象、生澀的微粒微觀結構與宏觀化學用語聯系起來。教師將初中化學學程包融合到傳統的教學方法中，帶領學生突破了由宏觀世界走向微觀世界的“屏障”，為之后定量認識化學變化、質量守恒定律的實質提供了直觀的理論依據。本節課通過平板布置練習，及時收集學生學習過程中的大數據，有利于教師后期教學策略的調整。比較遺憾的是，實際教學場景復雜，學程包這個新技術與傳統課堂的融合目前依然處于嘗試狀態，其與PPT等其他教學資源的銜接還有進步的空間。

展望

學程包是學生與書本知識之間生動有趣的對話包，目前它除了具有本節課使用的幾種功能外，還有題庫、化學實驗模擬等功能，可以自動推送、收集反饋、批改評價，做到了基于數據的個性化的教與學。在學生思維的“岔路口”，思想借助于技術的力量，可以發揮無比強大的功能，這就是學程包的魅力所在。