“互聯網＋”模式下的高中化學實驗作業 設計的實踐研究

陳芳芳

摘 要：本研究利用虛擬仿真實驗平臺、微信公眾平臺等互聯網方式設計多樣化的化學實驗作業;通過借助互聯網平臺設計家庭趣味實驗作業，增加作業的靈活性，避免枯燥無味的練習。“互聯網+”下的高中實驗作業設計使得作業更具有及時性、針對性、多樣性的特點。

關鍵詞：“互聯網+”;高中化學;實驗作業;作業設計

一、高中化學實驗作業設計的現狀

化學是一門以實驗為基礎的自然科學，在化學教學中實驗作業的設計是化學作業的重要形式之一。實驗作業是學生在實驗室外的環境中，通過易得的、簡單的用具和生活材料進行自主實驗的活動[1]。從目前的實驗教學中可以看到，受一些外界因素的影響，化學教師在布置作業時，均以紙筆練習方式為主，較少布置課外化學實驗作業。即使有布置，一方面由于條件的限制，學生不一定會完成，另一方面即使完成作業了，教師也沒能及時收集學生的實驗，無法進行相關的反饋。隨著移動設備的普及，依托各種現代軟件，實現作業的布置、提交、評改和展示等過程，加強師生之間的互動交流[2]。

利用互聯網平臺設置高中化學實驗作業，不但降低了實驗操作的危險性，而且增加了作業的趣味性，符合學生多元化發展的需求，提高了學生的學習興趣。因此，以移動互聯網為切入點，借助現代網絡化的相關軟件，尋求一種基于移動互聯網的化學實驗作業設計是非常有必要的。

二、互聯網模式下的化學實驗作業設計策略

（一）“素養”為本的網絡化化學實驗習題的設計

《普通高中化學課程標準》（2017年版）中提到化學課程基本理念之一：重視開展“素養為本”的教學，倡導真實問題情境的創設，開展以化學實驗為主的多種探究活動，重視教學內容的結構化設計，激發學生學習化學的興趣，促進學生學習方式的轉變，培養他們的創新精神和實踐能力。

以素養為本的化學實驗的作業設計具有內容覆蓋面廣、情境素材熟悉、重視實驗原型的遷移等特點，旨在通過完成作業的過程中，能夠構建知識體系。而借助互聯網平臺，通過試題搜索軟件、試題講解視頻等學習平臺，能夠及時反饋知識的掌握情況，也有助于培養學生創新思維和系統性思維，提升化學科學探究的核心素養。特別是在高三復習時，通過回歸教材實驗，通過實驗原型遷移能立竿見影地解決學生由于缺乏動手的機會而造成的對實驗情境陌生，無法解決實驗過程中遇到的實際問題。以高考化學實驗綜合復習習題為例：

例題：如圖1所示裝置可用來制備Fe（OH）2，并觀察其在空氣中被氧化時顏色的變化。實驗時必須使用鐵屑和6 mol·L-1的硫酸，其他試劑任選。

1.B中盛一定量的NaOH溶液，A中應預先加入的試劑是______，A中反應的離子方程式是__________________________________。

2.實驗開始時先將止水夾E________（填“打開”或“關閉”），C中收集到氣體的主要成分是________。

3.簡述生成Fe（OH）2的操作過程：_________________________________________。

4.拔去裝置B中的橡皮塞，使空氣進入，寫出有關反應的化學方程式：______________。

遷移：（2018·全國卷Ⅰ，26）

醋酸亞鉻[（CH3COO）2Cr·2H2O]為磚紅色晶體，難溶于冷水，易溶于酸，在氣體分析中用作氧氣吸收劑。一般制備方法是先在封閉體系中利用金屬鋅作還原劑，將三價鉻還原為二價鉻;二價鉻再與醋酸鈉溶液作用即可制得醋酸亞鉻。實驗裝置如圖2所示。

1.實驗中所用蒸餾水均需經煮沸后迅速冷卻，目的是_______。儀器a的名稱是________。

將過量鋅粒和氯化鉻固體置于c中，加入少量蒸餾水，按圖連接好裝置。打開K1、K2，關閉K3。

2.①c中溶液由綠色逐漸變為亮藍色，該反應的離子方程式為_______。

②同時c中有氣體產生，該氣體的作用是____________________。

3.打開K3，關閉K1和K2。c中亮藍色溶液流入d，其原因是_________;d中析出磚紅色沉淀。為使沉淀充分析出并分離，需采用的操作是________、________、洗滌、干燥。

4.指出裝置d可能存在的缺點__________________。

（二）利用智能交互終端布置虛擬實驗室仿真軟件實驗作業

智能交互終端指的是以智能手機、智能平板等為代表的互聯網終端;仿真實驗作業是指利用計算機軟件模擬，將傳統的實驗操作與虛擬的實驗室相結合，利用虛擬實驗室仿真軟件中呈現的實驗藥品和實驗器材，以鼠標鍵盤或者觸屏等交互模式進行模擬實驗。教師在實驗教學前在平臺云端布置實驗作業，學生登錄操作平臺預習實驗內容并完成模擬實驗。仿真實驗作業不僅可以讓學生課前有充裕的時間構想實驗探究完成探究性操作，還能夠讓學生充分熟悉實驗過程，體驗實驗成果帶來的快樂;而且避免有些實驗因危險性、藥品的毒性、操作煩瑣而無法進行，讓學生成為實驗的主導者。

利用THIX公司開發出的Chemist手機軟件[3]，Chemist進行的實驗都非常逼真，具有3D的視覺和聽覺效果、豐富的儀器和藥品以及能自動生成試驗報告的功能。Chemist可以模仿燃燒、爆炸、煙霧、顏色變化等真實的實驗現象，可以避免真實實驗的局限性。學生在完成教師布置的實驗任務之后，還可以使用其他相近的藥品進行實驗，根據觀察實驗現象得出實驗結論。例如：在學習“金屬鈉的性質”這一節，教師通過仿真實驗軟件布置金屬鈉與水反應的實驗作業，模擬的化學反應和實際的實驗現象非常相近。學生完成鈉的相關實驗操作后還可以嘗試使用其他活潑的堿金屬，比如：鉀與水的反應，鉀遇水后，迅速和水發生劇烈反應，鉀燃燒后發出耀眼白光，不一會燒杯就會發生爆炸破碎。在實驗探索中，學生不僅可以體驗逼真的實驗現象所帶來的震撼，同時能發展學生探索性思維能力。

（三）利用微信公眾號發布實驗預習作業

微信公眾平臺可通過后臺進行多功能的信息推送。通過微信公眾平臺發布豐富的學習資源能夠提高學生學習的興趣，同時增強感性認識。對于每一個實驗，課前選定相關學習資源并通過微信公眾號發布，如：實驗的預習導學案、實驗操作視頻、實驗背景知識的介紹等。可將實驗操作中的重要步驟制作成動圖、視頻、照片，便于理解和加深印象。與以往教材中單調枯燥的文字練習不同，平臺提供的學習資源形式新穎，生動直觀。

例如：講解乙酸乙酯的學習資料包括預習導學案內容（酯化反應的原理;如何提高可逆反應的產率等）;蒸餾裝置的安裝視頻;分水器的使用視頻;有機物的分離提純方法視頻（重結晶;洗滌;萃取）等將這些視頻上傳到微信公眾平臺上。由于學生之前沒有接觸過有機反應的實驗，特別是蒸餾的原理、分離提純，對這個內容較陌生。即使教師在課上講解，學生也是一知半解。借助微信公眾平臺學習這方面的內容，理解其原理，反復觀看視頻，加深印象。再如：“氯氣的制備及其性質探究”的實驗，由于氯氣是有毒性的，在實際教學中基本不會在課堂上制取氯氣，教師通過微信公眾平臺，課前將氯氣的制取實驗視頻、實驗改進后的視頻、預習任務單、預習檢測題整合后發布到微信公眾平臺上。像氯氣這種有毒氣體在實際的教學時很難將真正的實驗呈現給學生，在課前通過將與該實驗有關的學習資源整合到互聯網平臺上，不僅解決了實驗受限的尷尬，而且能夠給學生不一樣的觀感體驗。

（四）利用移動互聯網平臺設計家庭趣味實驗作業

將趣味化學實驗或與生活有關的化學現象通過移動互聯網平臺查詢相關資料，并將制作作品的過程以視頻、照片集、語音等形式通過微信、QQ等分享到班級群里或發布到微信公眾號，引導學生合作探究和互動交流。移動互聯網為課外作業提供豐富的素材，提高學生的感性認識，增加了作業的創新性。由于題目的靈活性而不再局限于書本資料，這對選題有更高的要求。教師借助移動互聯網布置課外實驗作業時，應多選擇貼近學生生活情境的素材以增加作業的趣味性和靈活性。學生在完成作業中能夠體驗原汁原味的知識，也感受到化學知識的魅力。

例如：學習“糖類”一節后，教師以“甜酒的釀造”為主題設計課外作業：“你聽過米酒嗎？我們知道有些食物中含有淀粉，比如：糯米，請你嘗試用糯米來釀造米酒。課后可以利用互聯網平臺查閱資料，如何制造香甜的米酒，下次帶來和大家一起分享品嘗。”學生在進行作業設計時及時在微信班級群里分享成果，相互探討，如將制作過程拍成視頻并介紹制作的注意事項、分享釀造過程中的工藝等。通過選用學生日常熟悉的米酒作為作業內容，激發學生學習的熱情，化“被動學習”為“主動學習”，促進觀點的碰撞，在合作學習中共同成長。

（五）利用網絡學習空間平臺優化實驗作業

網絡學習空間是集數據、服務、資源為一體，利用移動互聯網進行線上教研、線上測評、線上答題的教育信息化平臺。信息化輔助教學背景下，網絡化學習平臺既可以整合教學資源、優化教學，還可以培養學生科學探究、自主學習的習慣。傳統的作業設計單一，作業完成質量下降。借助網絡學習平臺，優化作業方式，設置自主探究模式，能夠提高作業的自主性和自覺性。

例如：在實驗教學中“氨氣的化學性質”的教學內容，引導學生認識氨氣的性質及其用途。在課前，為培養學生自主探究能力，教師利用互聯網學習平臺，上傳導學材料——氨氣泄漏的新聞視頻、氨氣的噴泉實驗;并上傳導學案，設置問題情境——從視頻中，你對氨氣的性質有哪些認識？噴泉實驗的原理是什么？學生通過移動終端設備進行高效的課前預習。教師通過評閱學習平臺上的學生活躍度，能及時檢測分配給學生的導學案。在課堂實驗教學中，教師可以有效監控實驗活動，發現學生能夠更規范地進行實驗操作，并將自己的課前學習心得分享給其他同學，實現互幫互助。

結束語

利用互聯網平臺設計高中化學實驗作業，可以彌補傳統課堂實驗教學的不足，滿足學生多元化發展的需求，提高學生知識遷移能力，使他們能夠對所學知識融會貫通，并增強化學與生活之間的聯系。但是，互聯網模式下的作業設計也會出現弊端。隨著網絡搜索引擎的增多，對于自控能力較差的學生，游戲、網絡視頻等與作業無關的信息必然會影響他們完成作業的質量和效率。

參考文獻

[1] 曹彬彬，竺麗英，王祖浩，等.高中化學實驗性作業的實施與評價[J].化學教育，2016，37（21）：25-28.

[2] 陳君.基于移動互聯網的初中生物學課外作業設計與實踐研究[D].魯東大學，2017.

[3] 陳欣宇.“互聯網+”下的仿真實驗作業設計[D].河南大學，2018.

本文系石獅市2019年教育科研課題“核心素養視域下的高中化學網絡化校本作業的實踐”的研究成果。課題編號：SGC2019-24。