信息技術(shù)與化學實驗教學融合的教學設(shè)計
——以二氧化碳的實驗室制法為例

王小沖

(山東省青島第五十中學 266000)

美國麻省理工學院終身教授，教育信息化奠基人Seymour Papert曾說過：“當每個人都買得起鉛筆時，學習方式將會隨之改變.”同樣，當每個學生都擁有一臺能提供豐富教學資源、具有強大的多媒體信息處理能力和交互功能的平板時，教學更會發(fā)生天翻地覆的變革.如何在信息技術(shù)迅猛發(fā)展的大環(huán)境下提高學習效率，同時又不拘束學生思維和創(chuàng)新能力的發(fā)展，這是教師一直在努力探索的.

1 教學主題內(nèi)容及教學現(xiàn)狀分析

1.1 教學主題內(nèi)容分析

“二氧化碳的實驗室制法”來自魯教版九年級上冊第六單元第三節(jié)“大自然中的二氧化碳”第一課時，課程標準要求為：初步學習二氧化碳的實驗室制取方法.

學生已經(jīng)學習了實驗室制取氧氣的方法和氧氣的性質(zhì)等知識，了解了系統(tǒng)研究物質(zhì)的基本思路.二氧化碳是學生熟悉的物質(zhì)，但學生還不能系統(tǒng)地了解二氧化碳的性質(zhì)、制法、在自然界中的循環(huán)以及二氧化碳含量增加對環(huán)境的影響.“大自然中的二氧化碳”正是對這種化學思維的再次應(yīng)用，從而為后續(xù)在高中學習其他氣體的制取打下堅實基礎(chǔ).

1.2 教學現(xiàn)狀分析

通過查閱資料，發(fā)現(xiàn)已有許多人嘗試采用信息技術(shù)與化學相結(jié)合的方法來對本節(jié)課進行探究,但這些課例一般是在原有教學設(shè)計基礎(chǔ)上，在某個環(huán)節(jié)插入技術(shù)應(yīng)用或者用技術(shù)代替原有的實際實驗，并沒有帶來課堂教學模式的實質(zhì)性轉(zhuǎn)變.甚至還出現(xiàn)為了應(yīng)用技術(shù)而應(yīng)用的現(xiàn)象.

筆者在使用pad進行教學過程中，結(jié)合電子白板、微視頻、虛擬實驗、模擬組裝實驗等新技術(shù)嘗試探索了一種全新的教學模式，也帶來了學生學習方式的變革，真正實現(xiàn)了pad電子書包的功能.

2 教學目標

鑒于以上分析，在設(shè)置教學目標時，從態(tài)度習慣、團隊合作精神、任務(wù)準備情況等各方面，對學生提出更高要求.同時，引入簡易啟普發(fā)生器增加難度、開拓視野.具體教學目標如下：

(1)通過類比氧氣的實驗室制法，自主查詢資料，了解二氧化碳的實驗室制法，通過對比總結(jié)出制備氣體的一般思路.

(2)通過動手模擬組裝儀器，了解制取氣體的不同裝置組合及其特點.

(3)通過網(wǎng)絡(luò)自主獲取信息，培養(yǎng)主動獲取、分析、篩選、加工、整理、應(yīng)用信息的能力.

(4)通過動手模擬組裝儀器，培養(yǎng)自主探究和勇于創(chuàng)新的能力.

(5)通過動手實驗，培養(yǎng)動手實踐和理論聯(lián)系實踐的能力.

(6)通過討論網(wǎng)絡(luò)、手機的使用情況和對二氧化碳的認識，讓學生體會事物的兩面性，培養(yǎng)學生的辯證思維，引發(fā)學生對自身發(fā)展的深刻反思.

(7)利用平臺模擬組裝儀器，產(chǎn)生研究改進實驗裝置的積極性，認識前人創(chuàng)造和改進這些的方法及嚴謹治學刻苦鉆研的科學精神.

3 教學流程

如圖1所示.

圖1

4 教學實錄

【導(dǎo)入】干冰滅火視頻.猜猜它是誰？同學們想不想親自在實驗室中制取一瓶二氧化碳？

環(huán)節(jié)一 搜集信息，完成實驗

【師】如何在實驗室中制取二氧化碳呢？解決這個問題的思路是什么？

【生】桌面上有pad，可以利用它搜索相關(guān)資料，類比實驗室制氧氣理順思路制定合適的方案，進行實驗.

【師】除了pad，老師還準備了以下藥品和儀器(儀器用品：分液漏斗、帶導(dǎo)管雙孔塞、錐形瓶、集氣瓶、玻璃片、鑷子、火柴.藥品：稀鹽酸、稀硫酸、石灰石、碳酸鈣粉末、碳酸鈉粉末、澄清石灰水)，利用桌面上的物品，查閱資料設(shè)計實驗：制取一瓶二氧化碳并對它進行檢驗，將實驗的過程用pad錄像，投屏一位學生的pad.

【生】小組合作查詢資料：學生主要是通過百度等搜索引擎進行信息檢索，搜索的關(guān)鍵詞有：“實驗室制二氧化碳的方法”、“實驗室制取二氧化碳”、“制取二氧化碳的實驗室制法”等，都能迅速找到制取二氧化碳的方法，包含藥品、裝置、步驟等信息，結(jié)合老師提供的儀器、藥品可以比較容易地制定出合理方案并進行實驗.每個小組都能成功制取二氧化碳并進行檢驗.同時，一位同學將實驗過程進行全程錄像.

【師】誰來分享你們的實驗？

【生】播放本組實驗錄像并交流,對實驗過程中的問題及時地進行了反思和糾正.

【師】該小組在展示實驗時語言規(guī)范、注意事項描述得很清晰，同時對實驗中的問題進行了及時地反思和糾正，值得我們學習.誰來評價一下他們的實驗？

【生】很好！但是有一點失誤，膠頭滴管不應(yīng)該伸入集氣瓶內(nèi)，應(yīng)該垂直懸空.

【師】在查詢資料和實驗過程中你有沒有遇到問題呢？

【生】我看到準備的藥品除了大理石、稀鹽酸還有碳酸鈉、碳酸鈣粉末、稀硫酸，而我們查詢資料都是推薦用稀鹽酸和大理石制二氧化碳，為什么不用其他藥品呢？

【師】這是一個很好的問題，同學們再通過pad查詢一下原因吧.

【生】百度搜索“實驗室為什么不用碳酸鈉粉末制取二氧化碳？”、“實驗室為什么不用碳酸鈣粉末制取二氧化碳？”、“實驗室為什么不用稀硫酸制取二氧化碳？”都能搜索到相關(guān)信息.

【師】大家對藥品的選取和具體操作等觀察的很仔細.此外，我們還要注意對反應(yīng)原理的本質(zhì)進行分析和研究，板書方程式并講解.

【師】結(jié)合剛才的實驗過程，類比實驗室制氧氣你能總結(jié)出在實驗室中制取氣體的基本思路嗎？

【生】要知道實驗的藥品，清晰實驗的原理，實驗裝置，實驗的步驟，驗滿和檢驗的方法.

【總結(jié)】在剛才的學習過程中我們先自主查閱資料，然后動手實驗，最后歸納提升得到了實驗室制取氣體的一般思路.你都學會了嗎？一起檢驗一下吧.

【生】使用pad做練習，利用大數(shù)據(jù)及時反饋做題結(jié)果.

環(huán)節(jié)二 組裝裝置

【師】大家通過查找資料選擇的制取裝置和老師提供的是同一套裝置，想不想來點與眾不同的？你能利用這些儀器組裝出適合制取二氧化碳的裝置嗎？將組裝好的裝置截屏以備交流.(說明：pad中的實驗儀器是東師理想平臺公司量身定制的，還給每套儀器都配套了實驗?zāi)M動畫.故意設(shè)置了一個錯誤的膠塞組合(長頸漏斗位于液面以上的情況)，考察學生的觀察力.)

【生】組裝儀器、截屏保存、分享組裝結(jié)果.

【師】(投屏學生的pad)他們各有什么特點呢？

【生】結(jié)合照片，講解每種組合的特點.

【生】使用pad組裝實驗儀器并交流.分別組裝出了單孔塞、長頸漏斗、注射器、分液漏斗搭配不同容器的裝置并逐一分析他們的特點.見表1.

表1

學生還發(fā)現(xiàn)了改進裝置的方法：替換一種儀器即可.

【師】(展示所有組合)其中有一套問題裝置，你發(fā)現(xiàn)了嗎？(長頸漏斗下端在液面以上)通過動畫演示它會漏氣的過程.

【師】還有一套裝置大家沒有組裝出來(隨開隨停裝置)，這套裝置有什么特點呢？

動畫展示，提醒學生注意觀察打開和關(guān)閉止水夾時試管內(nèi)的液面變化.

【生】整理完成學案并練習.

環(huán)節(jié)三 明晰二氧化碳的用途

【師】二氧化碳除了可以滅火，還有哪些用途？

【生】學生通過pad搜索相關(guān)內(nèi)容，分享交流.

【師】視頻：二氧化碳轉(zhuǎn)化為酒精和汽油的新技術(shù).看完視頻有什么感想？

【生】從前我認為二氧化碳會造成溫室效應(yīng)，總是看到負面影響.現(xiàn)在，我了解到二氧化碳還是重要化工原料，可制取很多有用的物質(zhì).

【師】你已經(jīng)學會了用辯證的方式看待問題.科學本身是中性的，就看我們?nèi)绾稳ダ?

5 小結(jié)

【師】本節(jié)課你有哪些收獲？

【生】多位學生從信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)利用、制取物質(zhì)的一般思路、辯證看待問題的觀念等不同角度暢談收獲.

【師】科技發(fā)展正在將人們的一些奇思妙想變?yōu)楝F(xiàn)實.同學們也都收獲良多.本節(jié)課我們完全改變了以往的學習方式，古人云：“變則通，通則存，存則強.”本節(jié)課一切既在意料之中，又在意料之外.下面再給大家做一個實驗(二氧化碳與石蕊反應(yīng)).看看是在你意料之中，還是意料之外呢？你想知道這是為什么嗎？預(yù)知此事為何，且聽下節(jié)分解.