基于iPad設(shè)備輔助的高中“原電池”教學(xué)及反思

楊發(fā)麗++鄭紅艷

摘 要：隨著信息技術(shù)的發(fā)展成熟，iPad以其優(yōu)異的功能及海量的資源應(yīng)用進(jìn)入教學(xué)一線。北京師范大學(xué)碩士劉歡建構(gòu)出七種基于移動(dòng)設(shè)備的中學(xué)化學(xué)教學(xué)模式[1]，以此為理論依據(jù)，作者將其中4種教學(xué)模式“基于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集功能的及時(shí)反饋教學(xué)模式、基于移動(dòng)終端交互式特點(diǎn)的有效互動(dòng)教學(xué)模式、基于生動(dòng)界面體驗(yàn)的教學(xué)模式、基于視頻記錄的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式” 在“原電池”教學(xué)實(shí)踐中進(jìn)行深度應(yīng)用，并進(jìn)行了教學(xué)反思和設(shè)想。

關(guān)鍵詞：智能終端；iPad；原電池；教學(xué)模式

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-8454（2017）10-0034-04

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和成熟，各種移動(dòng)終端設(shè)備及應(yīng)用的開(kāi)發(fā)，在教育領(lǐng)域運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)和移動(dòng)終端設(shè)備，培養(yǎng)學(xué)生面對(duì)未來(lái)信息世界應(yīng)有的能力與素養(yǎng)[2]，是促進(jìn)教育的全面改革，適應(yīng)信息化社會(huì)的必然要求。近年來(lái)，基于平板電腦等移動(dòng)終端的電子書(shū)包給中小學(xué)課堂帶來(lái)了全新的技術(shù)體驗(yàn)，其中iPad以其優(yōu)異的功能特性及海量的資源應(yīng)用在眾多移動(dòng)終端中脫穎而出[3]，以不可逆轉(zhuǎn)之勢(shì)進(jìn)入教育的一線陣地。自2010年iPad問(wèn)世以來(lái)，iPad教育項(xiàng)目在美國(guó)、加拿大、澳大利亞等國(guó)迅速發(fā)展，并已成效顯著[4]。國(guó)內(nèi)一些經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的城市，如深圳、北京、上海、南京等，部分地區(qū)和學(xué)校開(kāi)始嘗試將iPad引入課堂教學(xué)，進(jìn)行了大量的教學(xué)實(shí)踐。筆者在中國(guó)知網(wǎng)上以“iPad教學(xué)”為關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索，共獲得302條結(jié)果，可見(jiàn)相關(guān)研究仍相對(duì)匱乏。其中針對(duì)化學(xué)學(xué)科，開(kāi)展iPad教學(xué)的理論和案例研究論文僅有3篇。作為一線教師，筆者將iPad設(shè)備引入高二年級(jí) “原電池”（選修4模塊）課堂教學(xué)，進(jìn)行了實(shí)踐探索，并將其作為案例進(jìn)行思考和整理，以期豐富iPad教學(xué)研究素材。

一、理論依據(jù)

北京師范大學(xué)碩士劉歡在其碩士論文[1]中建構(gòu)出七種基于移動(dòng)設(shè)備的中學(xué)化學(xué)教學(xué)模式，分別是：基于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集功能的及時(shí)反饋教學(xué)模式、基于移動(dòng)終端交互式特點(diǎn)的有效互動(dòng)教學(xué)模式、基于生動(dòng)界面體驗(yàn)的教學(xué)模式、基于網(wǎng)絡(luò)檢索的信息教學(xué)模式、基于視頻記錄的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式、基于動(dòng)畫(huà)模擬的教學(xué)模式架構(gòu)宏微觀的橋梁和基于富媒體教學(xué)軟件的翻轉(zhuǎn)課堂模式。以此為理論依據(jù)，筆者選定iPad作為輔助教學(xué)的移動(dòng)設(shè)備，進(jìn)行設(shè)計(jì)并實(shí)施了“原電池”教學(xué)。

二、教學(xué)實(shí)施

1.教學(xué)主要流程

筆者借鑒了同行的優(yōu)秀教學(xué)設(shè)計(jì)，并以“七種基于移動(dòng)設(shè)備的中學(xué)化學(xué)教學(xué)模式”為理論基礎(chǔ)，進(jìn)行了化學(xué)反應(yīng)原理模塊“原電池”的教學(xué)設(shè)計(jì)，將iPad設(shè)備引入課堂，展開(kāi)教學(xué)（重要教學(xué)環(huán)節(jié)和iPad設(shè)備輔助情況見(jiàn)表1）。

2.各種教學(xué)模式的具體應(yīng)用

根據(jù)教學(xué)內(nèi)容特點(diǎn)，本節(jié)課主要應(yīng)用了上述教學(xué)模式中的4種進(jìn)行課堂教學(xué)。

（1）基于生動(dòng)界面體驗(yàn)的教學(xué)模式的具體應(yīng)用

iPad擁有輕薄的機(jī)身和靈敏的多點(diǎn)觸控屏幕，集視覺(jué)、觸覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)等多感官體驗(yàn)于一身，給學(xué)生前所未有的學(xué)習(xí)體驗(yàn)[5]，界面色彩鮮明，可用手指直接進(jìn)行觸屏操作，不同手勢(shì)實(shí)現(xiàn)不同的功能，如單指點(diǎn)擊和滑動(dòng)，兩指進(jìn)行放大、縮小等，可聽(tīng)聲音，看視頻，實(shí)現(xiàn)生動(dòng)的界面體驗(yàn)。本節(jié)課主要應(yīng)用iBooks、Keynote和iTeach三款A(yù)pp開(kāi)展教學(xué)。

iBooks以其富媒體性能，可以在文字編輯基礎(chǔ)上，將圖片、音頻、視頻、Keynote課件、自測(cè)題、彈出項(xiàng)等插入，形成多元素、互動(dòng)性強(qiáng)的生動(dòng)“書(shū)本”。在上課前，教師提前設(shè)計(jì)并制作好本節(jié)課的iBooks文件，并推送到學(xué)生端iPad上，作為“學(xué)案”。這份學(xué)案除了可讀文本以外，包括了可寫(xiě)、可聽(tīng)、可看的插件和素材。

當(dāng)學(xué)生需要書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式時(shí)，點(diǎn)擊“畫(huà)圖板”圖標(biāo)（通過(guò)iBooks Author中的widget插入），屏幕上即彈出一塊“黑板”，有不同粗細(xì)、顏色的筆供學(xué)生選擇，用手指在“黑板”上即可直接書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式并保存。

當(dāng)學(xué)生需要?jiǎng)邮衷O(shè)計(jì)原電池裝置時(shí)，點(diǎn)擊相應(yīng)圖標(biāo)（用軟件“Bookry”編輯完成，再插入），即彈出界面：左側(cè)邊欄中有多種電極材料、不同電解質(zhì)溶液、導(dǎo)線，學(xué)生直接用手指點(diǎn)擊，即出現(xiàn)在屏幕上，再通過(guò)拖拽，擺放在合適的位置，完成原電池裝置的設(shè)計(jì)。

當(dāng)學(xué)生需要觀看實(shí)驗(yàn)視頻時(shí)，點(diǎn)擊相應(yīng)圖標(biāo)，即可觀看，與幻燈片輔助的教學(xué)相比，學(xué)生能夠看到更清晰的畫(huà)面，觀察到清楚的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

在蘋(píng)果系統(tǒng)中，Keynote功能類似于PPT，制作出的課件具有鮮艷的色彩，酷炫的動(dòng)畫(huà)效果，十分精美。本節(jié)課需用演示文稿進(jìn)行教學(xué)，在教師端，將編輯好的Keynote文件插入iBooks，使整節(jié)課主要內(nèi)容依托一本電子書(shū)即可完成，不需要來(lái)回切換軟件，保證了教學(xué)的連貫性。

iTeach是一個(gè)互動(dòng)教學(xué)平臺(tái)。本節(jié)課主要將其用于課堂反饋環(huán)節(jié)，將練習(xí)題直接推送到學(xué)生端iPad上，讓學(xué)生能夠看到清晰的界面。

總之，在iPad的輔助下，學(xué)生可以感受更清晰、生動(dòng)的界面，讀、寫(xiě)、聽(tīng)、看、練都比傳統(tǒng)教學(xué)更加新穎和有趣。

（2）基于移動(dòng)終端交互式特點(diǎn)的有效互動(dòng)教學(xué)模式的具體應(yīng)用

iPad具有強(qiáng)大的交互式功能，支持豐富多樣的人機(jī)交互，各個(gè)終端（學(xué)生端、教師端）之間的交互。在這一設(shè)備的支持下，課堂互動(dòng)形式更加豐富，互動(dòng)方式更加便捷，更易實(shí)現(xiàn)課堂高效互動(dòng)。

本節(jié)課圍繞著Zn-CuSO4、Fe3+-I-兩個(gè)原電池的原理、裝置設(shè)計(jì)展開(kāi)，需要讓學(xué)生書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式，設(shè)計(jì)原電池裝置。筆者選擇了合適的軟件，將“畫(huà)圖板”用于書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式，提前編輯好“Bookry”彈出項(xiàng)，讓學(xué)生用“拖拽”的方式完成原電池裝置的設(shè)計(jì)。當(dāng)學(xué)生完成書(shū)寫(xiě)和設(shè)計(jì)之后，只需要輕點(diǎn)AirPlay圖標(biāo)，利用無(wú)線投影功能，讓學(xué)生端的iPad屏幕通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)紸pple TV上，大屏幕呈現(xiàn)，輕松實(shí)現(xiàn)成果展示，交流互動(dòng)。傳統(tǒng)教學(xué)中，學(xué)生在紙上書(shū)寫(xiě)、作圖，再用實(shí)物投影儀展示，需要學(xué)生離開(kāi)座位，走上講臺(tái)，切換電腦和實(shí)物投影，調(diào)節(jié)焦距等一系列操作，才能得到效果并不十分理想的圖像。相比之下，有iPad輔助的教學(xué)，人機(jī)互動(dòng)的形式更加新穎和有趣，分享、展示、交流學(xué)習(xí)成果更加方便、快捷、高效，且學(xué)生互動(dòng)后的成果（電極反應(yīng)式和裝置圖）可以直接保存于iBooks文件中，用于回顧復(fù)習(xí)。

（3）基于視頻記錄的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的具體應(yīng)用

iPad具有拍照、截屏、攝像等功能，且輕巧，便于攜帶，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中用于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的記錄、觀察和描述，產(chǎn)生了傳統(tǒng)教學(xué)中難以實(shí)現(xiàn)的效果。

耗時(shí)較長(zhǎng)、藥品有毒、操作難度大、反應(yīng)過(guò)于劇烈等不便于學(xué)生親自動(dòng)手的實(shí)驗(yàn)，可以用iPad錄成視頻，讓學(xué)生在iPad上觀看，本節(jié)課上兩個(gè)環(huán)節(jié)采取了這種方式。其一，通過(guò)觀察Zn-CuSO4單液原電池工作一段時(shí)間后的產(chǎn)生的“異?！爆F(xiàn)象：鋅片上析出紅色固體，燒杯中溶液的溫度升高，制造認(rèn)知沖突，提出新問(wèn)題，將學(xué)生引入下一環(huán)節(jié)。其二，通過(guò)觀察Zn-CuSO4雙液原電池工作一段時(shí)間后的現(xiàn)象，并與單液原電池做對(duì)比，思考雙液原電池的優(yōu)點(diǎn)。兩個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察，均需要等待10-15分鐘，教師在備課過(guò)程中用iPad將實(shí)驗(yàn)過(guò)程錄成視頻，把等待過(guò)程進(jìn)行修剪，插入“10分鐘后”的文字提示，精煉成3分鐘以內(nèi)的視頻文件，讓學(xué)生課上觀看，極大地提高了課堂效率。學(xué)生人手一部iPad，根據(jù)自己的需要，視頻可快進(jìn)、慢放、暫停、重復(fù)播放，認(rèn)為重要的現(xiàn)象可以截屏保存。在“對(duì)比”部分，還出現(xiàn)了這樣的互動(dòng)：同桌兩名學(xué)生，一個(gè)翻回“Zn-CuSO4單液原電池”實(shí)驗(yàn)視頻，另一個(gè)學(xué)生打開(kāi)“Zn-CuSO4雙液原電池”視頻，兩個(gè)iPad放在一起，現(xiàn)象的差異一目了然。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察和描述是高中化學(xué)教學(xué)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，有iPad輔助的課堂上，學(xué)生實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的記錄可以用錄像的方式實(shí)現(xiàn)，借助視頻，現(xiàn)象的描述也變得容易且生動(dòng)。在完成了以2Fe3+ + 2I- = 2Fe2+ + I2為核心反應(yīng)設(shè)計(jì)原電池裝置后，學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證裝置的可行性。學(xué)生用iPad把實(shí)驗(yàn)過(guò)程錄成視頻，并借助AirPlay無(wú)線投影功能，將重要的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象展示在大屏幕上，邊播放視頻，邊描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，與同學(xué)和教師充分交流和討論。

（4）基于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集功能的及時(shí)反饋教學(xué)模式的具體應(yīng)用

教學(xué)過(guò)程具有生成性，要求教師掌握學(xué)生的實(shí)時(shí)學(xué)習(xí)狀態(tài)，例如，某個(gè)問(wèn)題學(xué)生會(huì)如何理解，是否存在錯(cuò)誤概念，概念出錯(cuò)的癥結(jié)在哪兒……只有掌握了這些情況，并有針對(duì)性地展開(kāi)后續(xù)教學(xué)，才能提高課堂的實(shí)效。這些“實(shí)時(shí)學(xué)習(xí)狀態(tài)”就是保障高效課堂的重要數(shù)據(jù)。在傳統(tǒng)課堂上，教師常常通過(guò)課堂提問(wèn)，或者在學(xué)生隨堂練習(xí)過(guò)程中查看學(xué)生的答題情況等方式進(jìn)行“數(shù)據(jù)采集”，獲得反饋。但這些方式通常只能覆蓋少部分學(xué)生，且不能做到精準(zhǔn)和量化。將iPad引入課堂，其強(qiáng)大的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集功能發(fā)揮了巨大優(yōu)勢(shì)。

本節(jié)課主要在課堂反饋環(huán)節(jié)，借助iTeach平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集，讓教師可以即時(shí)診斷、評(píng)測(cè)和反饋。在該環(huán)節(jié)，學(xué)生需要完成三道練習(xí)題，檢驗(yàn)本節(jié)課的學(xué)習(xí)效果。教師登錄iTeach平臺(tái)，學(xué)生進(jìn)入“我的課堂”，教師就可以對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行管理，從教師端向?qū)W生發(fā)送習(xí)題，學(xué)生回答后提交，教師實(shí)時(shí)關(guān)注學(xué)生的提交情況和答題情況，并通過(guò)系統(tǒng)即時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。練習(xí)包括兩道選擇題（考查原電池的基本構(gòu)成要素和工作原理）和一道填空題（考查雙液原電池裝置的設(shè)計(jì)）。選擇題部分，學(xué)生只需提交相應(yīng)的選項(xiàng)即可。待所有學(xué)生完成提交之后，教師端系統(tǒng)在兩秒鐘之內(nèi)即完成統(tǒng)計(jì)，生成圖表，正答率，錯(cuò)誤率，某某同學(xué)誤選某個(gè)選項(xiàng)等一目了然。再針對(duì)誤選，開(kāi)展師生、生生討論，有效幫助誤選的學(xué)生快速糾正錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。填空題部分，學(xué)生在題目（預(yù)先處理成圖片形式）上“手寫(xiě)”答案，然后保存、提交，教師端收到以后，快速瀏覽學(xué)生的答案，并選擇具有代表性的答案展示于大屏幕上，進(jìn)行討論。

這樣的教學(xué)，更便于教師關(guān)注學(xué)生，獲得準(zhǔn)確、量化的數(shù)據(jù)，提高教學(xué)的實(shí)效。

三、反思與設(shè)想

本節(jié)課通過(guò)人與iPad的交互實(shí)現(xiàn)了人機(jī)互動(dòng)，學(xué)生端和教師端的交互將成果展示分享，實(shí)現(xiàn)了師生、生生互動(dòng)，效果很好。iPad具有強(qiáng)大交互式功能，也可以支持學(xué)生端之間的交互，例如Wiki協(xié)作分享平臺(tái)可以輕松實(shí)現(xiàn)協(xié)作與溝通[5]。課堂教學(xué)中，某些有難度的問(wèn)題，需要留給學(xué)生時(shí)間，通過(guò)相互討論來(lái)完成，例如本節(jié)課中的問(wèn)題“為何生活中通常將電池裝置設(shè)計(jì)為‘雙液結(jié)構(gòu)？”學(xué)生通過(guò)觀察、對(duì)比單、雙液原電池的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，展開(kāi)討論，由于座位的限制，學(xué)生只能與旁邊的同學(xué)進(jìn)行討論，若是借助Wiki協(xié)作分享平臺(tái)，學(xué)生將不受座位的限制，在平臺(tái)上通過(guò)分享語(yǔ)音、文字、圖片等形式交換信息與交流想法，順暢地討論，讓思維碰撞出火花，產(chǎn)生意想不到的效果。

課堂上讓學(xué)生做筆記的重要性是不言而喻的。本節(jié)課對(duì)學(xué)生如何做筆記，備課時(shí)并未進(jìn)行新的思考和設(shè)計(jì)，課堂上學(xué)生按照傳統(tǒng)模式，在筆記本上動(dòng)筆做筆記。是否有更優(yōu)方案呢？筆者了解到一款軟件：DocAS[5]，可以實(shí)時(shí)進(jìn)行手寫(xiě)記錄筆記，必要時(shí)進(jìn)行錄音，課上沒(méi)聽(tīng)懂的部分，課下可以重復(fù)播放，更利于滿足學(xué)習(xí)的個(gè)性化需要。

可以設(shè)想一下，有了這些軟件的支持，教學(xué)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化，教材由出版社開(kāi)發(fā)制作成電子書(shū)，學(xué)案、教學(xué)課件、練習(xí)題由教師在備課過(guò)程中設(shè)計(jì)、準(zhǔn)備，并同步到學(xué)生端iPad上，課堂上學(xué)生實(shí)時(shí)做筆記，并保存成文件，下課后，學(xué)生將iPad帶回家，在iPad上完成當(dāng)天的鞏固練習(xí)并提交，教師在教師端進(jìn)行反饋與評(píng)價(jià)。學(xué)生上學(xué)再也不用背上沉重的書(shū)包，只需帶上iPad，隨時(shí)、隨地輕松學(xué)習(xí)。

但是，目前在國(guó)內(nèi)，這些都只是設(shè)想，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)開(kāi)展iPad等智能終端輔助教學(xué)的研究并未大規(guī)模、持續(xù)性地展開(kāi)，只是以試點(diǎn)的形式開(kāi)展，教師們只是選取某些課時(shí)，對(duì)智能終端輔助教學(xué)進(jìn)行嘗試，下課以后，iPad及其內(nèi)部的學(xué)習(xí)資料只能留在數(shù)字化教室，學(xué)生并不能帶走，這讓大部分研究都停留在探索和嘗試的層面上。

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（編輯：郭桂真）