基于智慧教室環(huán)境下科學探究能力培養(yǎng)的教學設計

林燕

摘要：文章以初中化學復習課“氣體的實驗室制取”教學內容為例，在落實相關知識與技能的教學目標過程中，將智慧課堂與培養(yǎng)學生科學探究能力有機融合。利用智慧教室教學環(huán)境下的電子白板、實物展臺、IRS即時反饋系統(tǒng)等功能，激發(fā)初中生的學習興趣，挖掘學習的內動力，促進學習方式的轉變，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和科學探究能力。

關鍵詞：智慧教室;初中化學;氣體制取;實驗探究;教學設計

文章編號：1008-0546（2019）03-0052-03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.03.015

“氣體的實驗室制取”是初中化學教學的重點，也是初中生的學習難點。本節(jié)復習課，知識目標上要求學生熟練掌握氧氣、二氧化碳的實驗室制取原理、操作及注意事項。能力目標上要求學生掌握實驗室制取氣體時，裝置選擇和操作原理的一般規(guī)律;學會根據(jù)實際需求，開展小組討論，進行交流評價，確定最佳方案。于是教師如何創(chuàng)設教學情境，合理運用教學方式，培養(yǎng)學生科學探究能力，體會獲取知識的一般途徑則顯得尤為重要。因此，本文立足教學目標，融合智慧課堂，創(chuàng)設問題情境，啟發(fā)學生合作交流，引導學生合理設計方案進行實驗探究，讓學生學會科學探究的方法，培養(yǎng)學生勤于實踐、勇于創(chuàng)新的精神;培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力;培養(yǎng)學生積極交流、善于合作的意識。

一、設計思路

教學的最終目標不是讓學生積累知識，而是學會運用知識的能力，這種能力是需要學生在探究實踐中培養(yǎng)起來。本節(jié)課是中考實驗復習課，知識點繁雜，容量大。若采用傳統(tǒng)的復習模式，學生易感覺枯燥乏味，提不起興趣，達不到復習效果，更無法落實化學學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)?；诖?，筆者改變教學策略，在教學活動中，通過創(chuàng)設活動情境，將智慧課堂與學生科學探究精神的培養(yǎng)有機融合，充分調動學生的學習積極性。課前，提前給學生布置學習任務，驅動學生自主復習;課上，先利用智慧教室平臺的搶答和即時反饋系統(tǒng)檢測學生對舊知識的復習效果。再通過層層設置問題，引導學生積極思考，以問題驅動學生不斷創(chuàng)新。促使學生以實驗探究為手段，通過小組合作交流，積極改進和完善實驗方案，不斷提高探究能力。教師將學生的學習過程通過智慧課堂教學助手、實物展臺等實時反饋到互動電子白板，師生共同分析評價，切實讓學生體驗主動思考、交流討論、合作探究的學習過程。用所學知識解決實際問題，培養(yǎng)學科素養(yǎng)和學以致用的能力。

二、教學過程

1.復習導入，利用智慧教室，激發(fā)探究欲望

【提出問題】PPT展示：實驗室欲制取氧氣和二氧化碳，請寫出其反應原理，并選擇制取裝置，看誰完成得又快又好？

【學生活動】通過智慧教室“搶答器”挑選兩位學生，一位同學上臺計時完成表格，另一位同學點評。

【師生活動】歸納、總結。

【過渡銜接】實驗室制取氧氣、二氧化碳的收集裝置如果用來收集有毒氣體，能防止污染空氣嗎？

設計意圖：通過智慧教室“搶答器”調動學生的學習興趣。開啟“計時器”功能，限時完成表格，提高課堂效率。創(chuàng)設問題，激發(fā)探究欲望，引導學生根據(jù)實際需要，改進實驗方案，培養(yǎng)創(chuàng)新意識。

2.實驗探究，利用智慧教室，實現(xiàn)教學互動

活動一：探究有毒氣體收集裝置的改進

【提出問題】收集有毒氣體時，如何改進裝置，防止污染空氣？

【實驗準備】四人一組合作探究，事先將可能用到的藥品和儀器放置實驗籃中，便于在實驗探究活動中根據(jù)需要自由選擇。

【實驗探究】學生小組內分析、討論，選擇合適儀器進行探究。

【教師活動】教師巡視，對小組探究情況實時點評、指導，對不合理方案提出疑問，引導學生進一步探究。選擇幾組典型裝置，利用智慧教室拍攝功能，傳輸呈現(xiàn)在電子白板上。

【學生活動】分析、討論不同方案的優(yōu)缺點，選擇最佳方案。

【教師活動】教師通過智慧教室“搶答器”挑一位學生上臺匯報實驗情況。

【學生匯報】圖1a可用于排空氣法收集有毒氣體，氣體從A端通入，空氣從B端排出，可收集密度比空氣大的氣體;氣體從B端通入，空氣從A端排出，可收集密度比空氣小的氣體。圖1b是用排水法收集氣體，氣體從B端通入，水從A端排出。（收集氣體時，氣體均不能與集氣瓶中物質反應。）

設計意圖：通過智慧教室拍攝功能，將學生實驗探究過程呈現(xiàn)在黑板上，便于師生直觀、形象地分析、討論，不僅激發(fā)學生學習的興趣和實驗探究的積極性，增強學生的動手能力，培養(yǎng)學生的科學探究精神，更極大優(yōu)化了教學效果。同時，智慧教室的多樣答題模式也調動學生積極發(fā)言，勇于上臺展現(xiàn)自己，鍛煉表達能力。小組的合作探究，也培養(yǎng)了學生互助合作的探究意識。

【過渡銜接】實驗室常用鋅粒和稀硫酸制取氫氣，請同學們從實驗籃中選擇合適儀器和藥品，組裝并制備氫氣。

活動二：探究氫氣的實驗室制取

【提出問題】請寫出實驗室用鋅粒和稀硫酸反應制取氫氣的反應方程式。

【學生活動】書寫化學反應方程式。

【教師活動】隨機抽取三位同學書寫的方程式，利用智慧教室實物展臺呈現(xiàn)在電子白板上，師生點評、糾錯。

【跟進追問】請根據(jù)反應原理，設計實驗，制取和收集氫氣。

【學生探究】小組同學交流、討論，共同合作，組裝儀器并制備。

【教師活動】教師邊巡視邊指導學生操作，及時肯定正確方案和實驗操作，糾正錯誤方案和不規(guī)范操作。教師選擇有代表性的幾組同學的實驗操作，通過智慧教室系統(tǒng)進行拍攝或錄像，傳輸呈現(xiàn)到電子白板上（如圖2）。師生一起分析、點評。

【跟進追問】若想制取干燥、純凈的氫氣，如何操作？

【學生回答】采用向下排空氣法收集。

【繼續(xù)追問】向下排空氣法收集的氫氣一定干燥嗎？

【學生活動】思考（部分學生恍然大悟）。

【學生回答】從溶液中逸出的氣體都是潮濕的，所以固液不加熱制取干燥氫氣，需要在發(fā)生裝置和收集裝置之間連接干燥裝置。

【教師活動】回答正確，那常見的干燥裝置有哪些呢？大家一起來看看：

【提出問題】如何選擇干燥劑呢？

【學生答1】不能與氣體有效成分發(fā)生反應。

【學生答2】氣體不能溶于液體干燥劑。

【跟進追問】圖4中的a、b、c干燥裝置分別是：洗氣瓶、干燥管、u形管，它們在使用時有哪些注意事項？

【學生答1】注意氣體的通入方向。

【學生答2】注意長短導管的選擇。

【歸納總結】

①干燥劑不能與氫氣反應。

②圖4a中洗氣瓶只能裝液體干燥劑，氣體從左邊長導管通入，右邊短導管排出;圖4b中氣體從干燥管左端大口通入，右端小口排出;圖4c中氣體從u形管左端通入，右端排出。

設計意圖：學生動手探究氫氣實驗室制備過程，體驗小組合作探究的實驗活動，不僅加深學生對相關知識的理解，培養(yǎng)自主探究能力、實驗動手能力、創(chuàng)新能力和合作意識。而且讓學生在實驗過程中體驗節(jié)約藥品、注意安全的責任意識。利用智慧教室實物展臺提取學生課堂作業(yè)點評，并在白板上做批注，加強學生的理解記憶效果。利用智慧教室拍攝和錄像功能，將學生實驗操作過程直接呈現(xiàn)在白板上，便于師生直觀地分析、討論，增強課堂的學習氣氛和教學效果。

3.練習鞏固，利用智慧教室，及時反饋總結

【提出問題】用鹽酸和石灰石制得的二氧化碳中常含有氯化氫氣體和水蒸氣。為獲得純凈、干燥的二氧化碳氣體，可選用圖5所示的I裝置和Ⅱ裝置進行除雜和干燥，導管口連接的正確順序是：氣體→__→__→__→__。（已知：CO2不溶飽和NaHCO3溶液，HCl氣體極易溶于水。）

【教師活動】開啟智慧教室答題系統(tǒng)。

【學生活動】搶權、作答。

【師生活動】分析、總結。

設計意圖：設置習題，引導學生運用所學知識解決實際問題，幫助鞏固并遷移知識、促進學生學習能力的養(yǎng)成。

三、設計特色

本節(jié)課的教學設計體現(xiàn)新課程理念，充分發(fā)揮學生的主體作用，注重培養(yǎng)學生的動手、動腦能力和探究能力，體驗知識形成的過程和創(chuàng)新思維培養(yǎng)的過程。促使學生轉變學習觀念和學習方法，使學生的學科核心素養(yǎng)在探究學習中得以形成和提高。

在課堂教學環(huán)節(jié)中，注重信息技術與學科教學的深度融合，充分發(fā)揮智慧教室輔助教學功能，利用“挑人”、“搶答”平臺，實時調動學生學習的積極性和趣味性，活躍課堂氣氛;利用“拍攝”、“計時”、“錄像”、“實物展臺”等功能，及時將學生練習和實驗探究過程呈現(xiàn)在電子白板上，師生共同分析、討論，調動學生的全員參與意識，提高專注力，增強聽課效果。同時，利用IRS即時反饋系統(tǒng)幫助教師及時了解學生學習情況，靈活處理教學內容和進度，以學定教，實現(xiàn)新型的互動教學模式，構建高效的化學智慧課堂。