交互式仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)工具的設(shè)計(jì)評(píng)析

劉公園

摘要： 從內(nèi)容層次、實(shí)驗(yàn)情境和學(xué)習(xí)任務(wù)等視角，分析英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)開發(fā)的“滴定屏幕實(shí)驗(yàn)”的適用范圍和實(shí)用價(jià)值，評(píng)析這一交互式仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)工具內(nèi)容設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，旨在為類似虛擬化學(xué)學(xué)習(xí)工具的設(shè)計(jì)提供一些有益的參考。

關(guān)鍵詞： 仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn); 交互式學(xué)習(xí)工具; 滴定屏幕實(shí)驗(yàn)

文章編號(hào)： 10056629（2020）12009206

中圖分類號(hào)： G6338

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)學(xué)習(xí)的重要途經(jīng)，也是學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究的重要方式[1]。良好的化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能對(duì)于學(xué)生有效掌握化學(xué)知識(shí)，提升化學(xué)學(xué)習(xí)能力能夠發(fā)揮重要的促進(jìn)作用。然而，由于受到各種主客觀條件的限制，在真實(shí)的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)環(huán)境下，一般難以保證學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)技能進(jìn)行反復(fù)練習(xí)和強(qiáng)化，同時(shí)也難以在實(shí)驗(yàn)操作的過(guò)程中給予所有學(xué)生即時(shí)的反饋與評(píng)價(jià)。因此，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程存在著實(shí)踐機(jī)會(huì)少、矯正不及時(shí)等不足。隨著信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)整合的不斷深化，在科學(xué)教育領(lǐng)域出現(xiàn)了許多虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)工具，這些學(xué)習(xí)工具通過(guò)形象的操作動(dòng)畫和完善的交互設(shè)計(jì)讓學(xué)生能夠較為真切地感知科學(xué)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程，而且給予學(xué)生反復(fù)實(shí)踐的機(jī)會(huì)，以加深他們對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解。教師既可以利用這些學(xué)習(xí)工具讓學(xué)生在真實(shí)實(shí)驗(yàn)之前充分地熟悉實(shí)驗(yàn)程序和操作規(guī)范、理解實(shí)驗(yàn)的原理，為真實(shí)環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)，也可以將其作為實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)之后的擴(kuò)展練習(xí)，讓學(xué)生在課后進(jìn)一步鞏固與強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的成果。

滴定屏幕實(shí)驗(yàn)（Titration screen experiment）是由英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)（Royal Society of Chemistry）與布里斯托大學(xué)（University of Bristol）、學(xué)習(xí)科學(xué)公司（Learning Science）合作開發(fā)的一個(gè)面向高中學(xué)生可免費(fèi)使用的化學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)數(shù)字資源，其設(shè)計(jì)的主要目的是通過(guò)交互式的屏幕實(shí)驗(yàn)使學(xué)生在獨(dú)特而引人入勝的環(huán)境中進(jìn)行酸堿中和滴定實(shí)驗(yàn)與氧化還原滴定實(shí)驗(yàn)，以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)滴定分析的理解，提高學(xué)生與實(shí)驗(yàn)室滴定有關(guān)的實(shí)踐技能[2]。該虛擬實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)工具在知識(shí)性、交互性、仿真性、智能性、可重復(fù)性等方面的設(shè)計(jì)較為完善，而且在學(xué)習(xí)層次、學(xué)習(xí)情境和學(xué)習(xí)過(guò)程的設(shè)計(jì)方面相較于其他同類型的學(xué)習(xí)工具而言還有一些鮮明的特點(diǎn)。因此，本文將以交互式仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)工具的設(shè)計(jì)為視角，分析滴定屏幕實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，從而為類似化學(xué)學(xué)習(xí)工具的設(shè)計(jì)提供一些有益的參考。

1內(nèi)容層次的設(shè)計(jì)

滴定屏幕實(shí)驗(yàn)在內(nèi)容設(shè)計(jì)上并沒有以一個(gè)單一的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目形式呈現(xiàn)，而是設(shè)計(jì)成了4個(gè)不同水平且相對(duì)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（以下簡(jiǎn)稱水平1、水平2、水平3、水平4）。這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都圍繞“滴定分析”這個(gè)主題展開，在內(nèi)容設(shè)計(jì)上既表現(xiàn)出一定的相似性，又表現(xiàn)出清晰的層次性。這種層次設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)是為了滿足高中階段不同年級(jí)、不同水平學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，而各個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的主要依據(jù)是英國(guó)高中不同階段的化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)。英國(guó)的高中教育主要包括兩個(gè)階段，分別是關(guān)鍵階段4（Key Stage 4）和關(guān)鍵階段5（Key Stage 5）[3]。在學(xué)習(xí)階段的劃分上，水平1對(duì)應(yīng)的目標(biāo)學(xué)生水平是關(guān)鍵階段4，學(xué)生的年齡段處于14～16歲之間，而水平2到水平4對(duì)應(yīng)的目標(biāo)學(xué)生水平是關(guān)鍵階段5，學(xué)生的年齡段處于16～18歲之間。在課程層次的劃分上，水平1對(duì)應(yīng)的主要是英國(guó)普通中等教育證書GCSE水平化學(xué)課程的相關(guān)領(lǐng)域，而水平2到水平4對(duì)應(yīng)的主要是英國(guó)普通中等教育證書高級(jí)水平（Alever）化學(xué)課程的相關(guān)領(lǐng)域。滴定屏幕實(shí)驗(yàn)依據(jù)不同的學(xué)習(xí)階段和課程層次對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)與呈現(xiàn)，一方面拓展了學(xué)習(xí)工具的適用范圍，另一方面也提升了學(xué)習(xí)工具的實(shí)用價(jià)值（見表1）。

L4關(guān)鍵階段5（Key Stage 5）Alevel水平①pH曲線、等當(dāng)點(diǎn)和指示劑選擇;②溶液稀釋計(jì)算;③氧化還原滴定法（KMnO4/Fe2+）;④確定離子反應(yīng)方程式。

為了進(jìn)一步梳理不同水平實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之間的層次關(guān)系，我們參考英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)編制的《滴定屏幕實(shí)驗(yàn)教師注釋》（Titration screen experiment teacher notes）這一文件，從實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)踐技能發(fā)展和主要學(xué)習(xí)成果這三個(gè)方面進(jìn)行橫向比較與分析（見表2）。從實(shí)驗(yàn)方法上看，水平1、水平2和水平3采用的是酸堿滴定法，而水平4采用的是氧化還原滴定法。在酸堿滴定學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)之上學(xué)習(xí)氧化還原滴定，可以拓展學(xué)生對(duì)滴定方法的認(rèn)知，使其更好地把握滴定這種定量分析方法的實(shí)質(zhì)。同時(shí)，從水平1到水平3，酸堿滴定法所采用的酸堿類型也不盡相同，從強(qiáng)堿滴定強(qiáng)酸到強(qiáng)堿滴定弱酸，再到強(qiáng)酸滴定弱堿，這一系列的變化可以從物質(zhì)和反應(yīng)層面逐步完善學(xué)生對(duì)于酸堿滴定原理的認(rèn)識(shí)。

從實(shí)踐技能的發(fā)展來(lái)看，各個(gè)實(shí)驗(yàn)水平所體現(xiàn)出的實(shí)踐技能較為一致，基本涵蓋了滴定分析實(shí)驗(yàn)操作的主要方面，保證了不同實(shí)驗(yàn)水平實(shí)踐技能學(xué)習(xí)的完整性和延續(xù)性。另外，水平2和水平3相較于水平1增添了“使用pH探針監(jiān)測(cè)pH變化”這一實(shí)踐技能，在技能拓展的同時(shí)，也在操作層面上將滴定過(guò)程認(rèn)知的視角從定性轉(zhuǎn)至定量，體現(xiàn)出不同實(shí)驗(yàn)水平實(shí)踐技能學(xué)習(xí)的遞進(jìn)性。

從主要學(xué)習(xí)成果上看，各個(gè)實(shí)驗(yàn)水平所體現(xiàn)的學(xué)習(xí)成果主要集中在技能層面，包括實(shí)驗(yàn)操作技能、化學(xué)計(jì)算技能、方程式書寫技能、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理技能等。隨著實(shí)驗(yàn)水平的逐步推進(jìn)，這些技能性學(xué)習(xí)成果可以得到不斷的檢驗(yàn)和強(qiáng)化，從而保證滴定屏幕實(shí)驗(yàn)相關(guān)實(shí)驗(yàn)技能學(xué)習(xí)的效果。

2實(shí)驗(yàn)情境的設(shè)計(jì)

滴定屏幕實(shí)驗(yàn)的各個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都是圍繞生動(dòng)、具體的學(xué)習(xí)情境展開的。這些情境的創(chuàng)設(shè)一方面緊扣“滴定分析”這一實(shí)驗(yàn)主題，將情境線索貫穿于整個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的學(xué)習(xí)之中，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)容與形式的統(tǒng)一;另一方面也與學(xué)生的生活實(shí)際緊密相關(guān)，將滴定分析與環(huán)境保護(hù)、產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)聯(lián)系起來(lái)，讓學(xué)生在真實(shí)的情境之中學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)技能。滴定屏幕實(shí)驗(yàn)對(duì)于學(xué)習(xí)情境的營(yíng)造與呈現(xiàn)體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的多個(gè)要素之上，包括實(shí)驗(yàn)名稱、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)結(jié)論（見表3），凸顯情境設(shè)計(jì)的真實(shí)性和連續(xù)性。實(shí)驗(yàn)名稱和實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡那榫郴瘜W(xué)習(xí)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為學(xué)生想要解決的實(shí)際問(wèn)題，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;實(shí)驗(yàn)過(guò)程的情境化將滴定分析應(yīng)用于真實(shí)情境中實(shí)際樣本的物質(zhì)含量測(cè)定，需要學(xué)生根據(jù)樣本的特點(diǎn)配制待測(cè)液，使實(shí)驗(yàn)過(guò)程的模擬更為真切;實(shí)驗(yàn)結(jié)論的情境化將滴定分析結(jié)果與河流水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)或產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)照，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)之上對(duì)河流污染程度或產(chǎn)品質(zhì)量做出正確的判斷，從而體現(xiàn)滴定分析實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用價(jià)值。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目各個(gè)要素的情境化設(shè)計(jì)將滴定分析的學(xué)習(xí)過(guò)程表現(xiàn)為實(shí)際問(wèn)題的解決過(guò)程，在應(yīng)用層面和情感層面上充分發(fā)揮滴定屏幕實(shí)驗(yàn)的育人價(jià)值。

實(shí)驗(yàn)名稱情境化實(shí)驗(yàn)?zāi)康那榫郴瘜?shí)驗(yàn)過(guò)程情境化實(shí)驗(yàn)結(jié)論情境化

L1： 受污染的溪流油罐車溢出物中的鹽酸污染了溪流。通過(guò)酸堿滴定確定溪流中鹽酸的濃度，并判斷其是否在可接受的范圍內(nèi)。用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)液滴定不同采樣點(diǎn)采集的受污染河水樣本。滴定結(jié)果對(duì)照水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（河流酸性條件標(biāo)準(zhǔn)），判斷溪流不同位置的污染程度。

L2： 阿司匹林含量測(cè)定通過(guò)弱酸/強(qiáng)堿滴定確定一批阿司匹林藥片中阿司匹林的含量。用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)液滴定由阿司匹林藥片配制的阿司匹林溶液。滴定結(jié)果對(duì)照阿司匹林片劑質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，判斷阿司匹林片劑中的阿司匹林含量是否在可接受范圍內(nèi)。

L3： 護(hù)發(fā)產(chǎn)品通過(guò)弱堿/強(qiáng)酸滴定分析一批護(hù)發(fā)產(chǎn)品中氨的濃度，以確定其是否在安全范圍內(nèi)。用鹽酸標(biāo)準(zhǔn)液滴定護(hù)發(fā)產(chǎn)品中的氨溶液。滴定結(jié)果對(duì)照護(hù)發(fā)產(chǎn)品標(biāo)簽和化妝品安全信息規(guī)定中對(duì)氨含量的規(guī)定，判斷標(biāo)簽含量是否虛標(biāo)以及氨的濃度是否在安全范圍內(nèi)。

L4： 補(bǔ)鐵片通過(guò)氧化還原滴定測(cè)定鐵補(bǔ)充片中的Fe2+（aq）濃度。用高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)液滴定由補(bǔ)鐵片配制的水溶液。滴定結(jié)果對(duì)照補(bǔ)鐵片標(biāo)簽，判斷標(biāo)簽含量是否虛標(biāo)以及每片補(bǔ)鐵片中的鐵含量是否超過(guò)鐵元素的日攝入量。

3學(xué)習(xí)任務(wù)的設(shè)計(jì)

滴定屏幕實(shí)驗(yàn)為了有效支撐學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，將實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的過(guò)程劃分成一個(gè)個(gè)小的學(xué)習(xí)任務(wù)，并按照一定的認(rèn)知順序?qū)W(xué)習(xí)任務(wù)系統(tǒng)地排列起來(lái)進(jìn)行呈現(xiàn)。在任務(wù)完成的過(guò)程中，學(xué)生可以獲得即時(shí)的反饋，確認(rèn)自己的實(shí)驗(yàn)操作或者回答是否正確，如果正確便可以進(jìn)入下一個(gè)階段的學(xué)習(xí)，如果不正確則需要根據(jù)提示信息進(jìn)行重復(fù)學(xué)習(xí)。因此，滴定屏幕實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)任務(wù)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)非常符合程序教學(xué)法的基本特點(diǎn)，能夠讓不同水平的學(xué)生積極參與到學(xué)習(xí)之中，不斷強(qiáng)化學(xué)習(xí)效果，從而提升實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的實(shí)效性。為了更好地說(shuō)明滴定屏幕實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，下面將從整體設(shè)計(jì)和局部設(shè)計(jì)兩個(gè)方面進(jìn)行分析。

3.1學(xué)習(xí)任務(wù)的整體設(shè)計(jì)

從整體上進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，滴定屏幕實(shí)驗(yàn)的各個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目所設(shè)置的學(xué)習(xí)任務(wù)類型及其呈現(xiàn)的順序基本一致（見表4）。通過(guò)這些學(xué)習(xí)任務(wù)的步步推進(jìn)讓學(xué)生經(jīng)歷一個(gè)相對(duì)完整的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)過(guò)程，從實(shí)驗(yàn)前認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)、學(xué)習(xí)理論知識(shí)到實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作、現(xiàn)象觀察和數(shù)據(jù)分析，再到實(shí)驗(yàn)后對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行反思和總結(jié)。如此一步一步地展開學(xué)習(xí)，可以在學(xué)生的頭腦中逐漸形成一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)思路（見圖1），進(jìn)而提升他們的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)能力。

3.2學(xué)習(xí)任務(wù)的局部設(shè)計(jì)

3.2.1理論學(xué)習(xí)

滴定屏幕實(shí)驗(yàn)各個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的理論學(xué)習(xí)階段主要包括兩個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)，分別是觀看視頻和理解考查。觀看視頻是通過(guò)微視頻形式讓學(xué)生從真實(shí)情境出發(fā)對(duì)于滴定分析實(shí)驗(yàn)的相關(guān)原理知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)。以水平4的視頻素材為例，視頻從“食品標(biāo)準(zhǔn)局（Food Standards Agency）檢查補(bǔ)鐵藥片中鐵含量是否正確標(biāo)示”這一情境出發(fā)引出氧化還原滴定這一測(cè)試方法，其后從微觀角度對(duì)氧化還原反應(yīng)原理和氧化還原滴定原理進(jìn)行分析，最后對(duì)滴定分析實(shí)驗(yàn)任務(wù)進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明（見圖2）。視頻內(nèi)容形象直觀、簡(jiǎn)潔明快，能夠讓學(xué)生在較短的時(shí)間內(nèi)了解相關(guān)的原理性知識(shí)。觀看視頻之后的理解考查則是通過(guò)5道選詞填空題對(duì)學(xué)生的理論學(xué)習(xí)成果進(jìn)行針對(duì)性的檢驗(yàn)和強(qiáng)化。同樣以水平4的理解考查為例，5道試題針對(duì)視頻內(nèi)容著重考查學(xué)生對(duì)氧化還原反應(yīng)原理和氧化還原滴定原理的理解情況。學(xué)生從3個(gè)選項(xiàng)中選擇1個(gè)正確的選項(xiàng)，并將其拖入題干中的對(duì)應(yīng)位置，從而形成完整的內(nèi)容表述。這種作答方式操作簡(jiǎn)捷，同時(shí)也可以看作是對(duì)氧化還原滴定相關(guān)理論知識(shí)的一種總結(jié)。理論學(xué)習(xí)階段的學(xué)習(xí)為后續(xù)滴定分析實(shí)驗(yàn)的進(jìn)一步學(xué)習(xí)做好鋪墊。

3.2.2實(shí)驗(yàn)實(shí)施

實(shí)驗(yàn)實(shí)施階段是滴定屏幕實(shí)驗(yàn)各個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的主體部分，是對(duì)滴定分析實(shí)驗(yàn)過(guò)程的仿真模擬。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生一方面需要根據(jù)提示信息使用虛擬的化學(xué)儀器和藥品完成各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)操作任務(wù)，學(xué)習(xí)滴定分析實(shí)驗(yàn)的操作要領(lǐng);另一方面也要利用相關(guān)的化學(xué)知識(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析、化學(xué)方程式的配平和酸堿指示劑的選擇，理解滴定分析實(shí)驗(yàn)的基本原理。因此，實(shí)驗(yàn)實(shí)施階段的學(xué)習(xí)任務(wù)在設(shè)計(jì)上體現(xiàn)了“滴定分析”這一學(xué)習(xí)主題多個(gè)方面的知識(shí)與技能，能夠讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)中獲得較為完整的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。為了滿足不同水平學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，各個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)實(shí)施階段的學(xué)習(xí)任務(wù)在內(nèi)容設(shè)計(jì)上也體現(xiàn)出一定的層次性。以“酸堿指示劑的選擇”為例（見圖3），水平1通過(guò)對(duì)比滴定前后錐形瓶中溶液顏色的不同，讓學(xué)生判斷酚酞作為酸堿指示劑的可行性;水平2通過(guò)呈現(xiàn)在滴定曲線上標(biāo)注的不同指示劑的變色范圍，讓學(xué)生選擇恰當(dāng)?shù)乃釅A指示劑;而水平3則讓學(xué)生在滴定曲線上確定滴定終點(diǎn)的范圍和等當(dāng)點(diǎn)，并以此為標(biāo)準(zhǔn)選擇適當(dāng)?shù)乃釅A指示劑。由此可以發(fā)現(xiàn)，從水平1到水平3，隨著學(xué)習(xí)任務(wù)的推進(jìn)，學(xué)生對(duì)于酸堿指示劑選擇標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)識(shí)在不斷深化，從現(xiàn)象層面的指示劑顏色變化要靈敏且明顯，逐漸深入到本質(zhì)層面的指示劑變色范圍要包含或靠近酸堿恰好完全反應(yīng)的等當(dāng)點(diǎn)，在選擇酸堿指示劑的同時(shí)也加深了對(duì)酸堿滴定原理的認(rèn)識(shí)。

除此之外，滴定屏幕實(shí)驗(yàn)亦非常注重實(shí)驗(yàn)過(guò)程模擬的仿真性。從實(shí)驗(yàn)流程上看，滴定分析實(shí)驗(yàn)的主要操作步驟在各個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中均有較為完整和細(xì)致的體現(xiàn)，而且每一種樣品都需要學(xué)生先試測(cè)一次，再重復(fù)測(cè)定3次，以降低實(shí)驗(yàn)誤差的影響，更加貼近真實(shí)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程。從實(shí)驗(yàn)觀察上看，為了讓學(xué)生準(zhǔn)確地把握滴定終點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，滴定過(guò)程中錐形瓶中溶液顏色的變化都是以視頻形式呈現(xiàn)的，將真實(shí)現(xiàn)象與模擬操作有機(jī)結(jié)合起來(lái)，從而增強(qiáng)了滴定分析實(shí)驗(yàn)的仿真效果。

3.2.3知識(shí)總結(jié)

為了進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生對(duì)于滴定分析過(guò)程的認(rèn)識(shí)，水平4在實(shí)驗(yàn)實(shí)施階段的學(xué)習(xí)任務(wù)結(jié)束之后專門設(shè)置了總結(jié)性的任務(wù)環(huán)節(jié)，分別從實(shí)驗(yàn)操作和化學(xué)計(jì)算兩個(gè)方面以問(wèn)題解決的方式對(duì)滴定分析過(guò)程中涉及的關(guān)鍵步驟及其先后順序進(jìn)行較為全面的總結(jié)（見表5）。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生先要根據(jù)自己的理解將學(xué)習(xí)界面上隨機(jī)排列的3個(gè)計(jì)算步驟按照正確的順序拖入到對(duì)應(yīng)位置，其后以同樣的方式確定4個(gè)實(shí)驗(yàn)操作步驟的正確排列方式，最后再回答4道正誤判斷題，對(duì)每一個(gè)實(shí)驗(yàn)操作步驟的重要細(xì)節(jié)和易錯(cuò)點(diǎn)進(jìn)行鞏固和強(qiáng)化。這種問(wèn)題解決式的知識(shí)總結(jié)一方面實(shí)現(xiàn)了對(duì)已學(xué)知識(shí)的考查與梳理，另一方面也能在一定程度上增強(qiáng)學(xué)生知識(shí)復(fù)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。此外，滴定屏幕實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)界面上均設(shè)置了一個(gè)“文件夾”按鈕，學(xué)生在完成一定的學(xué)習(xí)任務(wù)之后可以點(diǎn)擊此按鈕進(jìn)入“實(shí)驗(yàn)手冊(cè)”（lab book）界面對(duì)任務(wù)內(nèi)容和相關(guān)知識(shí)進(jìn)行及時(shí)的回顧和總結(jié)。在完成一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的所有學(xué)習(xí)任務(wù)之后，學(xué)生還可以下載圖文結(jié)合的實(shí)驗(yàn)手冊(cè)文本，并以此對(duì)各個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的滴定分析過(guò)程進(jìn)行整體復(fù)習(xí)，從而提升知識(shí)復(fù)習(xí)的效果。

3.2.4學(xué)習(xí)反思

滴定屏幕實(shí)驗(yàn)的每一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目最后呈現(xiàn)的學(xué)習(xí)任務(wù)都是學(xué)習(xí)反思任務(wù)。學(xué)習(xí)反思的任務(wù)系統(tǒng)會(huì)統(tǒng)計(jì)學(xué)生完成各個(gè)階段學(xué)習(xí)任務(wù)的嘗試次數(shù)，并以此為標(biāo)準(zhǔn)在學(xué)習(xí)界面上羅列出學(xué)生“表現(xiàn)優(yōu)異的地方”和“需要改進(jìn)的地方”。學(xué)生可以參照自己的學(xué)習(xí)表現(xiàn)情況將學(xué)習(xí)過(guò)程中的心得體會(huì)和疑難困惑填寫在學(xué)習(xí)界面的文本框中，反饋給化學(xué)教師，在對(duì)整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行反思的同時(shí)，也能夠幫助教師有針對(duì)性地進(jìn)行課堂教學(xué)的設(shè)計(jì)與準(zhǔn)備。另外，各個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目在學(xué)習(xí)反思階段都會(huì)根據(jù)項(xiàng)目?jī)?nèi)容設(shè)置一道拓展性的思考題（見表6），要求學(xué)生在學(xué)習(xí)界面的文本框中完成。通過(guò)對(duì)這些問(wèn)題的思考，學(xué)生可以從多個(gè)角度進(jìn)一步深化對(duì)滴定分析實(shí)驗(yàn)原理的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而提升學(xué)習(xí)反思的效果。

實(shí)驗(yàn)水平思考題

L1你的滴定分析和快速反應(yīng)有助于保護(hù)特殊地點(diǎn)的某些野生生物。三天后，你再次在所有地點(diǎn)對(duì)河流進(jìn)行采樣。你預(yù)計(jì)結(jié)果如何？

L2從你的滴定實(shí)驗(yàn)來(lái)看，有哪些潛在的誤差可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確？

L3在該滴定實(shí)驗(yàn)中，你使用了已知濃度的鹽酸。通常在滴定之前對(duì)酸要進(jìn)行“溶液標(biāo)準(zhǔn)化”，以確保準(zhǔn)確知道其濃度。為什么？

L4使用氧化還原滴定法測(cè)定片劑中Fe2+離子的濃度時(shí)，還有哪些其他因素可能影響氧化還原反應(yīng)的發(fā)生？

4啟示

滴定屏幕實(shí)驗(yàn)作為一種虛擬的化學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)工具，雖然不能取代真實(shí)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，但是它的出現(xiàn)為學(xué)生學(xué)習(xí)滴定分析的知識(shí)與技能提供了一種長(zhǎng)期有效的工具性課程資源，也為學(xué)生的有意義學(xué)習(xí)創(chuàng)造了一種循序內(nèi)化的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)模式[5]?？偨Y(jié)滴定屏幕實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，主要有以下三個(gè)方面： 首先，滴定屏幕實(shí)驗(yàn)的各個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目在內(nèi)容設(shè)計(jì)上不僅關(guān)注對(duì)于滴定分析實(shí)驗(yàn)過(guò)程的仿真模擬，而且也非常注重對(duì)于自主學(xué)習(xí)過(guò)程的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，將問(wèn)題情境、理論學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作、化學(xué)計(jì)算、總結(jié)反思、考查評(píng)價(jià)等要素有機(jī)整合在一起，形成了一個(gè)較為完整的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)單元。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中不斷地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，在獲取知識(shí)的同時(shí)也提升了自己的問(wèn)題解決能力;其次，滴定屏幕實(shí)驗(yàn)十分重視對(duì)滴定分析過(guò)程中的誤差分析、指示劑選擇、平行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、定容操作、滴定終點(diǎn)判定等影響實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵因素進(jìn)行點(diǎn)面結(jié)合的重點(diǎn)突出，在保證實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)效果的同時(shí)也有利于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度;最后，滴定屏幕實(shí)驗(yàn)在內(nèi)容設(shè)置和水平劃分上均以不同階段的化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，重點(diǎn)關(guān)注相關(guān)實(shí)踐技能的學(xué)習(xí)和應(yīng)用，結(jié)構(gòu)清晰、內(nèi)容緊湊，是對(duì)課堂教學(xué)的一種有效補(bǔ)充，可以幫助教師提高滴定分析實(shí)驗(yàn)的教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]史文景. 淺談學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)[J]. 中華少年： 研究青少年教育， 2012， （3）： 229.

[2][4]Royal Society of Chemistry. Titration screen experiment teacher notes [EB/OL]. （20170523） [20200416]， https： //edu.rsc.org/download？ac=15369.

[3]王繼玲. 英國(guó)綜合高中課程設(shè)置及啟示[D]. 長(zhǎng)沙： 湖南師范大學(xué)碩士學(xué)位論文， 2016： 18.

[5]王春. 新課程背景下信息技術(shù)與化學(xué)教學(xué)整合的實(shí)踐與思考[J]. 中國(guó)電化教育， 2007， （8）： 63～66.