高中化学实验的微课设计初探

江西师范大学化学化工学院(330022) 熊 茜

1 问题的提出

微课作为具有独特优势的结构化数字资源,近年来受到广泛关注,也引发了许多学者对微课制作、微课教学设计的思考。实验探究在化学学科教学中起着不可或缺的作用,化学实验在高考中从未缺席。实验教学对激发学生学习化学的兴趣,获得化学知识,体验实验探究过程,培养学生实践操作能力,发展问题解决能力起着至关重要的作用。范艳花等学者在 《河南省普通县级高中化学实验教学现状的调查研究》中,通过调查河南省若干有代表性的县级高中发现：所调查地区学校的高中化学实验课开设率仅有20%；另外,数据显示尽管实验室设备齐全,但化学实验的开设并没有明显地提高中学生对化学的兴趣与成绩。

为了有效地激发高中学生对化学实验的探究兴趣,针对化学实验微课设计,本文运用维果斯基“最近发展区”理论,根据学生的认知情况逐步搭建学生学习的的脚手架,构建从宏观→微观的认识视角,从观察、识别→实践操作→习题巩固→复习强化的思维过程,并加以引导,提出以下微课实验设计四部曲。

2 微课实验设计四部曲

2.1 贯彻实验的宏观辨识与展现实验的微观探析

在难度低且现象明显的演示实验中,如焰色反应的演示实验,可通过播放绚丽多彩的烟花燃放片段,让学生猜测其中可能含有哪种金属化合物。在不利于师生健康的实验中,如Cl2的性质实验、点燃不纯H2的爆炸实验等,通过微课的制作,展现实验的过程,既可以有效保证师生的安全,又能帮助学生学习掌握化学实验知识。对含有微观层次的实验中,可通过动画制作将肉眼看不见的微观过程展示给学生看,让微观不再微观。如在原电池实验的微课中,可通过动画制作将电解质电离、电子的移动等微观现象形象的展现出来。

在微课制作中,实施 “大步小步并驾走”原则。“大步子”：可通过软件CS加速播放不重要的片段(如试剂的移动过程)； “小步子”：放慢或暂停实验的重点片段,展示主要步骤[如Fe(OH)2转化为Fe(OH)3的白→灰绿→红褐实验现象]。贯穿于整个微课的语言讲解要情景交融、抑扬顿挫,抓住学生听觉,带领学生进入微课的世界,突出实验宏观现象,有效贯彻实验的宏观辨识。如在钠和水反应的实验中,易得到“芙蓉尤想红”的实验现象及口诀,但在实验中易忽视学生发现问题、提出质疑、独立思考、合作交流的能力。在微课实验的播放中对“浮”“融”“游”“红”等阶段要适当地暂停,提出疑问,鼓励学生多角度假设,引导学生思考、交流讨论,并即时反馈,以提高学生 “主动发现－分析－解决问题”的综合能力和创新能力,促进教学相长,提高教学质量。

借微课为媒介,引导学生从不同的视角 (宏观→微观)认识实验,将展开实验的微观探析和贯彻实验的宏观辨识相结合,发展学生的 “宏观辨识与微观探析”素养。

2.2 保证学生对实验的动手操作

“目见之不如足践之”,对于较复杂的实验,继观察学习后,应及时让学生进行参与性学习,学生自己动手参与其中,加深理解,有利于学生将实验各个点连成线,构建知识网络,在脑海中形成一个整体的思路,以保证实际操作时有条不紊。实验完毕后建议再观看一遍微课视频,让学生将自身实验操作过程与微课进行对比,有错改之,无则加勉,增强记忆。

2.3 深化学生对实验的习题理解

历年化学高考题都设有实验题,以高考题为例,常规讲解实验题仅仅凭借试题上的平面静态图讲解实验步骤。若将习题中的经典实验录制成微课,通过控制视频进度分步讲解实验各个流程及装置反应,更能帮助学生接受、理解该实验,进而掌握实验知识。并将与之有共同要素的微课实验相对比,引导学生分析、比较,清晰、直观的展现其相似点与不同点,促进学生对知识的掌握。如2018年全国Ⅰ卷第26题,可将该实验的原理、步骤制作成微课,简述如下。

(2018 年全国Ⅰ卷第26 题)醋酸亚铬[(CH3COO)2Cr·2H2O]为砖红色晶体,难溶于水,易溶于酸,在气体分析中用作氧气吸收剂。一般制备方法是先在封闭体系中利用金属锌作还原剂,将三价铬还原为二价铬；二价铬再与醋酸钠溶液作用即可制得醋酸亚铬。实验装置如图1所示。回答下列问题：

图1 2018年全国Ⅰ卷第26题图

(1)实验中所用蒸馏水均需经煮沸后迅速冷却,目的是________。仪器a的名称是________。

(2)将过量锌粒和氯化铬固体置于c中,加入少量蒸溜水,按图1连接好装置。打开K1、K2,关闭K3。

①c中溶液由绿色逐渐变为亮蓝色,该反应的离子方程式为_________。

②同时c 中有气体产生,该气体的作用是_________。

(3)打开K3,关闭K1和K2,c中亮蓝色溶液流入d,其原因是_________；d中析出砖红色沉淀。为使沉淀充分析出并分离,需采用的操作是_________、_______、洗涤、干燥。

(4)指出装置d可能存在的缺点_________。

2.3.1 文字信息动态化

如题中所示加好样品连接装置,将文字信息转化为动态信息,使其更直观,更具体化,以解决隐形的知识盲区。通过微课视频,播放分离沉淀时的具体操作,如过滤、干燥片段,将文字信息动态化,在看到 “干燥”等字眼时脑海中形成具体操作流程。

2.3.2 知识拓展形象化

由于H2无色无味,实际操作中只能观察到止水夹变化后图1里c中亮蓝色溶液倒吸。为加强理解,可在微课视频中将H2以动画的形式呈现出来,形象的展现出反应产生H2,瓶内压强增大,致使c中溶液倒吸。实验现象中绿色变亮蓝色的视觉冲击,有利于加强学生对Cr3＋及Cr2＋颜色的记忆,降低离子方程式书写的难度。

2.3.3 隐形知识具体化

分离沉淀部分,可适当进行知识拓展,播放分离不同物质时的操作,重视知识间的联系,建立网络化结构,分化应用,不再是机械答题。其中,题中产生H2以排除空气,可在讲解时播放其他通气体排空气的微课视频,如实验前通入N2排空气的片段,提供多个案例对比,以促进学生理解、掌握、概括相关知识。

2.4 巩固学生对实验的单元复习

微课实验可用于促进单元复习,如在钠的复习中,先构建钠的思维导图,然后在钠的知识网络中分别插入相应的微课视频超链接 (可将视频剪辑为只呈现实验现象的短视频),充分给予学生视觉、听觉的冲击,调动学生的学习兴趣,抓住学生眼球,“哪里不会点哪里”,不再局限静态的思维导图,让思维导图 “动”起来,将学生机械的接受学习转化为有意义的动态学习。

3 结语

针对目前高中化学实验教学中存在的问题,以微课建设为契机,贯彻“教师主导,学生主体”思想,探究高中化学实验在微课中的应用,提出了化学实验微课四部曲,即贯彻实验的宏观辨识与展现实验的微观探析、保证学生对实验的动手操作、深化学生对实验的习题理解、巩固学生对实验的单元复习,形成支架式教学。教师引导学生主动的探索实验知识,观察实验现象,发现实验“异常”,体验实验操作的乐趣,以提高学生对化学实验的兴趣,培养学生学习的独立性、自觉性、主动性。