吉林師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院(136000) 王秀艷 于 淼

1 問題的提出

《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020)年》和《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃(2011-2020年)》等文件的發(fā)布明確了教育信息化任務(wù)目標(biāo)，在這之后，教育部于2016年6月發(fā)布了《教育信息化“十三五”規(guī)劃》，旨在全面推進(jìn)教育信息化工作。由此可見我國對于教育信息化的建設(shè)高度重視，旨在建成“人人皆學(xué)，處處能學(xué)，時時可學(xué)”的與國家教育現(xiàn)代化發(fā)展目標(biāo)相適應(yīng)的教育信息化體系。信息時代的到來，很大程度上改變著教師的教學(xué)方式和學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，傳統(tǒng)課堂的教學(xué)模式受到了很大沖擊，從而導(dǎo)致了混合式教學(xué)模式的出現(xiàn)，進(jìn)而產(chǎn)生了移動學(xué)習(xí)、MOOC、SPOC、翻轉(zhuǎn)課堂、微課等新的教學(xué)模式。而MOOC因其具有在線化、開放化、個性化等優(yōu)點(diǎn)而深受廣大學(xué)習(xí)者的喜愛。然而在MOOC發(fā)展過程中呈現(xiàn)出很多弊端，如在線人數(shù)多、管理困難、學(xué)習(xí)通過率低、缺乏有效的師生互動等。種種弊端在很大程度上可能與MOOC的大規(guī)模訪問、不限身份、完全在線教學(xué)等特性有關(guān)。實(shí)踐表明，縱然MOOC具有傳統(tǒng)教學(xué)無法比擬的優(yōu)勢，但它仍然不能抹殺面授課程的獨(dú)特價值，只有將兩者的優(yōu)勢結(jié)合起來，彌補(bǔ)雙方不足，才能獲得持久的生命力。

SPOC(Small Private Online Course)是一種小規(guī)模限制性在線課程，比MOOC更精致、更小眾，既融合了大規(guī)模在線開放課程的優(yōu)點(diǎn)，同時也能彌補(bǔ)傳統(tǒng)課堂教學(xué)的不足，將兩者有機(jī)的結(jié)合在一起。因其具有小規(guī)模、限制性、線上線下相結(jié)合等特點(diǎn)，使師生間的互動性加強(qiáng)，學(xué)生學(xué)習(xí)時間更自由，提高了學(xué)習(xí)質(zhì)量與效果。本文采用這種小規(guī)模在線授課與傳統(tǒng)課堂相結(jié)合的混合式教學(xué)模式——SPOC教學(xué)模式，用以充分發(fā)揮在線課程和課堂面授各自的優(yōu)勢，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，促進(jìn)師生間的互動交流，更好地提升教學(xué)效果。

SPOC教學(xué)模式將學(xué)生在傳統(tǒng)課堂中要學(xué)的知識和課外要做的功課分解為線上自學(xué)和課堂教學(xué)兩部分。對教師而言通過后臺數(shù)據(jù)可以全面監(jiān)測學(xué)生在各個環(huán)節(jié)的詳細(xì)學(xué)習(xí)過程，通過線上學(xué)生觀看教學(xué)視頻的次數(shù)、測試結(jié)果、討論情況等有針對性的進(jìn)行講解，并針對學(xué)生的問題提供個性化指導(dǎo)，更好地發(fā)揮了教師教學(xué)的主體性，豐富了教師教學(xué)的多樣性；對于學(xué)生而言，不僅給予學(xué)生自由選擇學(xué)習(xí)時間、自定學(xué)習(xí)步調(diào)來滿足學(xué)習(xí)需求的權(quán)利，為學(xué)生提供了個性化的學(xué)習(xí)模式。由此看出，實(shí)現(xiàn)SPOC教學(xué)模式下學(xué)習(xí)，使教和學(xué)都變的更靈活、更豐富，促進(jìn)了教育信息化與教學(xué)的深度融合。

2 SPOC模式下教與學(xué)的組織過程

2.1 教學(xué)分析

“二氧化氮的性質(zhì)”是人教版必修一的內(nèi)容，在這節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)上，首先是化學(xué)知識的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握二氧化氮的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)以及與H2O反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)探究；其次是核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，包括對物質(zhì)性質(zhì)進(jìn)行歸納總結(jié)的訓(xùn)練，對酸雨的形成與防治的認(rèn)識，對空氣污染原因的分析，學(xué)生環(huán)保意識的培養(yǎng)與提升等，同時兼顧創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

中學(xué)化學(xué)教學(xué)常常受實(shí)驗(yàn)條件和學(xué)時的限制，很多實(shí)驗(yàn)難以有效開展。而NO2、NO都是有毒氣體，不適合在課堂上做演示實(shí)驗(yàn)。另外NO2與水反應(yīng)以及NO與O2的反應(yīng)過程都很快，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象轉(zhuǎn)瞬即逝，不易觀察。故本文設(shè)計(jì)了微型化、一體化的實(shí)驗(yàn)裝置對二氧化氮的制備及性質(zhì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)創(chuàng)新，改進(jìn)后的裝置藥品用量少，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，制備出來的二氧化氮被用作下一步的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，整個過程無藥品浪費(fèi)，裝置密封無有毒氣體泄漏，并且教師在有通風(fēng)設(shè)備的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并制作成微視頻，再加工設(shè)計(jì)成微課，上傳至平臺，短暫的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象部分都設(shè)計(jì)成了慢動作鏡頭，每一步的實(shí)驗(yàn)操作設(shè)計(jì)了啟發(fā)式的問題，引導(dǎo)學(xué)生通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)的獨(dú)特魅力學(xué)習(xí)二氧化氮的制備及性質(zhì)實(shí)驗(yàn)。

2.2 教學(xué)組織過程

在高中化學(xué)SPOC教學(xué)模式下，將教學(xué)過程分為線上課前學(xué)習(xí)、線下課內(nèi)學(xué)習(xí)以及課后復(fù)習(xí)3個階段。

由于SPOC教學(xué)需要有一個適應(yīng)度，本文是第一次在學(xué)生中使用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法，注重知識傳遞方式的循序漸進(jìn)，讓學(xué)生易于接受從而喜歡上這種教學(xué)模式。故對課前資料視頻中的圖片、文字進(jìn)行美化設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)微視頻的講解通過多個設(shè)問進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)，測驗(yàn)題相對比較簡單，達(dá)到吸引學(xué)生的興趣、銜接新舊知識的目的。課后教師做好信息反饋工作，實(shí)現(xiàn)教學(xué)相長。具體教學(xué)過程如圖1所示。

3 SPOC教學(xué)模式下二氧化氮的性質(zhì)教學(xué)實(shí)踐

3.1 線上課前學(xué)習(xí)

3.1.1 教師設(shè)計(jì)、開發(fā)教學(xué)資源

教師事先設(shè)計(jì)、開發(fā)、制作SPOC教學(xué)資源。此資源包括引課，二氧化氮與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)微型化設(shè)計(jì)及錄制實(shí)驗(yàn)微視頻，以及在線答疑、課前檢測等內(nèi)容。教師將教學(xué)資源上傳到SPOC平臺，并發(fā)布任務(wù)，使學(xué)生在課前完成自主學(xué)習(xí)。

3.1.2 學(xué)生線上課前觀看微視頻學(xué)習(xí)新知識

此環(huán)節(jié)包括2個教學(xué)視頻以及測試題，教學(xué)視頻包括本節(jié)課的引課即我們身邊的二氧化氮、二氧化氮的制備及其與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)探究，供學(xué)生學(xué)習(xí)之用；教學(xué)視頻學(xué)習(xí)后完成測試題，測試題分為基礎(chǔ)、提高與綜合3個層次，步步深入為鞏固知識以及查漏補(bǔ)缺之用。

(1)視頻1：引課

教師采用PPT錄屏方式，引課以“魔鬼谷”牧草茂盛為例，引導(dǎo)學(xué)生分析四季常青的原因，在講解過程中配有相應(yīng)的視頻(視頻中的圖片見圖2)。生動的語言、優(yōu)美的圖片、舒緩的音樂背景都能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。隨后教師講解雷雨發(fā)莊稼的原理(見圖3)和光化學(xué)煙霧事件(見圖4)。

在課程學(xué)習(xí)過程中抓住時機(jī)對學(xué)生進(jìn)行情感和價值觀的引導(dǎo)，使學(xué)生認(rèn)識到化學(xué)在生活中的利弊，激起學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)造福人類的決心。

(2)視頻2：二氧化氮制備及性質(zhì)實(shí)驗(yàn)探究

NO2與H2O反應(yīng)的探究實(shí)驗(yàn)為本節(jié)的重難點(diǎn)。本次實(shí)驗(yàn)中涉及到實(shí)驗(yàn)室制取二氧化氮以及二氧化氮與水的反應(yīng)。在實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)中，讓學(xué)生直觀的感受到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并準(zhǔn)確得出結(jié)論，以尾氣處理來培養(yǎng)學(xué)生的綠色環(huán)?；瘜W(xué)意識。教師可以將自己的實(shí)驗(yàn)過程錄制成視頻，并在錄制中邊講邊實(shí)驗(yàn)，以利于學(xué)生的理解分析。

首先展示實(shí)驗(yàn)用品：分液漏斗、1只帶有1個支管口的試管、細(xì)銅絲1束、1支注射器(去掉活塞)、1個氣球、礦泉水瓶(上端扎有1個孔)、2個止水夾、導(dǎo)管若干、膠管若干、濃硝酸、氫氧化鈉溶液、石蕊試液、水。然后連接實(shí)驗(yàn)儀器(注射器頭較細(xì)，應(yīng)用細(xì)鐵絲將膠管緊密固定；導(dǎo)管與氣球間也應(yīng)用細(xì)鐵絲固定)，完成實(shí)驗(yàn)裝置見圖5。

實(shí)驗(yàn)裝置分為(a)(b)兩部分，(a)部分用來制取二氧化氮?dú)怏w，(b)部分與裝有滴入石蕊試液的礦泉水瓶相連，即為(c)部分，用來探究二氧化氮與水的反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)前檢查裝置氣密性，氣密性良好則進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)。

首先制取二氧化氮?dú)怏w，打開實(shí)驗(yàn)裝置中的活塞1和2，將細(xì)銅絲插入濃硝酸中，注意底部彎曲部分的銅絲完全進(jìn)入液面中，立即產(chǎn)生紅棕色氣體，氣體沿著導(dǎo)管充滿注射器，此時立即關(guān)閉活塞1和2。

師：你觀察到了什么現(xiàn)象？發(fā)生了什么反應(yīng)？NO2是什么顏色的氣體?跟空氣比，NO2的密度大還是小?

然后將裝置(a)(b)分開，將裝置(b)與帶有導(dǎo)管并扎有一個孔的礦泉水瓶相連，即為(c)裝置，用于探究二氧化氮與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。按住礦泉水瓶的小孔，用力擠壓礦泉水瓶。

師：你觀察到什么現(xiàn)象？為什么注射器水位會上升？水位上升的條件是什么？注射器內(nèi)壓力不同，為什么會產(chǎn)生壓強(qiáng)差？二氧化氮溶于水后發(fā)生了什么現(xiàn)象？二氧化氮溶于水是只有物理過程呢？還是同時發(fā)生化學(xué)變化？滴入石蕊的水的顏色發(fā)生了什么變化？變?yōu)槭裁搭伾?？它與水結(jié)合生成什么物質(zhì)？我們已經(jīng)知道，二氧化氮與水結(jié)合會生成硝酸和一種氣體，那這種氣體是什么呢？

結(jié)論：二氧化氮易溶于水，在這個過程中發(fā)生了化學(xué)變化。

師：打開活塞1，你觀察到什么現(xiàn)象？氣體顏色發(fā)生了什么變化？這證明二氧化氮與水反應(yīng)中生成的無色氣體是什么？為什么通入空氣后水位又再次上升？

最后，設(shè)置疑問，實(shí)驗(yàn)裝置(a)中為什么注入NaOH溶液，它的用處是什么?留做分析題。

3.1.3 線上課前測驗(yàn)

在視頻結(jié)束后設(shè)置難度不同的問題要求學(xué)生作答，檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的情況；并設(shè)置討論環(huán)節(jié)，教師與學(xué)生之間、學(xué)生與學(xué)生之間都可以進(jìn)行討論，以增加師生之間的互動性和生生之間的合作與分享意識，SPOC教學(xué)模式下課前在線測試題見表1。

表1 SPOC教學(xué)模式下課前在線測試題

線上課前學(xué)習(xí)既可以提前發(fā)現(xiàn)學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，教師在線上可以有針對性的進(jìn)行講解和互動，為課上的教學(xué)奠定良好的基礎(chǔ)，又可以作為課上教學(xué)的重要補(bǔ)充及拓展性資源。

3.2 線下課上教學(xué)

教師首先對知識進(jìn)行梳理，然后組織學(xué)生以小組為單位進(jìn)行討論交流，最后根據(jù)學(xué)生線上課前的反饋進(jìn)行有針對性的講解。

3.2.1 知識梳理，答疑解惑

雷雨發(fā)莊稼的化學(xué)原理比較簡單，選代表匯報線上自學(xué)情況，以提問形式對知識進(jìn)行梳理，讓學(xué)生查漏補(bǔ)缺、答疑解惑，為學(xué)生營造一個輕松的學(xué)習(xí)氛圍。

3.2.2 小組合作，實(shí)驗(yàn)探究

布置任務(wù)，小組間討論完成后，分組闡述，教師總結(jié)。

(1)針對NaOH溶液的用處，讓學(xué)生圍繞這一問題進(jìn)行討論。

(2)針對NO2與H2O反應(yīng)的水位上升問題，進(jìn)行討論。

3.2.3 重難點(diǎn)講解

小組討論題的第二題為本節(jié)的重難點(diǎn)，對水位上升情況，教師進(jìn)行講解。這個知識點(diǎn)的講解以教師講授為主，確保學(xué)生對知識點(diǎn)掌握牢固。

若將NO2看做是NO與O2反應(yīng)的產(chǎn)物，再次將兩個方程式疊加，可得到NO與O2的混合氣體與水的反應(yīng)。

線下課內(nèi)教學(xué)在講解知識的同時，可以強(qiáng)化學(xué)生對知識的理解記憶，聯(lián)系生活中熟知的諺語“雨水發(fā)莊稼”，讓學(xué)生思考與交流這個諺語中所涉及的反應(yīng)方程式，這樣可以將本節(jié)課學(xué)過的內(nèi)容串聯(lián)起來，并使學(xué)生感受到化學(xué)給人類生活帶來的便利。最后結(jié)合現(xiàn)在大氣污染問題引出環(huán)保知識，鼓勵學(xué)生努力學(xué)習(xí)化學(xué)，積極利用化學(xué)做有益于社會的事，對學(xué)生進(jìn)行正能量引導(dǎo)。

3.3 線上、線下課后復(fù)習(xí)

教師上傳到平臺上的素材可永久保存，學(xué)生可通過實(shí)驗(yàn)視頻的回放，再次從化學(xué)實(shí)驗(yàn)的視角感受化學(xué)反應(yīng)的原理和本質(zhì)，SPOC平臺為學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)提供了契機(jī)。相比課堂提問來說，線上的交流給每一位學(xué)生提供了平等交流的機(jī)會，教師把共性問題公開回答，個別問題單獨(dú)回答，私聊和公開兩種方式，很好地實(shí)現(xiàn)了師生間的交流與互動。線上、線下結(jié)合的鞏固復(fù)習(xí)給SPOC教學(xué)畫上了完美的一筆。

4 小結(jié)

本文對二氧化氮的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)并采用SPOC教學(xué)模式進(jìn)行了教學(xué)實(shí)踐，取得了良好的教學(xué)效果。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)了學(xué)生的思維能力、動手能力以及實(shí)踐創(chuàng)新能力。學(xué)生反饋采用SPOC教學(xué)模式使得新知識的學(xué)習(xí)變得容易了，知識點(diǎn)記得牢固了，教師精心的設(shè)計(jì)得到了回報。教育信息化時代的到來促使教師的教學(xué)方式和學(xué)生的學(xué)習(xí)方式均發(fā)生了轉(zhuǎn)變，SPOC教學(xué)模式更好地體現(xiàn)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、能動性、獨(dú)立性和體驗(yàn)過程，促進(jìn)了師生、生生之間的交流與互動?，F(xiàn)代信息化技術(shù)與課堂的深度融合，推動了教育理念與模式、教學(xué)內(nèi)容和方法升級換代。