徐志鍇

摘要：疫情期間，選擇合適的教學平臺和開展線上實驗教學是師生共同關(guān)注的問題。以“電解原理”為例，將Yenka虛擬實驗和騰訊課堂貫穿課前準備、課中教學、課后提升與評價的線上教學中，探討如何最大程度地發(fā)揮Yenka虛擬實驗與騰訊課堂兩個平臺各自的優(yōu)勢，從而提高線上教學的學習效率。

關(guān)鍵詞：Yenka;騰訊課堂;電解原理;線上教學

文章編號：1008-0546（2022）07-0043-05中圖分類號：G632.41文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.07.011

一、問題提出

《普通高中化學課程標準（2017年版）》（簡稱“新課標”）指出：“鼓勵教師運用信息技術(shù)提高課堂教學效率和質(zhì)量，強化信息技術(shù)與化學教學的深度融合，促進教師教學方式和學生學習方式的改變;為教師提供交互式多媒體教學設(shè)備、常用辦公軟件、多媒體制作軟件和即時通信軟件等工具，關(guān)注移動智能網(wǎng)絡(luò)終端、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)為代表的個性化學習與評價系統(tǒng)的發(fā)展，并適時引入到化學教學中?！盵1]

2020年和2021年受新冠肺炎疫情影響，為保證疫情防控期間教學進度和教學質(zhì)量，實現(xiàn)“停課不停教、停課不停學”，廣州市各區(qū)各學校積極開展線上教學活動。師生身處異地，從傳統(tǒng)課堂到線上教學，教師需要打破空間地域的束縛，在有限的授課時間內(nèi)快速抓住學生好奇心，吸引學生注意力和學習興趣，提高課堂教學的有效性。因此，如何選擇合適教學平臺進行線上教學、如何在有限時間內(nèi)提高學生課堂參與度、如何做好從線下到線上的實驗探究轉(zhuǎn)換、如何融合信息化技術(shù)到線上教學中、如何整合相關(guān)資源實現(xiàn)課堂高效率，這些都是線上教學中亟待解決的問題。

基于上述思考，以拓展信息技術(shù)應(yīng)用場景和提升線上教學效果為目標，本文以“電解原理”為例，將Yenka虛擬實驗[2]和騰訊課堂貫穿課前準備、課中教學、課后提升與評價的線上教學中，探討Yenka虛擬實驗與騰訊課堂兩者結(jié)合的方式，以求為教育信息化和線上教學等相關(guān)課程提供借鑒和參考。

二、“雙平臺四要素四維度”線上化學教學模式

受疫情影響，廣大一線教師在信息技術(shù)支持下，進行很多的線上教學新嘗試。焦琳娟探討了線上教學和線下教學混融共存的教學策略及混融式教學辦法[3]。朱妍以 ZOOM 和釘釘兩大平臺為依托開展國際課程高中化學教學實踐[4]。這些案例主要集中在如何最大程度地發(fā)揮線上教學平臺的優(yōu)勢，然而化學是以實驗為基礎(chǔ)的學科，這些研究中往往缺少結(jié)合實驗平臺構(gòu)建線上教學模式。為了充分發(fā)揮線上教學平臺優(yōu)勢，同時彌補因線上教學對實驗教學的影響，自疫情發(fā)生以來，筆者在實踐中逐漸建構(gòu)出“雙平臺四要素四維度”的線上化學教學模式，如圖1。

其中“雙平臺”指的是Yenka虛擬實驗平臺和騰訊課堂;雙教學平臺應(yīng)同時具有“四要素”特點，即平臺操作簡單（簡單性）、能實現(xiàn)師生間交流互動（互動性）、盡可能還原教學課堂和實驗場景（仿真性）和學生能在空余時間自主操作（自主性）?！八木S度”是指學生在雙平臺進行線上學習能逐漸提升自身的認知深度，實現(xiàn)“經(jīng)驗化認知—規(guī)律化認知—結(jié)構(gòu)化認知—應(yīng)用化認知”，教師通過課前準備研究和了解學生已有的經(jīng)驗化認知水平，在此基礎(chǔ)上在課中設(shè)計螺旋式發(fā)展的教學安排，讓學生實現(xiàn)新舊知識轉(zhuǎn)化與融合，從淺層次的經(jīng)驗化認知到深層次的規(guī)律化認知和結(jié)構(gòu)化認知。課后，學生結(jié)合生活應(yīng)用場景，學以致用，最終達到應(yīng)用化認知水平。

三、設(shè)計思路

1.教學內(nèi)容與學情分析

電解原理是人教版選修四《化學反應(yīng)原理》內(nèi)容，新課標明確指出，本節(jié)內(nèi)容的學業(yè)要求是能分析、解釋電解池的工作原理，能設(shè)計簡單的電解池。該原理是高中化學教學的重點和難點內(nèi)容，也是歷年高考命題的熱門內(nèi)容[5]。在傳統(tǒng)教學中，教師利用多種實驗素材發(fā)展學生對電解原理的認識，幫助學生從能量角度理解電解原理及應(yīng)用，最終提升學生對電化學過程的系統(tǒng)認識。此前學生已經(jīng)掌握電解質(zhì)溶液導電、氧化還原理論、原電池的相關(guān)知識，同時初步接觸電解水裝置，但該電解裝置是如何工作的、如何從“宏觀—微觀—符號”三個不同角度認識電解池還不清楚，也沒有形成分析電解池的一般思維模型，無法解決真實情境下的問題。

師生時空分離，教與學的行為不能同步是線上教學與課堂教學最本質(zhì)的差異，也是師生間實現(xiàn)互動的最大挑戰(zhàn)。與線下教學相比，線上教學無論是教學環(huán)境和教學方式，還是師生關(guān)系和信息技術(shù)都發(fā)生了很大改變，導致線上教學涌現(xiàn)了很多教學難題：如何掌握課前學生在線情況？如何加強課中師生間的互動？如何反饋課中的教學效果？如何鞏固課后學習成果？等等。另外，在傳統(tǒng)教學中，電解實驗不僅受到場地、藥品和儀器等因素制約，還常常因?qū)嶒炦^程中可能產(chǎn)生有毒氣體、現(xiàn)象不明顯、難以進行定量實驗等帶來諸多不便，在疫情期間開展電解實驗更是難上加難。

2.教學設(shè)計

Yenka虛擬實驗包括多個分支的化學實驗，如 Classifying Material（物質(zhì)分類）、Reactions and Rate（反應(yīng)速率）、Electrochemistry and Redox Reactions（電化學與氧化還原反應(yīng)）等，其中電化學部分包括15個原電池與電解池的相關(guān)實驗。學生可以在課前、課中或者是課后，學?；蛘呤羌依?，隨時隨地進行實驗，突破了時空限制;還可以自主地選擇實驗藥品，自主控制實驗步驟，從而增強學習興趣，使學習變“被動”為“主動”。因此，為了充分發(fā)揮Yenka虛擬實驗和騰訊課堂兩者各自優(yōu)勢，提高線上教學的效率，本文設(shè)計兩者融合的一般教學流程，如圖2。

四、教學實施

1.課前準備

教師提前一周，通過班級微信群發(fā)布Yenka虛擬實驗和騰訊課堂下載地址、安裝方法、注冊方法和軟件操作說明，留出充裕的時間，讓學生自主摸索兩個軟件的主要功能。由于Yenka軟件操作界面為英文界面，針對這一情況，發(fā)布“中學化學專業(yè)名詞中英文對照表”。使用中英文對照表既能激發(fā)學生興趣和開闊知識面，又能縮短學生的學習時間，避免學生看不懂專業(yè)英語詞匯的尷尬。而在每節(jié)課上課前，通過騰訊課堂的簽到功能，實時了解學生在線情況;經(jīng)過教學實踐，每節(jié)課課前5 min簽到可達93%以上。

2.課中教學

結(jié)合新課標要求、學生思維障礙和線上教學開展實驗探究的困難，在課堂教學中精心設(shè)計“舊知新解，初探原理—變換溶液，拓展原理—情境問題，巧用原理”三個教學環(huán)節(jié)，其中學科素養(yǎng)層面包括知識主線、問題主線和活動主線，信息技術(shù)層面則包括Yenka虛擬支持和騰訊課堂支持，課中教學從兩個層面、五個維度展開，其設(shè)計思路和教學環(huán)節(jié)，見圖3。

Yenka虛擬實驗具有高仿真性和開放性，恰好彌補線上教學因?qū)嶒瀳龅?、實驗耗材和實驗安全上的不足。從實驗?nèi)容來看，有電解純凈水到電解 CuCl2溶液再到電解NaCl溶液;從實驗難度來看，三組實驗從簡單到復雜;從實驗要求來看，三組實驗從定性到定量。騰訊課堂技術(shù)關(guān)鍵是討論區(qū)，學生將思考過程、課堂疑惑等通過文字、圖片等形式發(fā)送到討論區(qū)，而教師則通過討論區(qū)留言了解學生的認知水平，并及時調(diào)整教學進度和難度。

（1）教學片段1：舊知新解，初探原理

【教師活動】提出驅(qū)動性問題：電解純凈水，能否得到 H2和 O2？分析溶液中微粒的移動方向和兩個電極可能發(fā)生的反應(yīng)，理解電解水產(chǎn)生H2和O2的過程。

【學生活動】分析純凈水中的陰陽離子移動方向，并在討論區(qū)留言。

【Yenka支持】介紹Yenka虛擬實驗基本功能，并演示電解純凈水，如圖4。

【學生活動】分析電流表讀數(shù)為0.00的原因，并在討論區(qū)留言。

【騰訊課堂支持】使用簽到功能實現(xiàn)學生線上學習的簽到;使用PPT分享和畫筆功能實現(xiàn)課件的展示和板書的書寫;使用討論區(qū)留言實現(xiàn)師生間線上教學的互動;使用屏幕分享功能實現(xiàn)教師電腦桌面的分享，方便展示Yenka軟件。

（2）教學片段2：變換溶液，拓展原理

【教師活動】提出驅(qū)動性問題：往純凈水中加入 CuCl2溶液，以石墨為電極材料進行電解能否得到 H2和 O2？鼓勵學生用Yenka虛擬實驗?zāi)M該過程，建立反應(yīng)時間與陰極質(zhì)量變化關(guān)系圖，并比較電解不同濃度CuCl2溶液時陰極質(zhì)量變化速率。

【學生活動】通過Yenka虛擬實驗搭建電解 CuCl2溶液裝置，思考并分析：溶液中存在哪些陰陽離子？在電場作用下陰陽離子如何移動？是否都發(fā)生了反應(yīng)？是否存在反應(yīng)先后順序？舉手連麥回答上述問題。

【學生活動】書寫其電極式和總反應(yīng)式，并在討論區(qū)留言。

【Yenka支持】搭建電解CuCl2溶液裝置、建立反應(yīng)時間與陰極質(zhì)量的坐標圖和比較電解不同濃度CuCl2溶液下陰極質(zhì)量變化速率，如圖5。

【騰訊課堂支持】使用畫中畫功能，同時打開攝像頭可實現(xiàn)課件與攝像頭兩個畫面。使用舉手連麥功能實現(xiàn)學生即時與教師線上語音交流。

（3）教學片段3：情境問題，巧用原理

【教師活動】提出驅(qū)動性問題：2020年初受新冠肺炎疫情的影響，各類防疫物資成為稀缺資源，其中84消毒液更是一瓶難求。通過Yenka虛擬實驗設(shè)計一個電解產(chǎn)生氯氣的裝置，驗證電極所得產(chǎn)物。該裝置能否直接生產(chǎn)NaClO溶液？有何缺陷？應(yīng)如何改進？

【學生活動】在Yenka虛擬實驗中搭建電解產(chǎn)生氯氣裝置，思考并驗證電極產(chǎn)物。

【Yenka支持】通過“edit”功能自定義添加試劑，驗證電極產(chǎn)物，如圖6。

【學生活動】分析圖6裝置制備NaClO溶液的可行性，并繪制改進后裝置，如圖7。

【學生活動】往純凈水中加入何種電解質(zhì)溶液，電解過程中才能得到 H2 和 O2？（A.AgNO3 B.Na2SO4 C. NaBr D.MgCl2）思考并在答題卡中作答。

【騰訊課堂支持】自定義圖片功能可以讓學生上傳一些自定義圖片，如設(shè)計圖等;答題卡功能可以讓學生在限定時間內(nèi)對選擇題作答。

四、課后提升與評價

1.課后提升

為了幫助學生提升學習效果，騰訊課堂設(shè)有回播功能，學生可在課后根據(jù)自己的實際情況選擇性回播教學過程視頻。在課后，騰訊課堂提供一對一的線上答疑場所，可對學生進行個別輔導。在Yenka虛擬實驗方面，則鼓勵學生去探索更多的應(yīng)用場景[6] ，如化學反應(yīng)速率、酸堿中和滴定和其他電化學應(yīng)用，一方面有利于信息技術(shù)在化學教學中的應(yīng)用，另一方面拓展該軟件其他的化學教學應(yīng)用場景。

2.課后評價

線上教學采用過程性評價與目標性評價相結(jié)合的多元評價模式，既重視與尊重學生在學習過程中的付出，又強調(diào)學生的學習結(jié)果。過程性評價與目標性評價的成績比例分別設(shè)為60%和40%，其中過程性評價包括簽到（5%）、Yenka虛擬實驗使用（20%）、討論區(qū)討論（10%）、舉手連麥（10%）、答題卡答題（10%）、回播教學視頻（5%）。目標性評價則分為線上階段性測試（25%）和課堂作業(yè)（15%），如繪制電解原理思維導圖。多元評價模式不再是傳統(tǒng)考試的一考定終身，而是綜合性、立體性考查學生能力，有效調(diào)動學生的積極性，使學生主動參與學習，提高學習效率，形成良好的教學循環(huán)。

五、教學反思

Yenka虛擬實驗不受場地、實驗條件等制約，學生能夠根據(jù)自己的時間安排，自主地完成各種虛擬實驗，增強實驗完成的自主性和開放性。更重要的是，電解實驗容易產(chǎn)生污染性氣體，如氯氣，而Yenka不需要學生接觸實驗藥品和儀器等，提升了實驗安全性。在課中，大家紛紛截圖自己 DIY 的實驗“成果”。課后有不少同學通過微信咨詢?nèi)绾尾僮髌渌摂M實驗，可以看出學生對新鮮事物有著強烈好奇心。遺憾的是，該軟件是全英文操作，雖然操作簡單，但要求學生具有較高的外語水平。

在線上教學初期，筆者使用過云視訊、騰訊會議等第三方平臺，但這些平臺中簽到和討論區(qū)功能均不能達到令人滿意的效果。騰訊課堂簽到功能能夠準確反饋學生進入課堂、離開課堂的時間及聽課總時間，能夠有效減少“不簽到、假簽到”現(xiàn)象。討論區(qū)的使用大大增加了學生發(fā)言的機會，以40 min課堂為單位，有效留言少則100條，多則200條;通過討論區(qū)、舉手連麥、自定義傳圖等展示思維過程，這些都能有效抑制“不配合、假配合”的發(fā)生。另外學生會送花、發(fā)自定義表情等，這些都讓線上課堂充滿了生機。通過回放功能，學生還能二次學習，大大提升學習效果。對于個別學困生，還能開展一對一騰訊課堂，彌補課堂教學課后輔導的不足。騰訊課堂美中不足的是答題卡中只能統(tǒng)計整體答題率，不能反饋每個同學的作答情況。

參考文獻

[1] 中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版）[S]. 北京：人民教育出版社，2018.

[2] 盤俊春.互動虛擬仿真實驗的優(yōu)秀工具：YenKa[J]. 中國信息技術(shù)教育，2013（5）：74-76.

[3] 焦琳娟，郭會時，黃冬蘭，丘秀珍.構(gòu)建線上線下混融的高效分析化學課堂——以沉淀滴定法為例[J]. 化學教育（中英文），2021，42（10）：23-28.

[4] 朱妍.結(jié)合ZOOM和釘釘平臺推進線上教學的實踐——以國際課程高中化學為例[J].化學教學，2020（11）：52-56.

[5] 廖偉梁.指向“證據(jù)推理與模型認知”的教學研究——以“電解池電極反應(yīng)的書寫”復習課為例[J]. 化學教與學，2019（6）：47-50.

[6] 曹晶偉，沈甸.化學軟件 Crocodile Chemistry 在“化學反應(yīng)速率”實驗教學中的應(yīng)用[J]. 化學教學，2012（11）：20-22，26.