基于化學(xué)史微課的信息技術(shù)與化學(xué)教學(xué)融合研究

為做好化學(xué)史微課設(shè)計(jì)，突破微課開發(fā)缺乏系統(tǒng)支持和微課交互存在技術(shù)壁壘的困局，筆者設(shè)計(jì)了化學(xué)史微課應(yīng)用模型，探索基于化學(xué)史微課的三大融合創(chuàng)新路徑，以提升分析、設(shè)計(jì)、開發(fā)、實(shí)施、評(píng)估各環(huán)節(jié)的數(shù)字化水平。筆者持續(xù)更新、不斷迭代完善，引導(dǎo)學(xué)生參與制作微課、自主學(xué)習(xí)，系統(tǒng)建設(shè)資源促進(jìn)共建共享，并以“探秘氯氣之旅”為例，結(jié)合“課前導(dǎo)學(xué)”“課中探學(xué)”“課后延學(xué)”場(chǎng)景對(duì)模型進(jìn)行闡釋和驗(yàn)證。一、融合研究的切入點(diǎn)：化學(xué)史與微課2022年3月發(fā)布的《北京教育信息化“十四五”規(guī)劃》指出要加快深化信息技術(shù)與教育教學(xué)的融合度。信息技術(shù)改變了教師的教學(xué)方式，也改變了學(xué)生的學(xué)習(xí)方式。隨著智能移動(dòng)終端設(shè)備的應(yīng)用普及，基于微課的移動(dòng)學(xué)習(xí)、混合式學(xué)習(xí)等新型學(xué)習(xí)方式層出不窮，促使教師開展各式各樣的數(shù)字化教學(xué)探索。開展基于化學(xué)史微課的信息技術(shù)與化學(xué)教學(xué)融合研究有助于提升師生的數(shù)字素養(yǎng)，也有利于發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)。普通高中化學(xué)課程包含豐富的化學(xué)史相關(guān)內(nèi)容?；瘜W(xué)史的概念由科學(xué)史的概念引申而來，學(xué)者張家治認(rèn)為化學(xué)史是對(duì)自然及實(shí)踐積累的化學(xué)知識(shí)的系統(tǒng)的歷史性描述[1]。教師依托化學(xué)史發(fā)揮核心概念的教學(xué)功能，引導(dǎo)學(xué)生基于化學(xué)史認(rèn)識(shí)物質(zhì)及其變化，能夠幫助學(xué)生樹立正確的世界觀，掌握科學(xué)的方法論，發(fā)展素養(yǎng)。筆者在文中提及的化學(xué)史微課指以化學(xué)史內(nèi)容為主線制作而成的微視頻學(xué)習(xí)資源。教師基于化學(xué)史微課開展教學(xué)，能調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，有助于突破教學(xué)重難點(diǎn)，幫助學(xué)生形成科學(xué)的概念，在探究物質(zhì)及變化過程中建立化學(xué)史觀。二、融合研究的關(guān)鍵點(diǎn)：直面挑戰(zhàn)與把握機(jī)遇（一）直面挑戰(zhàn)：化學(xué)史微課之困1.微課開發(fā)缺乏系統(tǒng)配套開發(fā)微課是一項(xiàng)龐大的系統(tǒng)性工程。完整的微課資源包不僅包含微視頻，而且包含相配套的微設(shè)計(jì)、微課件、微練習(xí)、微反思、微點(diǎn)評(píng)等。在制作微課的過程中，教師高度重視微視頻的打造，容易忽視其他配套資源的跟進(jìn)，導(dǎo)致化學(xué)史微課資源包缺乏系統(tǒng)性及完整性。2.微課交互存在技術(shù)壁壘傳統(tǒng)的微課多以持續(xù)播放的形式呈現(xiàn)，缺乏交互性，形式單一。微課交互存在較高的技術(shù)壁壘。課前導(dǎo)學(xué)及課后測(cè)評(píng)的診斷需要依托智慧課堂平臺(tái)的作業(yè)管理功能輔助實(shí)現(xiàn)。制作具有交互功能的微課值得深入探究。（二）把握機(jī)遇：化學(xué)史微課創(chuàng)新之路1.持續(xù)更新，打破故步自封制作好階段性的微課資源包并不意味著一勞永逸。唯有順應(yīng)時(shí)代潮流，與時(shí)俱進(jìn)，不斷更新、完善才能迎接課改挑戰(zhàn)，滿足學(xué)生需求。2.引導(dǎo)制作，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)金字塔學(xué)習(xí)理論對(duì)于微課教學(xué)具有重要啟示意義[2]。學(xué)生觀看教師制作的微課并不是最好的學(xué)習(xí)方式。教師發(fā)動(dòng)與引導(dǎo)學(xué)生制作微課，不失為更好的學(xué)習(xí)方式。教師可鼓勵(lì)學(xué)生以化學(xué)史為背景融合教材內(nèi)容繪制思維導(dǎo)圖，提綱挈領(lǐng)，做到胸有成竹。3.系統(tǒng)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)資源互通化學(xué)史的教學(xué)素材非常豐富，發(fā)揮集體力量，構(gòu)建以化學(xué)史微課為主題的精品校本資源包是推進(jìn)系統(tǒng)建設(shè)的必經(jīng)之路。若能借助各類云平臺(tái)進(jìn)行運(yùn)作，還可實(shí)現(xiàn)化學(xué)史微課教學(xué)資源的區(qū)域互通，讓師生在分享與學(xué)習(xí)中共同成長(zhǎng)。三、融合研究的著力點(diǎn)：設(shè)計(jì)化學(xué)史微課與構(gòu)建應(yīng)用模型（一）信息技術(shù)與化學(xué)教學(xué)融合視域下的化學(xué)史微課設(shè)計(jì)模型筆者結(jié)合ADDIE模型[3]，從分析、設(shè)計(jì)、開發(fā)、實(shí)施、評(píng)估五個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)建信息技術(shù)與化學(xué)教學(xué)融合視域下的化學(xué)史微課設(shè)計(jì)模型（如圖1）。在分析環(huán)節(jié)，教師需要分析教學(xué)目標(biāo)，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容挖掘史料內(nèi)涵，根據(jù)微課制作所需選擇恰當(dāng)?shù)男畔⒓夹g(shù)工具加以應(yīng)用。在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，教師設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)，細(xì)化學(xué)習(xí)活動(dòng)，厘清思路，搭建微課的腳本框架。在開發(fā)環(huán)節(jié)，教師開發(fā)微課資源，錄制微課，將剪輯加工的微課上傳智慧課堂平臺(tái)供學(xué)生學(xué)習(xí)。在實(shí)施環(huán)節(jié)，教師要督促學(xué)生課前自學(xué)，適當(dāng)?shù)剡x擇化學(xué)史微課串聯(lián)課堂探究活動(dòng)，運(yùn)用多樣化的微課滿足學(xué)生課后個(gè)性化學(xué)習(xí)需求。在評(píng)估環(huán)節(jié)，教師根據(jù)學(xué)前測(cè)評(píng)和課后測(cè)評(píng)結(jié)果及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略，以及制作微課的思路。（二）信息技術(shù)與化學(xué)教學(xué)融合視域下的化學(xué)史微課應(yīng)用模型結(jié)合教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，筆者構(gòu)建了信息技術(shù)與化學(xué)教學(xué)融合視域下的化學(xué)史微課應(yīng)用模型（如圖2）。筆者將化學(xué)史微課的應(yīng)用場(chǎng)景分為“課前導(dǎo)學(xué)”“課中探學(xué)”“課后延學(xué)”三個(gè)階段。各個(gè)階段的教學(xué)環(huán)環(huán)相扣，循序漸進(jìn)。1.課前導(dǎo)學(xué)——史料導(dǎo)入：還原化學(xué)史課前導(dǎo)學(xué)旨在還原化學(xué)史，引用真實(shí)而豐富的化學(xué)史素材，點(diǎn)燃學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情與激情，驅(qū)動(dòng)學(xué)生思考，快速進(jìn)行學(xué)習(xí)熱身。學(xué)生在觀看科學(xué)發(fā)展史實(shí)及化學(xué)家傳奇故事等情境素材的過程中潛移默化地接受情感態(tài)度的熏陶，端正人生觀、世界觀、價(jià)值觀。課前自學(xué)的微課不擠占寶貴的課堂時(shí)間，教師將面對(duì)面直接交流的機(jī)會(huì)用于解答學(xué)生自學(xué)中遇到的問題或困惑，掃清障礙，提高效率。這一階段，教師要完成微課設(shè)計(jì)與制作工作，通過智慧課堂平臺(tái)發(fā)布校本微課，借助配套學(xué)習(xí)任務(wù)單指引學(xué)生在自學(xué)微課的同時(shí)開展學(xué)前小測(cè)。教師根據(jù)智慧課堂平臺(tái)采集到的學(xué)前自測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)情分析，精準(zhǔn)定位課堂教學(xué)探究、深度和廣度。2.課中探究——史情探究：探秘化學(xué)史課中的探究重在探秘化學(xué)史。教師以化學(xué)史的發(fā)展為支架，設(shè)置梯度分明的探究任務(wù)，采用環(huán)環(huán)相扣的直問、追問方式給學(xué)生提供研究思路，開展科學(xué)探究活動(dòng)增強(qiáng)其創(chuàng)新意識(shí)。此階段，教師可依據(jù)具體教學(xué)內(nèi)容選擇合適的化學(xué)史微課作為情境主線串聯(lián)整個(gè)探究學(xué)習(xí)過程。學(xué)生按照化學(xué)史微課的引導(dǎo)，重溫科學(xué)發(fā)現(xiàn)之旅。教師可以借助虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)等信息技術(shù)突破教學(xué)難點(diǎn)。學(xué)生在合作探究的過程中展示交流，在生生評(píng)價(jià)與師生評(píng)價(jià)中凝結(jié)互動(dòng)而得的生成性資源。3.課后延學(xué)——史識(shí)定論：升華化學(xué)史課后延學(xué)意在升華化學(xué)史，引導(dǎo)學(xué)生回顧過往，立足當(dāng)前，展望未來，通過多重視角評(píng)價(jià)科學(xué)的發(fā)展歷程，培育學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任。此階段，教學(xué)總結(jié)歸納型的微課可供學(xué)生課后及時(shí)鞏固，以便開展持續(xù)性拓展學(xué)習(xí)。教師借助智慧課堂平臺(tái)發(fā)布課后作業(yè)，通過大數(shù)據(jù)分析學(xué)生的作答情況，及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略，結(jié)合反饋情況，改進(jìn)化學(xué)史微課的制作思路。具有延伸學(xué)習(xí)功能的微課能較好地滿足學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)需求。（三）信息技術(shù)與化學(xué)教學(xué)融合視域下的化學(xué)史微課制作舉隅筆者以人教版高中化學(xué)必修教材為例，列舉了化學(xué)史微課制作的素材選源及微課中融合的信息技術(shù)元素（見表1），為構(gòu)建必修教材化學(xué)史微課教學(xué)資源包提供依據(jù)。制作化學(xué)史微課意在挖掘化學(xué)史承載的核心素養(yǎng)培育價(jià)值，幫助學(xué)生構(gòu)建科學(xué)史觀、哲學(xué)觀、人文觀、辯證觀。教師可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容靈活融合多種技術(shù)，以更好地提升教學(xué)成效。四、融合研究的落腳點(diǎn)：實(shí)踐探索與教學(xué)反思（一）實(shí)踐探索：案例分析筆者將“探秘氯氣之旅”的教學(xué)作為典型案例，闡釋信息技術(shù)與化學(xué)教學(xué)融合視域下的化學(xué)史微課應(yīng)用過程（如圖3）。筆者明確主要教學(xué)目標(biāo)：學(xué)生通過化學(xué)史微課開展氯氣以及氯水的性質(zhì)學(xué)習(xí)，體會(huì)結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)影響用途的關(guān)聯(lián)；通過化學(xué)史上有關(guān)氯氣的發(fā)現(xiàn)及性質(zhì)探究的學(xué)習(xí)，知曉科學(xué)探究的思路與方法，認(rèn)識(shí)化學(xué)對(duì)于生產(chǎn)生活的重要意義。評(píng)價(jià)目標(biāo)：課堂前測(cè)，診斷學(xué)生對(duì)于氯氣性質(zhì)的認(rèn)識(shí)水平；課堂開展有關(guān)氯水性質(zhì)及氯氣應(yīng)用的探究活動(dòng)，從氧化還原反應(yīng)及離子反應(yīng)的角度診斷學(xué)生對(duì)于物質(zhì)轉(zhuǎn)化的認(rèn)識(shí)水平；賞析學(xué)生課后錄制的應(yīng)用NOBOOK虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)制備“84”消毒液的微課，診斷學(xué)生對(duì)于物質(zhì)制備的一般思路的認(rèn)識(shí)水平。1.課前導(dǎo)學(xué)——史料導(dǎo)入：還原化學(xué)史【教師活動(dòng)】微課導(dǎo)學(xué)：18世紀(jì)70年代，舍勒使用軟錳礦與濃鹽酸加熱，偶然發(fā)現(xiàn)氯氣，引出氯氣的物理性質(zhì)及氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法。發(fā)布任務(wù)：以任務(wù)單為抓手，引導(dǎo)學(xué)生歸納氯氣的物理性質(zhì)，依據(jù)氯氣分子的結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)氯氣的化學(xué)性質(zhì)。依據(jù)學(xué)生提交的任務(wù)單和學(xué)生制作的虛擬實(shí)驗(yàn)操作及解說微課，評(píng)估學(xué)生對(duì)于氯氣性質(zhì)的認(rèn)識(shí)水平，診斷學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)室制取氣體的系統(tǒng)分析思維水平。【學(xué)生活動(dòng)】自學(xué)微課，完成學(xué)前測(cè)評(píng)，依據(jù)任務(wù)單任務(wù)提示做好學(xué)習(xí)準(zhǔn)備。應(yīng)用NOBOOK虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)制取氯氣，錄制微課并提交至智慧課堂平臺(tái)。2.課中探究——史情探究：探秘化學(xué)史【教師活動(dòng)】微課串聯(lián)。微課1：1784年，舍勒與貝托萊關(guān)于氯水漂白性發(fā)生爭(zhēng)論，由此引出氯水成分及性質(zhì)的探究。微課2：1785年，貝托萊發(fā)現(xiàn)氯水置于光照下產(chǎn)生氣體，由此引出次氯酸的不穩(wěn)定性的實(shí)驗(yàn)探究[4]。微課3：1798年，英國化學(xué)家泰納把氯氣溶解在石灰乳中，制成漂白粉，引出氯氣的用途。微課4：1820年，法國著名化學(xué)家拉巴拉克制成次氯酸鈉溶液，用于除臭和防腐。引導(dǎo)探究：組織合作學(xué)習(xí)，引導(dǎo)探究氯水的成分及性質(zhì)。引導(dǎo)從氯氣與水反應(yīng)、酸堿中和的視角分析漂白粉的制備原理?！緦W(xué)生活動(dòng)】開展合作探究，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，展示實(shí)驗(yàn)分析過程與結(jié)果，在交流與評(píng)價(jià)中認(rèn)識(shí)分析氯及其化合物的轉(zhuǎn)化思路。3.課后延學(xué)——史識(shí)定論：升華化學(xué)史【教師活動(dòng)】微課拓展：1984年，金耀光團(tuán)隊(duì)研制“84”消毒液作為消毒劑投入使用。教學(xué)診斷：賞析學(xué)生提交的虛擬實(shí)驗(yàn)操作微課，評(píng)估學(xué)生對(duì)于氯氣性質(zhì)的認(rèn)識(shí)水平，診斷學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)室制取氣體的系統(tǒng)分析思維水平?！緦W(xué)生活動(dòng)】觀看微課，應(yīng)用NOBOOK虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)制備“84”消毒液并將操作過程錄制成微課提交至智慧課堂平臺(tái)。（二）教學(xué)反思：技術(shù)支持氯氣