试误技能在NOBOOK虚拟实验中的应用

    郑倩 撒安娜 李慧艳 李冰

    

    

    摘? 要 将NOBOOK（NB）虚拟仿真实验融入中学化学实验教学中，同时采用试误教学法，减少学生因好奇心理而导致的不规范操作。以“高锰酸钾制取氧气”为例，利用NB虚拟仿真实验，让学生直接观察不当操作引起的后果，提高化学实验教学质量，进一步落实化学学科核心素养的培养。

    关键词 NOBOOK;虚拟实验;中学化学;实验教学;试误教学;高锰酸钾制取氧气;核心素养

    中图分类号：G633.8? ? 文献标识码：B

    文章编号：1671-489X（2020）17-0032-03

    1 引言

    NOBOOK（NB）虚拟实验平台是一款专为中学教师打造的教学工具软件，可以使烦琐的实验课程变得高效、简单，涵盖了初高中175个相关实验，300多种实验器材、装置及药品等，具有实验项目全、实验效果逼真、还原度强的特点;可动态展示化学反应现象，完成传统实验中无法完成的高危险性实验，满足教师常规教学活动的需求[1]。NB虚拟实验不仅可以用在教师的课堂教学中，也可以用于学生课前预习和课后复习实验内容[2]。

    试误教学指教师根据以往的教学经验，主动将自己的教学情感融入学生的心理，站在学生角度思考问题，将学生的错误作为可利用的教学资源[3]。在教学过程中，教师有意识地忽略或者人为地设置障碍、陷阱、错误等，让学生在学习过程中发现问题、解决问题，从而达到“防误”的效果。试误教学法不仅能够激发学生自主学习的积极性，而且能加深学生对重难点或实验操作的理解、记忆和把控[4]。

    将NB虚拟实验应用在试误技能中，主动创设陷阱，用虚拟实验演示错误实验操作后的后果，其直观的实验现象既能警示学生错误操作的危险性，也能满足学生对于错误操作后果的好奇心，有助于培养学生严谨求实的科学态度，提高学生的科学探究与创新意识。

    2 设计思想

    《义务教育化学课程标准（2011年版）》明确提出，要注重有效发挥现代信息技术的作用，适当利用计算机模拟化学实验，帮助学生理解知识[5]37。“氧气的实验室制取”不仅是义务教育化学课程标准规定中“学生必做实验”之一[5]12，也是学生遇到的第一个实验操作，有着重要的地位与意义。本文以“高锰酸钾制取氧气”为例，将虚拟仿真技术应用在试误技能中进行教学设计，以问题驱动和复习结合的方式导入新课，以讲、演、练结合的方式进行教学，激发学生学习的积极性，培养其科学严谨的实验态度，进一步落实化学学科核心素养的培养。

    3 教学目标

    核心知识? 掌握高锰酸钾制取氧气的方法和原理，练习实验操作步骤，学会制取氧气。

    核心品质? 领悟实验原理决定装置，气体性质决定收集和验满方法;在活动中激发兴趣，在兴趣中提出、分析、解决问题;学习运用观察、实验等方法获取知识，学习对实验进行分析和思考。

    核心能力? 体验实验成功的快乐，增强团结合作的能力，在合作中解决实验中出现的问题，保持对化学实验的浓厚兴趣，从而激发学生学习化学的自觉性和积极性。

    4 教学过程

    教学环节1：情景导入

    【教师活动】PPT展示与氧气有关的图片，引导学生回答生成氧气的途径，和学生一起回顾氧气的性质、用途及制法，引入课程主题——加热高锰酸钾制取氧气实验活动课。

    【学生活动】观看图片，回答问题，复习氧气的相关知识。

    【设计意图】利用问题引导新课，复习相关知识使学生快速进入新课。

    教学环节2：复习氧气制取实验的相关知识

    【教師活动】设置思考题：

    1）写出高锰酸钾制取氧气的反应原理（用文字表达式表示）。

    2）利用高锰酸钾制取氧气用到的仪器有哪些？

    3）用什么方法收集氧气？原因是什么？怎样才能收集到较纯净的气体？

    4）如何判断氧气是否收集满？

    【学生活动】思考问题，小组讨论，给出答案。

    【设计意图】利用问题驱动学生思考，激活学生原有知识，进一步巩固知识，为后面学习具体的实验步骤奠定基础。

    教学环节3：实验仪器安装讲解

    【教师活动】

    1）让学生观察书上的实验装置图与教师安装的实验装置，教师安装实验装置中主动设计“错误”：试管口稍向上倾斜，且不检查装置气密性，不直接进行讲解。

    2）引导学生发现教师主动创设的两处错误，说明实验装置有连接口，如果装置漏气，就会影响气体的产量，解释检查气密性的重要性，讲解检查气密性的方法并让学生亲手检查气密性。

    3）根据从左到右、由下到上的组装原则，教师边讲解边演示固定装置。

    4）解释试管口要稍向下倾斜的原因（由于某些固体药品中可能含有湿存水、结晶水，加热液化或反应会生成水等原因，为了防止试管炸裂，试管口应略向下倾斜，简称“斜向下型装置”）[6]。

    【学生活动】观察实验装置图，找出教师所设置的陷阱。学习检查气密性的方法，参与活动，观察教师的演示操作并做好记录。

    【设计意图】应用试误技能中设计“错误”的技能要素，在实验中的易错点设置错误，加深学生对实验步骤与装置的记忆。通过让学生上台演示操作，激发学生的兴趣与参与度，熟悉实验操作流程。讲演结合教学，加强学生理解。

    教学环节4：虚拟实验试误演示

    【教师活动】将学生的注意点引到试管口的棉花：“大家看这个实验装置，老师想问同学们一个问题：试管口为什么要放一团棉花？不放棉花会怎样？”引入NB虚拟实验演示试管口不塞棉花团的实验现象（如图1所示）：高锰酸钾粉末进入水槽，水槽中的水被污染。

    【学生活动】根据教师的提问猜想答案（有的学生认为放不放都可以，有的认为是为了吸收水蒸气），并观察虚拟实验效果。

    【设计意图】设置问题驱动学生思考，激发学生的求知欲。将NB实验与试误技能结合应用在教学中，让学生直观地感受不当操作对实验的影响，既能减少学生因好奇心理而导致的不规范操作，也能减缓学生做实验时的紧张、畏惧心理，规范学生的实验操作，逐渐养成科学的实验态度。

    教学环节5：实验过程讲解

    【教师活动】讲解实验过程中需要注意的事项。

    1）加热过程中要先预热，再集中加热，避免局部受热使试管破裂。

    2）开始产生气泡的时候不可以收集气体，刚开始排出的是试管中的空气，等到气泡均匀连续冒出后再收集气体。

    3）讲解中有意设计“陷阱”：收集完气体之后，先熄灭酒精灯，然后将导气管移出水面。先用虚拟实验观察实验，教师已经提前检查气密性，装好药品，然后请一位学生來完成虚拟实验，演示效果如图2所示：水槽中的水倒吸，使试管破裂。教师通过实验结果引导学生找到“陷阱”、发现错误，改正错误，最后带领学生一起归纳总结实验的七字步骤。

    【学生活动】掌握教师所讲的实验注意事项，参与观察虚拟实验及现象。

    【设计意图】教师有意设置误区，让学生走入“陷阱”。再通过虚拟实验的展示效果，引导学生发现问题、改正问题。

    教学环节6：学生实验

    【教师活动】组织学生分小组进行实验，巡视、帮助学生解决实验过程中出现的各种问题。

    【学生活动】分组做实验。

    【设计意图】通过小组实验培养学生团结协作的能力;通过动手做实验，巩固实验并进一步感受化学的魅力。

    教学环节7：归纳总结

    【教师活动】组织学生交流讨论实验启示，总结学生实验中出现的问题。

    【学生活动】分享完成实验后的心得体会。

    【设计意图】提升学生思考问题、分析问题的能力，培养学生的探究精神。

    5 教学特色

    将NB虚拟实验融入传统实验教学中，最大限度地激发学生学习化学的兴趣，更有利于其对实验技能的理解、掌握和运用。虚拟实验生动又清晰的实验现象能快速吸引学生的注意力，使枯燥的实验讲解变得生动有趣。将NB实验与试误技能结合应用在教学中，对实验中的一些注意事项进行错误尝试，让学生在观察实验现象后，加深对实验注意事项的理解与应用，进一步培养科学严谨的实验态度。■

    参考文献

    [1]乐步教育.NOBOOK虚拟仿真实验平台[EB/OL].https：//www.nobook.com/.

    [2]王楠，吴晓红.NB虚拟仿真软件在中学化学实验教学中的应用研究[J].教育与装备研究，2020（5）：73-76.

    [3]杨宝权.基于“试错教学法”的课堂教学实践：以九年级化学“化学方程式”教学为例[J].现代中小学教育，2017（6）：58-61.

    [4]张彩玲.浅谈基本化学实验技能教学的有效策略[J].化学教学，2013（1）：40-41.

    [5]中华人民共和国教育部.义务教育化学课程标准[S].北京：北京师范大学出版社，2011.

    [6]胡巢生.“氧气的实验室制取和性质”实验活动设计[J].教育与装备研究，2019（11）：26-29.