【《混合式学习环境下高中化学虚拟实验教学实践案例设计》8600字（论文）】

混合式学习环境下高中化学虚拟实验教学实践案例设计目录TOC\o"1-3"\h\u18905混合式学习环境下高中化学虚拟实验教学实践案例设计 1317341.1教学准备 144061.1.1教学内容与学习者分析 1119371.1.2教学目标与重难点 2243371.1.3教学策略 248921.2教学活动 2185801.2.1课前准备 236621.2.2具体实施阶段 2148271.3教学评价 10294781.3.1线上评价 10153421.3.2线下评价 111.1教学准备1.1.1教学内容与学习者分析本论文选用的教材是人教版教材化学（必修1）中的第四章第二节的内容“氯气的实验制取方法”，本节课为第四章的重难点。本节要求学生课前利用UMU互动平台完成教师布置的预习任务，课上在线上NOBOOK化学虚拟实验室中进行对氯气的实验室制法的操作，更加深入地的化学知识。学生在之前的课程中已经学习过氯气工业制取的方法，本节课的课程目标是“氯气的实验制法”，通过动手实践，加深对知识的理解，开展学生为主体，教师为辅的让学生自主探讨的混合式教学活动。因为“氯气实验室制法”这一实验虽然不是易燃易爆性实验，但在实验中会有污染性有毒性气体产生，操作不当会对学生身体产生危害，所以教师一般不组织学生统一进行该教学内容的实践。而“氯气的实验室制法”在化学实验中为重点实验项目，所以采用在NB虚拟实验室进行化学实验操作，既可以满足教学实践要求，又能避免实验危险，亦能节约药品资源，同时也可让学生亲自动手参与实验观察实验现象，培养学生合作学习、自主性探究、独立思考解决问题的能力。教师的教学对象是刚刚步入高中的高一学生，本次课程的教学对象其所有的高中知识都是重新起步，所以可以更多的培养其对化学实验的热情，且这一年段的学生精力旺盛，动手能力较强，对互联网教育充满好奇，学生对多媒体教学及线上教学软件有着一定的基础，所以使用混合式学习更有助于培养学生对于化学实验的兴趣，且不会因为软件操作有一定难度而影响教学进度。1.1.2教学目标与重难点本节课的学习目标是让学生们掌握实验室制取纯净氯气的反应原理，并学会如何选择氯气制取的实验发生、净化、收集、尾气吸收装置。本节课的难点是确定氯气实验室制取的反应原理方程式以及在NOBOOK虚拟实验进行实验装置的选择和完成实验操作。1.1.3教学策略为完成教学任务，突破本节课知识重难点，本课将采用混合式学习方法，让学生线上通过UMU互动平台和NB虚拟实验室自主学习和小组讨论以及课堂教师线下辅助指导的教学策略来进行学习。1.2教学活动1.2.1课前准备在运用混合式学习环境下高中化学虚拟实验教学授课前，教师首先熟练操作平台，以及设计如何利用平台开展教学活动，并向学生介绍新型的学习方式，教会学生如何使用虚拟实验室和UMU互动平台，如何利用平台在课上课下进行知识巩固学习。其次教师在UMU互动平台创建班级，学生们通过扫描二维码加入班级群中，教学生如何在群中把群昵称改成自己的名字，并在群中推送微信公众平台，请学生们关注。图5-3课前进入UMU平台学生名1.2.2具体实施阶段1.氯气的实验室制取方法课前教学活动教师针对教材进行分析，明确教学目标、教学重难点，进行氯气实验室制取方法的教学设计，详细设计教学环节，制作氯气实验室制取方法的教学资源，并制定有关本节课实验的预习材料，以及NB虚拟实验室如何使用的教学资源且推送到UMU互动平台，布置任务让学生自主复习通过UMU互动平台，最后根据学生的预习情况反馈，及时调整、完善教学计划。学生通过预习材料，了解本节课的实验内容，完成氯气实验室制取方法的预习任务。UMU平台回复“完成”，及时反馈预习问题。图5-4氯气实验室制法课前教学活动图5-5氯气实验制法课前预习材料1.氯气的实验室制取方法课中教学活动本文的教学实践中课堂教学的师生教学活动总共分为6个环节，其中环节2、3、4三个教学活动中应用到了教育学理论中的建构主义学习理论、情境认知主义学习理论以及杜威的“从做中学”思想。教师的启发式、诱导式教学，让学生分组自主探究，学生思考过后，教师再指出其中存在不足以及修改意见，符合建构主义学习理论学习思想，本次课程中教师在传授“氯气的实验室制法”时，并非一味的灌输学习实验的制取原理以及具体操作流程，而是有教师一步步启发学生，学生合作自主探究得到的实验经验，在本次教学中，学习者所处的特定情境下在教师设定的UMU互动平台以及NOBOOK虚拟实验室，借助教师和同学帮助，利用教师提供的学习资料，符合建构主义学习理论学习理念，其中学习者在获得实验结果的探索过程是极为重要的。NOBOOK虚拟实验室所创建的情境实验环境符合情景学习理论，学生在教师提供的NOBOOK虚拟实验室中进行层层的学习流程和实验操作，这一教学环节贴合杜威的“从做中学”教育思想。课堂教学的整个教学流程设计是符合本文主题混合式学习教学方式。（1）创设情境、导入问题组织学生在UMU互动平台签到，设置问题，例如：“你的姓名？”以及本节课的课程主题选择题，让学生回答本节课的实验内容。完成以上步骤后教师进行课前导入，教师抛出问题“同学们，回顾一下以往的课程有关氯气的性质都有哪些？”并为其展示氯气的工业制法，教师展示的方程式如：2NaCl＋2H2O=通电=H2↑＋Cl2↑＋2NaOH。引出本节课教学教学主题，启发式教学，让学生思考氯气的实验室制取方法。并将进入UMU互动平“氯气实验室制法”课堂中的25名同学分为五组，每5名同学一组，选出每组组长，由组长展示教师布置的任务结果。（2）任务1：学生分组讨论反应原理通过以上展示的氯气的工业制法，教师要引导、启发学生进一步深入思考并讨论出氯气的实验室制法这一实验中所需要的化学实验药品，并在UMU互动平台布置小组任务，学生组内讨论实验原理以及在NOBOOK虚拟实验室中找到所需实验药品，若组内的成员有不同见解，小组内先进行意见讨论，若仍不能达成一致，组长保留组员意见，向每个小组分别公开展示，进行组间互评讨论，最后教师点评五组的展示结果，指出其中不足并给予适当的修改意见。（3）任务2：小组讨论氯气制取的发生、除杂、收集装置教师启发、引导学生回顾O2、H2的发生装置以及实验原理，从而让学生确定氯气的制取的发生、除杂、收集装置。教师在利用混合式学习环境下高中化学虚拟实验教学进行“氯气实验室制法”的教学实践时，首要任务是对本节课的实验原理、方法、重难点等相关方面进行详细的讲解说明，设计教学策略，帮助学生理解实验，杜绝概念、知识含糊不清的情况，提高实验的成功率。以免学生在实践操作中对实验原理理解不深，导致实验流程模糊不清，以至于学生最后实验失败或实验现象不理想的情况发生。任务3：在NB虚拟实验室进行实验操作教师进入NB虚拟实验室进行仪器操作方法演示，让学生能够了解在虚拟实验室中如何提取药品，如何选取使用仪器，以便学生在自主进行实验操作时能够顺利完成。如图5-6所示，教师在虚拟实验室提取实验仪器，如下图5-7所示教师在虚拟实验进行完整的“氯气实验室制法”的操作流程，以便学生在亲自操作时作为参考，保证学生操作的规范性。图5-6教师提取仪器演示图5-7教师实验演示图让已经分组的25名同学小组协作在NB虚拟实验室进行操作，完成小组内评，组间互评，教师线下辅助指导学生在NOBOOK虚拟实验室中的实验操作，记录学生实验操作中的问题，是由于软件不熟练还是因为实验理解不透彻。学生进行虚拟实验操作时，教师在课堂实验中线下的辅助指导是不可或缺的。在进行混合式学习虚拟实验教学实践时，由于本节课是NB虚拟实验和UMU互动平台同时第一次应用于高中化学实验课堂，避免学生由于软件操作不熟练、教师回复问题不及时而造成实验失败，耽误课堂时间，影响教学进度，亦或是在没有教师及时指导的情况下，学生出现多种不可预知的状况，教师要确保自己可以时刻观察每组学生的实验进度并对每组同学在实验中遇到的问题及时加以辅导，在学生能够顺利地完成本节课教学目标后，教师可以为一些学习能力较好的学生附加额外的学习任务，符合“因材施教”理念在教育教学中的体现。（5）当5组学生全部完成实验操作后，教师再次帮助学生进行知识梳理，加强记忆，并对学生的实验操作进行评价，将学生在之前操作中遇到的问题进行归纳总结，使学生实验步骤原理清晰，给予学生反复刺激对学生进行知识构建。（6）要求学生将课上完整的实验操作流程进行录屏并上传，了解学生对本节课知识的掌握情况，并进行总结与反思。图5-8氯气实验室制法课中教学活动3.氯气的实验室制取方法课后教学活动教师在UMU互动平台布置课后任务，让学生将本节课的实验内容课下在虚拟实验室反复练习操作，以达到巩固复习，加深印象，反复刺激记忆。布置扩展思考问题让学生分小组在线讨论，例如：干燥的氯气有漂白性么？氯水是否具有漂白性？如何验证氯气、氯水是否有漂白性？具体的实验验证流程以及操作装置。课下教师总结反思本节课的教学流程具体存在哪些不足以及在日后的教学中应该如何改正。图5-9氯气实验室制法课后教学活动通过课后扩展思维的问题布置，如何验证氯气是否具有漂白性，25名同学在UMU互动平台提交了有关氯气漂白性验证的实验操作视频，25名同学在NB虚拟实验室统一选用的实验仪器有：玻璃片、布条。实验药品：干燥的氯气。实验步骤：将有色布条放入盛有氯气的集气瓶中，观察实验现象。实验现象：布条不褪色。实验结论：实验现象为红色布条并没有在氯气中褪色，从而得出干燥的氯气并没有漂白性。如图5-10和图5-11所示，为25名同学大致的实验前后对比效果图。图5-10氯气漂白性验证（1）图5-11氯气漂白性验证（2）有关氯水是否具有漂白性的验证，同学们在NB虚拟实验找到了实验器材，如下图5-12所示，实验仪器分别为：布条，集气瓶，胶头滴管，实验药品：氯水。实验步骤：将布条放入集气瓶中，然后向其中滴加氯水，观察实验现象。实验现象为红色布条逐渐褪色。实验结论：氯水中的次氯酸具有强氧化性，因而能漂白某些物质。如图5-12和图5-13所示，为实验前后对比效果图。图5-12氯水漂白性验证（1）图5-13氯水漂白性验证（2）1.3教学评价1.3.1线上评价根据线上评价量表对学生进行线上评价，本次上课人数共25人，在课前学习环节中，UMU平台在线完成签到人数为25人，预习任务的作答人数为25人，学生知识掌握情况的作答人数为25人，以上数据显示表示全体学生都完成了课前自主学习内容。在课堂教师教学中，组间同学线下积极参与实验，组长通过UMU平台及时反应小组同学在实验中遇到的问题，与教师、组外的同学实时沟通，解决问题，提高实验的成功率。课后的巩固学习中教师在互动平台发布了问题讨论，数据统计中显示，有25人参与了课后讨论，学生积极在UMU互动平台教师在UMU互动平台接收学生的课后实验视频，本次参与授课的25名学生均能够准确理解实验的。且课后在互动平台能够积极参加扩展问题的互动，提出自己的想法，大胆地进行实验设想，最后得出正确的实验结论。综合学生课前和课后学习情况可知，从数据显示在线学习参与度高，学生在学习中积极参与教学活动，对线上学习的学习热情高，并且按时完成学习任务，在学习过程中表现良好，可以针对学习过程中存在的问题进行总结，并及时反馈给教师。1.3.2线下评价1.过程性评价基于第4章教学评价量表的设计，通过课上教师与学生的行为进行过程性评价，如表1.1所示。表1.1评价过程教师行为学生行为评价标准情境导入、提出问题学生积极参与、主动回答师生能在线下积极互动布置任务、讲解原理、操作演示、线下辅助指导实验操作、针对性解答跟学尝试、组内互助、组间互动、组长及时反应问题学生：协作探究、独立实验、组长及时向教师反映问题与实验进度教师：线上线下实时互动为学生构建逻辑思维、重新梳理知识提出疑问，接受指导并反复记忆25位同学都能够独立完成实验2.总结性评价教师在UMU互动平台接收学生的课后实验视频，本次参与授课的25名学生均能够准确理解实验的反应原理。3.教学实践效果分析调查问卷中的学生教学实践效果调查问卷设计主要针对学生的新授课方式的接受度、新授课方式的帮助度、新授课方式的期望度、新授课方式的优势四个维度设计的。问卷设计中有11道单选题，2道多选题。本调查问卷的1-4题是为学生对于新授课方式的接受度设置的，5-7题是为学生对新授课方式对学习的帮助度设置的，8-11题是针对学生对学习方式变化预期设置的。12-13题是学生学习困难原因方面调查的，选择题有四个选项或者是否的选择，调查对象根据自身的实际情况进行选择。设计混合式学习环境下高中化学虚拟实验效果调查问卷学生版，网上发放给参加混合式学习虚拟实验课堂实践的25名学生，通过问卷星设计有关混合式学习环境下高中化学虚拟教学的效果分析，了解到学生对混合式学习环境下高中化学虚拟实验的教学的认可度，教师的效果评价访谈的方式获取。表1.2学生教学效果问卷维度设计学生的实践效果维度调查项目题号题数维度一新授课方式接受度1.2.3.44维度二新授课方式帮助度1.6.73维度三新授课方式的期望度8.9.10.114维度四新授课方式的优势12.1321.学生学习效果统计分析针对混合式学习上课实践教学的25同学，通过问卷统计可知，68%的学生表示非常喜欢现在混合式学习与虚拟实验相结合的化学实验课的授课方式，24%的学生喜欢现在的化学实验课。8%的学生表示对于此种授课方式认可程度一般，没有学生不喜欢。68%的学生表示对此种上课方式非常满意，28%表示满意此种授课方式，4%的学生表示此种授课方式一般，没有学生表示对此种上课方式不满意。72%的学生在利用UMU互动平台和NB虚拟实验室上化学实验课时会非常积极参与其中，24%的学生表示会积极参与其中，4%的学生认为对于授课方式的改变持无所谓态度。72%的学生认为NB虚拟实验室人性化，非常容易操作，16%的学生认为NB虚拟实验人性化，较易操作，12%的学生对于NB虚拟实验平台的体验是可以接受，但仍需要改进。针对以上混合式学习高中化学虚拟实验效果分析得知，学生对于实验课使用NB虚拟实验室持有较高的认可度，转变了以往对化学实验课枯燥、无聊的态度，UMU互动平台的使用促进了师生、生生的实时互动，增进了学生的课上互动，益于学生合作探究互助学习。表1.3新授课方式的接受度题目选项人数百分比1.你喜欢现在的授课方式么？A非常喜欢B比较喜欢C一般喜欢D不喜欢1762068%24%8%0%2.对混合式学习环境下高中虚拟实验化学实验上课方式满意吗？A非常满意B比较满意C一般满意D不满意1771068%28%4%0%3.在利用UMU互动平台和虚拟实验室上化学实验课程时，你会积极参与其中吗？A非常积极B比较积极C一般D不积极1861072%24%4%0%4.NOBOOK虚拟实验平台的操作体验怎样？A人性化，非常以操作B人性化，较易操作C可以接受，需要改进D不方便，不易操作1843072%16%12%0%由此可见目前高中学生对于软件的学习和操作能力很强，本次教学实践后25名同学中64%的学生是能够非常明确本节课的教学内容，32%的学生能够明确本节课的实验原理和实验目的，4%的学生表示对于本节课学习的知识有些模糊。学生在使用过NB虚拟实验台后72%的学生认为使用虚拟实验平台对自己实验操作技能是非常有帮助的，20%的学生认为有帮助，8%的学生表示一般，没有学生认为虚拟实验平台对于自己提升实验操作技能是没有帮助的。80%学生认为此种学习方式能够提高自己的自主学习能力，16%的学生是认为这种教学方式对于自己提高自身自主学习能力一般，4%的学生对此种教学方法是否能提高自己自主学习能力并不确定，据以上数据表明本节课授课后，此种授课方式能够帮学生更加明确实验原理，提升操作能力，有助于学生主动学习，益于学生对于学习化学的情感态度的增加。表1.4新授课方式的帮助度题目选项人数百分比1.上完这节实验课,你是否明确该节课的实验原理和实验目的？A非常明确B明确C比较模糊D不明确1681064%32%4%0%6.你觉得使用虚拟实验平台对自己的实验操作技能有帮助吗？A非常有帮助B比较有帮助C一般有帮助D没有帮助1852072%20%8%0%7.你觉得这种学习方式能提高你的自主学习能力吗？A能B一般C不确定D不能2041080%16%4%0%此次授课后68%的学生是非常愿意教师继续使用这种方式授课的，28%的学生愿意接受此种方式授课，4%的学生对于实验教学方式的改变持无所谓的态度。本次授课的25名学生都认为NB虚拟实验室可以解决一些高危化学实验无法实际操作的问题。100%的学生认为解决了一些危险性较高实验，在课堂上无法操作演示的问题(例如氯气的实验室制法)。80%的学生认为此种授课方式是可以提高化学知识的，16%的学生感觉此种授课方式对学习化学知识的效果一般，4%的学生不确定这种教学方式能否帮助自己提高化学知识，40%的学生是只喜欢进行上机操作实验，52%则喜欢上机操作加教师指导。NB虚拟实验平台中的化学实验工具使用灵活性强，且教学中教师在线下实时辅助指导，学生在实验操作大大减少了软件操作不熟练的障碍，课堂重点仍是化学知识的传授，NB虚拟实验室起到了很好地辅助作用，并没有喧宾夺主，使虚拟软件的学习使用成为课堂的主流任务，NB虚拟实验室在课堂的地位仍旧是辅助化学实验教学。表1.5新授课方式的期望度题目选项人数百分比8.你希望以后的实验课继续使用混合式学习环境下虚拟实验的方式学习吗？A非常希望B比较希望C一般D不希望1771068%28%12%0%9.是否解决了一些危险性较高实验，在课堂上无法操作演示的问题(例如氯气的实验室制法)？A是B否250100%0%10.你觉得这种学习方式能提高化学知识吗？A能B一般C不确定D不能1852072%20%8%0%11.你比较喜欢在电脑上操作实验还是去实验室操作实验？A电脑上机操作B实验室操作C线上操作加教师线下指导D无所谓10213040%8%52%0%NB虚拟实验室为高危实验在课堂演示操作创造了有利条件，避免了学生实验实际操作过程中的危险性，避免了药品资源浪费，同时虚拟实验可反复操作的优势，让学生的化学实验学习贯穿课上课下，课后也能够做到温故而知新。NB虚拟实验打破时间空间限制，不受场地限制，学生在有硬件设施的条件下课随时随地的进行实验操作，相较于传统实验方法实验条件简便，学生在NB虚拟实验中观察实验现象也较为明显，课堂生动有趣，激发了学生学习知识的积极性，自主探究的主动性。通过本节课“氯气实验制法”的教学，证明利用NB虚拟实验室进行化学实验教学是可以有效地解决一直以来吉林市某高中学校高危实验无法在课堂演示操作的问题，将虚拟室应用于高中化学实验教学中很好地解决了以上笔者表述的问题，将信息化教学与化学学科深度融合，完美的体现了“绿色化学”的理念。在传统实验教学中，即使学生对于化学实验表示出了较高的热情，但由于危险类实验给学生带来的危害性，使得在化学实验教学中束手束脚，教师不能让学生放心大胆的操作。虚拟实验能够从根本上杜绝易燃易爆、有危害气体产生此等高危实验带来的安全隐患，并且能给学生提供高度仿真还的实验环境。高效、快速地完成真实实验教学任务以及所需教学效果。既克服了学生对化学危险实验的恐惧，又培养了学生对化学课程的兴趣。图5-14NB虚拟实验室的优势混合式学习环境下高中化学虚拟实验教学的应用相较于传统高中化学实验课堂，通过学生的问卷反应表明，此种教学模式对学生知识的理解更为透彻，也使学生在课上学习化学知识更为轻松、有趣，是化学实验内容更为生动，一些同学认为此种授课方式相较于传统课堂还具备其他的优势。虚拟实验既可以在线上教学中占据主要地位，也可在传统的实验课堂教学中扮演一个辅助“角色”。图5-15NB教学设计优势教师的教学效果分析通过对教师使用混合式学习环境下高中化学虚拟实验教学的访谈得知，教师对于此种上课方式较为认可，认为可以一定程度上提高学生的学习效果，此种授课方式更能吸引学生的注意力，能够