基于iPad设备辅助的高中“原电池”教学及反思

杨发丽++郑红艳

摘 要：随着信息技术的发展成熟，iPad以其优异的功能及海量的资源应用进入教学一线。北京师范大学硕士刘欢建构出七种基于移动设备的中学化学教学模式[1]，以此为理论依据，作者将其中4种教学模式“基于远程数据采集功能的及时反馈教学模式、基于移动终端交互式特点的有效互动教学模式、基于生动界面体验的教学模式、基于视频记录的实验教学模式” 在“原电池”教学实践中进行深度应用，并进行了教学反思和设想。

关键词：智能终端；iPad；原电池；教学模式

中图分类号：G434 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2017）10-0034-04

随着互联网技术的发展和成熟，各种移动终端设备及应用的开发，在教育领域运用网络信息技术和移动终端设备，培养学生面对未来信息世界应有的能力与素养[2]，是促进教育的全面改革，适应信息化社会的必然要求。近年来，基于平板电脑等移动终端的电子书包给中小学课堂带来了全新的技术体验，其中iPad以其优异的功能特性及海量的资源应用在众多移动终端中脱颖而出[3]，以不可逆转之势进入教育的一线阵地。自2010年iPad问世以来，iPad教育项目在美国、加拿大、澳大利亚等国迅速发展，并已成效显著[4]。国内一些经济较发达的城市，如深圳、北京、上海、南京等，部分地区和学校开始尝试将iPad引入课堂教学，进行了大量的教学实践。笔者在中国知网上以“iPad教学”为关键词进行检索，共获得302条结果，可见相关研究仍相对匮乏。其中针对化学学科，开展iPad教学的理论和案例研究论文仅有3篇。作为一线教师，笔者将iPad设备引入高二年级 “原电池”（选修4模块）课堂教学，进行了实践探索，并将其作为案例进行思考和整理，以期丰富iPad教学研究素材。

一、理论依据

北京师范大学硕士刘欢在其硕士论文[1]中建构出七种基于移动设备的中学化学教学模式，分别是：基于远程数据采集功能的及时反饋教学模式、基于移动终端交互式特点的有效互动教学模式、基于生动界面体验的教学模式、基于网络检索的信息教学模式、基于视频记录的实验教学模式、基于动画模拟的教学模式架构宏微观的桥梁和基于富媒体教学软件的翻转课堂模式。以此为理论依据，笔者选定iPad作为辅助教学的移动设备，进行设计并实施了“原电池”教学。

二、教学实施

1.教学主要流程

笔者借鉴了同行的优秀教学设计，并以“七种基于移动设备的中学化学教学模式”为理论基础，进行了化学反应原理模块“原电池”的教学设计，将iPad设备引入课堂，展开教学（重要教学环节和iPad设备辅助情况见表1）。

2.各种教学模式的具体应用

根据教学内容特点，本节课主要应用了上述教学模式中的4种进行课堂教学。

（1）基于生动界面体验的教学模式的具体应用

iPad拥有轻薄的机身和灵敏的多点触控屏幕，集视觉、触觉、听觉等多感官体验于一身，给学生前所未有的学习体验[5]，界面色彩鲜明，可用手指直接进行触屏操作，不同手势实现不同的功能，如单指点击和滑动，两指进行放大、缩小等，可听声音，看视频，实现生动的界面体验。本节课主要应用iBooks、Keynote和iTeach三款App开展教学。

iBooks以其富媒体性能，可以在文字编辑基础上，将图片、音频、视频、Keynote课件、自测题、弹出项等插入，形成多元素、互动性强的生动“书本”。在上课前，教师提前设计并制作好本节课的iBooks文件，并推送到学生端iPad上，作为“学案”。这份学案除了可读文本以外，包括了可写、可听、可看的插件和素材。

当学生需要书写电极反应式时，点击“画图板”图标（通过iBooks Author中的widget插入），屏幕上即弹出一块“黑板”，有不同粗细、颜色的笔供学生选择，用手指在“黑板”上即可直接书写电极反应式并保存。

当学生需要动手设计原电池装置时，点击相应图标（用软件“Bookry”编辑完成，再插入），即弹出界面：左侧边栏中有多种电极材料、不同电解质溶液、导线，学生直接用手指点击，即出现在屏幕上，再通过拖拽，摆放在合适的位置，完成原电池装置的设计。

当学生需要观看实验视频时，点击相应图标，即可观看，与幻灯片辅助的教学相比，学生能够看到更清晰的画面，观察到清楚的实验现象。

在苹果系统中，Keynote功能类似于PPT，制作出的课件具有鲜艳的色彩，酷炫的动画效果，十分精美。本节课需用演示文稿进行教学，在教师端，将编辑好的Keynote文件插入iBooks，使整节课主要内容依托一本电子书即可完成，不需要来回切换软件，保证了教学的连贯性。

iTeach是一个互动教学平台。本节课主要将其用于课堂反馈环节，将练习题直接推送到学生端iPad上，让学生能够看到清晰的界面。

总之，在iPad的辅助下，学生可以感受更清晰、生动的界面，读、写、听、看、练都比传统教学更加新颖和有趣。

（2）基于移动终端交互式特点的有效互动教学模式的具体应用

iPad具有强大的交互式功能，支持丰富多样的人机交互，各个终端（学生端、教师端）之间的交互。在这一设备的支持下，课堂互动形式更加丰富，互动方式更加便捷，更易实现课堂高效互动。

本节课围绕着Zn-CuSO4、Fe3+-I-两个原电池的原理、装置设计展开，需要让学生书写电极反应式，设计原电池装置。笔者选择了合适的软件，将“画图板”用于书写电极反应式，提前编辑好“Bookry”弹出项，让学生用“拖拽”的方式完成原电池装置的设计。当学生完成书写和设计之后，只需要轻点AirPlay图标，利用无线投影功能，让学生端的iPad屏幕通过无线网络传输到Apple TV上，大屏幕呈现，轻松实现成果展示，交流互动。传统教学中，学生在纸上书写、作图，再用实物投影仪展示，需要学生离开座位，走上讲台，切换电脑和实物投影，调节焦距等一系列操作，才能得到效果并不十分理想的图像。相比之下，有iPad辅助的教学，人机互动的形式更加新颖和有趣，分享、展示、交流学习成果更加方便、快捷、高效，且学生互动后的成果（电极反应式和装置图）可以直接保存于iBooks文件中，用于回顾复习。

（3）基于视频记录的实验教学模式的具体应用

iPad具有拍照、截屏、摄像等功能，且轻巧，便于携带，在实验教学中用于实验现象的记录、观察和描述，产生了传统教学中难以实现的效果。

耗时较长、药品有毒、操作难度大、反应过于剧烈等不便于学生亲自动手的实验，可以用iPad录成视频，让学生在iPad上观看，本节课上两个环节采取了这种方式。其一，通过观察Zn-CuSO4单液原电池工作一段时间后的产生的“异常”现象：锌片上析出红色固体，烧杯中溶液的温度升高，制造认知冲突，提出新问题，将学生引入下一环节。其二，通过观察Zn-CuSO4双液原电池工作一段时间后的现象，并与单液原电池做对比，思考双液原电池的优点。两个实验现象的观察，均需要等待10-15分钟，教师在备课过程中用iPad将实验过程录成视频，把等待过程进行修剪，插入“10分钟后”的文字提示，精炼成3分钟以内的视频文件，让学生课上观看，极大地提高了课堂效率。学生人手一部iPad，根据自己的需要，视频可快进、慢放、暂停、重复播放，认为重要的现象可以截屏保存。在“对比”部分，还出现了这样的互动：同桌两名学生，一个翻回“Zn-CuSO4单液原电池”实验视频，另一个学生打开“Zn-CuSO4双液原电池”视频，两个iPad放在一起，现象的差异一目了然。

实验现象的观察和描述是高中化学教学中的一项重要内容，有iPad辅助的课堂上，学生实验现象的记录可以用录像的方式实现，借助视频，现象的描述也变得容易且生动。在完成了以2Fe3+ + 2I- = 2Fe2+ + I2为核心反应设计原电池装置后，学生进行实验验证装置的可行性。学生用iPad把实验过程录成视频，并借助AirPlay无线投影功能，将重要的实验现象展示在大屏幕上，边播放视频，边描述实验现象，与同学和教师充分交流和讨论。

（4）基于远程数据采集功能的及时反馈教学模式的具体应用

教学过程具有生成性，要求教师掌握学生的实时学习状态，例如，某个问题学生会如何理解，是否存在错误概念，概念出错的症结在哪儿……只有掌握了这些情况，并有针对性地展开后续教学，才能提高课堂的实效。这些“实时学习状态”就是保障高效课堂的重要数据。在传统课堂上，教师常常通过课堂提问，或者在学生随堂练习过程中查看学生的答题情况等方式进行“数据采集”，获得反馈。但这些方式通常只能覆盖少部分学生，且不能做到精准和量化。将iPad引入课堂，其强大的远程数据采集功能发挥了巨大优势。

本节课主要在课堂反馈环节，借助iTeach平台实现了远程数据采集，让教师可以即时诊断、评测和反馈。在该环节，学生需要完成三道练习题，检验本节课的学习效果。教师登录iTeach平台，学生进入“我的课堂”，教师就可以对学生的学习进行管理，从教师端向学生发送习题，学生回答后提交，教师实时关注学生的提交情况和答题情况，并通过系统即时进行数据统计。练习包括两道选择题（考查原电池的基本构成要素和工作原理）和一道填空题（考查双液原电池装置的设计）。选择题部分，学生只需提交相應的选项即可。待所有学生完成提交之后，教师端系统在两秒钟之内即完成统计，生成图表，正答率，错误率，某某同学误选某个选项等一目了然。再针对误选，开展师生、生生讨论，有效帮助误选的学生快速纠正错误认识。填空题部分，学生在题目（预先处理成图片形式）上“手写”答案，然后保存、提交，教师端收到以后，快速浏览学生的答案，并选择具有代表性的答案展示于大屏幕上，进行讨论。

这样的教学，更便于教师关注学生，获得准确、量化的数据，提高教学的实效。

三、反思与设想

本节课通过人与iPad的交互实现了人机互动，学生端和教师端的交互将成果展示分享，实现了师生、生生互动，效果很好。iPad具有强大交互式功能，也可以支持学生端之间的交互，例如Wiki协作分享平台可以轻松实现协作与沟通[5]。课堂教学中，某些有难度的问题，需要留给学生时间，通过相互讨论来完成，例如本节课中的问题“为何生活中通常将电池装置设计为‘双液结构？”学生通过观察、对比单、双液原电池的实验现象，展开讨论，由于座位的限制，学生只能与旁边的同学进行讨论，若是借助Wiki协作分享平台，学生将不受座位的限制，在平台上通过分享语音、文字、图片等形式交换信息与交流想法，顺畅地讨论，让思维碰撞出火花，产生意想不到的效果。

课堂上让学生做笔记的重要性是不言而喻的。本节课对学生如何做笔记，备课时并未进行新的思考和设计，课堂上学生按照传统模式，在笔记本上动笔做笔记。是否有更优方案呢？笔者了解到一款软件：DocAS[5]，可以实时进行手写记录笔记，必要时进行录音，课上没听懂的部分，课下可以重复播放，更利于满足学习的个性化需要。

可以设想一下，有了这些软件的支持，教学可以实现无纸化，教材由出版社开发制作成电子书，学案、教学课件、练习题由教师在备课过程中设计、准备，并同步到学生端iPad上，课堂上学生实时做笔记，并保存成文件，下课后，学生将iPad带回家，在iPad上完成当天的巩固练习并提交，教师在教师端进行反馈与评价。学生上学再也不用背上沉重的书包，只需带上iPad，随时、随地轻松学习。

但是，目前在国内，这些都只是设想，现在国内开展iPad等智能终端辅助教学的研究并未大规模、持续性地展开，只是以试点的形式开展，教师们只是选取某些课时，对智能终端辅助教学进行尝试，下课以后，iPad及其内部的学习资料只能留在数字化教室，学生并不能带走，这让大部分研究都停留在探索和尝试的层面上。

参考文献：

[1]刘欢.基于移动设备的中学化学教学模式建构及实践研究[D].北京师范大学，2015.

[2]张剑，陈耘光.浅谈运用iPad在教学中的应用——以初中化学课堂为例[A].计算机与教育：实践、创新、未来——全国计算机辅助教育学会第十六届学术年会论文集[C].2014.

[3]周小清.国外iPad教育应用项目的案例探究[J].教育信息技术，2014，（10）：49-51.

[4]郁晓华.美国iPad项目及其对中国电子书包的启示[J] .开放教育研究，2014，20（2）：46-55.

[5]胡秋萍，夏长胜.平板数字化教学指导手册[M].北京：北京师范大学出版社，2013.

（编辑：郭桂真）