高中化学SPOC教学模式的实践——以“二氧化氮的性质”教学为例

吉林师范大学化学学院(136000) 王秀艳 于 淼

1 问题的提出

《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020)年》和《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)》等文件的发布明确了教育信息化任务目标，在这之后，教育部于2016年6月发布了《教育信息化“十三五”规划》，旨在全面推进教育信息化工作。由此可见我国对于教育信息化的建设高度重视，旨在建成“人人皆学，处处能学，时时可学”的与国家教育现代化发展目标相适应的教育信息化体系。信息时代的到来，很大程度上改变着教师的教学方式和学生的学习方式，传统课堂的教学模式受到了很大冲击，从而导致了混合式教学模式的出现，进而产生了移动学习、MOOC、SPOC、翻转课堂、微课等新的教学模式。而MOOC因其具有在线化、开放化、个性化等优点而深受广大学习者的喜爱。然而在MOOC发展过程中呈现出很多弊端，如在线人数多、管理困难、学习通过率低、缺乏有效的师生互动等。种种弊端在很大程度上可能与MOOC的大规模访问、不限身份、完全在线教学等特性有关。实践表明，纵然MOOC具有传统教学无法比拟的优势，但它仍然不能抹杀面授课程的独特价值，只有将两者的优势结合起来，弥补双方不足，才能获得持久的生命力。

SPOC(Small Private Online Course)是一种小规模限制性在线课程，比MOOC更精致、更小众，既融合了大规模在线开放课程的优点，同时也能弥补传统课堂教学的不足，将两者有机的结合在一起。因其具有小规模、限制性、线上线下相结合等特点，使师生间的互动性加强，学生学习时间更自由，提高了学习质量与效果。本文采用这种小规模在线授课与传统课堂相结合的混合式教学模式——SPOC教学模式，用以充分发挥在线课程和课堂面授各自的优势，提高学生的自主学习能力，促进师生间的互动交流，更好地提升教学效果。

SPOC教学模式将学生在传统课堂中要学的知识和课外要做的功课分解为线上自学和课堂教学两部分。对教师而言通过后台数据可以全面监测学生在各个环节的详细学习过程，通过线上学生观看教学视频的次数、测试结果、讨论情况等有针对性的进行讲解，并针对学生的问题提供个性化指导，更好地发挥了教师教学的主体性，丰富了教师教学的多样性；对于学生而言，不仅给予学生自由选择学习时间、自定学习步调来满足学习需求的权利，为学生提供了个性化的学习模式。由此看出，实现SPOC教学模式下学习，使教和学都变的更灵活、更丰富，促进了教育信息化与教学的深度融合。

2 SPOC模式下教与学的组织过程

2.1 教学分析

“二氧化氮的性质”是人教版必修一的内容，在这节课的教学目标上，首先是化学知识的学习，使学生掌握二氧化氮的物理性质、化学性质以及与H2O反应的实验探究；其次是核心素养的培养，包括对物质性质进行归纳总结的训练，对酸雨的形成与防治的认识，对空气污染原因的分析，学生环保意识的培养与提升等，同时兼顾创新能力的培养。

中学化学教学常常受实验条件和学时的限制，很多实验难以有效开展。而NO2、NO都是有毒气体，不适合在课堂上做演示实验。另外NO2与水反应以及NO与O2的反应过程都很快，实验现象转瞬即逝，不易观察。故本文设计了微型化、一体化的实验装置对二氧化氮的制备及性质实验进行了改进创新，改进后的装置药品用量少，实验现象明显，制备出来的二氧化氮被用作下一步的性质实验，整个过程无药品浪费，装置密封无有毒气体泄漏，并且教师在有通风设备的实验室进行实验并制作成微视频，再加工设计成微课，上传至平台，短暂的实验现象部分都设计成了慢动作镜头，每一步的实验操作设计了启发式的问题，引导学生通过化学实验的独特魅力学习二氧化氮的制备及性质实验。

2.2 教学组织过程

在高中化学SPOC教学模式下，将教学过程分为线上课前学习、线下课内学习以及课后复习3个阶段。

由于SPOC教学需要有一个适应度，本文是第一次在学生中使用翻转课堂教学法，注重知识传递方式的循序渐进，让学生易于接受从而喜欢上这种教学模式。故对课前资料视频中的图片、文字进行美化设计，实验微视频的讲解通过多个设问进行启发式教学，测验题相对比较简单，达到吸引学生的兴趣、衔接新旧知识的目的。课后教师做好信息反馈工作，实现教学相长。具体教学过程如图1所示。

3 SPOC教学模式下二氧化氮的性质教学实践

3.1 线上课前学习

3.1.1 教师设计、开发教学资源

教师事先设计、开发、制作SPOC教学资源。此资源包括引课，二氧化氮与水反应的实验微型化设计及录制实验微视频，以及在线答疑、课前检测等内容。教师将教学资源上传到SPOC平台，并发布任务，使学生在课前完成自主学习。

3.1.2 学生线上课前观看微视频学习新知识

此环节包括2个教学视频以及测试题，教学视频包括本节课的引课即我们身边的二氧化氮、二氧化氮的制备及其与水反应的实验探究，供学生学习之用；教学视频学习后完成测试题，测试题分为基础、提高与综合3个层次，步步深入为巩固知识以及查漏补缺之用。

(1)视频1：引课

教师采用PPT录屏方式，引课以“魔鬼谷”牧草茂盛为例，引导学生分析四季常青的原因，在讲解过程中配有相应的视频(视频中的图片见图2)。生动的语言、优美的图片、舒缓的音乐背景都能激发学生的学习兴趣。随后教师讲解雷雨发庄稼的原理(见图3)和光化学烟雾事件(见图4)。

在课程学习过程中抓住时机对学生进行情感和价值观的引导，使学生认识到化学在生活中的利弊，激起学生学习化学造福人类的决心。

(2)视频2：二氧化氮制备及性质实验探究

NO2与H2O反应的探究实验为本节的重难点。本次实验中涉及到实验室制取二氧化氮以及二氧化氮与水的反应。在实验装置的设计中，让学生直观的感受到实验现象，并准确得出结论，以尾气处理来培养学生的绿色环保化学意识。教师可以将自己的实验过程录制成视频，并在录制中边讲边实验，以利于学生的理解分析。

首先展示实验用品：分液漏斗、1只带有1个支管口的试管、细铜丝1束、1支注射器(去掉活塞)、1个气球、矿泉水瓶(上端扎有1个孔)、2个止水夹、导管若干、胶管若干、浓硝酸、氢氧化钠溶液、石蕊试液、水。然后连接实验仪器(注射器头较细，应用细铁丝将胶管紧密固定；导管与气球间也应用细铁丝固定)，完成实验装置见图5。

实验装置分为(a)(b)两部分，(a)部分用来制取二氧化氮气体，(b)部分与装有滴入石蕊试液的矿泉水瓶相连，即为(c)部分，用来探究二氧化氮与水的反应，实验前检查装置气密性，气密性良好则进行以下实验。

首先制取二氧化氮气体，打开实验装置中的活塞1和2，将细铜丝插入浓硝酸中，注意底部弯曲部分的铜丝完全进入液面中，立即产生红棕色气体，气体沿着导管充满注射器，此时立即关闭活塞1和2。

师：你观察到了什么现象？发生了什么反应？NO2是什么颜色的气体?跟空气比，NO2的密度大还是小?

然后将装置(a)(b)分开，将装置(b)与带有导管并扎有一个孔的矿泉水瓶相连，即为(c)装置，用于探究二氧化氮与水反应的实验。按住矿泉水瓶的小孔，用力挤压矿泉水瓶。

师：你观察到什么现象？为什么注射器水位会上升？水位上升的条件是什么？注射器内压力不同，为什么会产生压强差？二氧化氮溶于水后发生了什么现象？二氧化氮溶于水是只有物理过程呢？还是同时发生化学变化？滴入石蕊的水的颜色发生了什么变化？变为什么颜色？它与水结合生成什么物质？我们已经知道，二氧化氮与水结合会生成硝酸和一种气体，那这种气体是什么呢？

结论：二氧化氮易溶于水，在这个过程中发生了化学变化。

师：打开活塞1，你观察到什么现象？气体颜色发生了什么变化？这证明二氧化氮与水反应中生成的无色气体是什么？为什么通入空气后水位又再次上升？

最后，设置疑问，实验装置(a)中为什么注入NaOH溶液，它的用处是什么?留做分析题。

3.1.3 线上课前测验

在视频结束后设置难度不同的问题要求学生作答，检验学生学习的情况；并设置讨论环节，教师与学生之间、学生与学生之间都可以进行讨论，以增加师生之间的互动性和生生之间的合作与分享意识，SPOC教学模式下课前在线测试题见表1。

表1 SPOC教学模式下课前在线测试题

线上课前学习既可以提前发现学生的预习情况，教师在线上可以有针对性的进行讲解和互动，为课上的教学奠定良好的基础，又可以作为课上教学的重要补充及拓展性资源。

3.2 线下课上教学

教师首先对知识进行梳理，然后组织学生以小组为单位进行讨论交流，最后根据学生线上课前的反馈进行有针对性的讲解。

3.2.1 知识梳理，答疑解惑

雷雨发庄稼的化学原理比较简单，选代表汇报线上自学情况，以提问形式对知识进行梳理，让学生查漏补缺、答疑解惑，为学生营造一个轻松的学习氛围。

3.2.2 小组合作，实验探究

布置任务，小组间讨论完成后，分组阐述，教师总结。

(1)针对NaOH溶液的用处，让学生围绕这一问题进行讨论。

(2)针对NO2与H2O反应的水位上升问题，进行讨论。

3.2.3 重难点讲解

小组讨论题的第二题为本节的重难点，对水位上升情况，教师进行讲解。这个知识点的讲解以教师讲授为主，确保学生对知识点掌握牢固。

若将NO2看做是NO与O2反应的产物，再次将两个方程式叠加，可得到NO与O2的混合气体与水的反应。

线下课内教学在讲解知识的同时，可以强化学生对知识的理解记忆，联系生活中熟知的谚语“雨水发庄稼”，让学生思考与交流这个谚语中所涉及的反应方程式，这样可以将本节课学过的内容串联起来，并使学生感受到化学给人类生活带来的便利。最后结合现在大气污染问题引出环保知识，鼓励学生努力学习化学，积极利用化学做有益于社会的事，对学生进行正能量引导。

3.3 线上、线下课后复习

教师上传到平台上的素材可永久保存，学生可通过实验视频的回放，再次从化学实验的视角感受化学反应的原理和本质，SPOC平台为学生的个性化学习提供了契机。相比课堂提问来说，线上的交流给每一位学生提供了平等交流的机会，教师把共性问题公开回答，个别问题单独回答，私聊和公开两种方式，很好地实现了师生间的交流与互动。线上、线下结合的巩固复习给SPOC教学画上了完美的一笔。

4 小结

本文对二氧化氮的性质实验进行了创新设计并采用SPOC教学模式进行了教学实践，取得了良好的教学效果。改进后的实验培养了学生的思维能力、动手能力以及实践创新能力。学生反馈采用SPOC教学模式使得新知识的学习变得容易了，知识点记得牢固了，教师精心的设计得到了回报。教育信息化时代的到来促使教师的教学方式和学生的学习方式均发生了转变，SPOC教学模式更好地体现了学生学习的主动性、能动性、独立性和体验过程，促进了师生、生生之间的交流与互动。现代信息化技术与课堂的深度融合，推动了教育理念与模式、教学内容和方法升级换代。