[摘要]在国家大力提倡素质教育的今天，教案设计变得尤为重要。文章首先从传统教案的现状出发引出“双案”教学，然后在分析“双案”教学的基础上，提出了虚拟实验环境下“双案”教学设计的新模式，并以初中化学虚拟实验为例给出了具体案例设计。
[关键词]教案；学案；双案；虚拟实验；教学设计
[中图分类号]G420 [文献标识码]A [论文编号]1009-8097(2012)01-0113-06
一、引言
化学实验是化学教学中的一个难点，也是培养学生化学能力的重要途径。为了更好地实施教学，编写教案就成了上好课的关键步骤之一，但是传统教案在教学过程中存在注重教材内容而忽视学生实际情况的缺点。为了弥补其不足，近些年提出了“双案”教学。随着网络教学的普及和信息技术的发展，虚拟实验进入了课堂教学，但是关于虚拟实验的教案设计凤毛麟角，其“双案”教学设计更是空白。在虚拟实验教学日益普及的今天，教师该如何利用虚拟实验进行教学，使虚拟实验贯穿于整个教学过程的始终，而不是仅仅作为教师演示的工具呢?笔者认为虚拟实验“双案”教学势在必行。
二、传统教案现状分析
教案是教师为顺利而有效地开展教学活动，根据教学大纲的要求，以课时或课题为单位，对教学内容、教学步骤、教学方法等进行具体的安排和设计的一种实用性教学文书。教案也称课时计划，通常包括：班级、学科、课题、上课时间、课的类型、教学方法、教学目的、教学内容、课的进程和时间分配等。教案在教学中起着非常重要的作用，但是在提倡素质教育的今天，单一的教案教学存在一些不能忽视的问题，笔者在进行大量文献分析的基础上，将出现的问题归纳如下：
1.教案的设计注重对教材内容的梳理，很少考虑学生个体学习情况
传统教案是教师在精心分析教材内容的基础上对知识结构、教学内容顺序及其教学过程制定的一个实施方案。教案注重教师对知识内容的梳理和组织，但忽视了教师对学生个体情况的考虑。教案导致教师在实际的教学过程中形成了“满堂灌”，只注重“教”的过程，忽视了学生“学”的效果及接受消化知识能力的差异。“满堂灌”教学容易使学生形成优劣差距，优等生紧随其后，差生滥竽充数，使差生丧失对学习的信心。
2.教案的设计注重知识的传授，缺少对学生参与活动的设计
在应试教育的影响之下，教师教案的设计只是为了能够很好地完成教学任务，达到教学目标，使学生考出一个好成绩就是教师最大的荣誉和收获。在设计教案的过程中，教师考虑的只是自身“教”的活动，很少设计到学生“学”的活动。教师是整个教学过程的主导者，忽视了学生的主体地位，使学生的主观能动性受到一定的限制，容易形成思维定势。但是在素质教育的今天，教师要传授给学生的不仅是知识与技能，更重要的还要培养学生“会学”的能力。教师不能只关注“学会”而忽视了“会学”。古人云“授人以鱼，不如授人以渔”说的就是这个道理。在整个教学过程中教师和学生处于同样重要的地位，教学只有通过学生积极主动的参与，才能使教师的“教”变得更加灵活。同时，也只有学生充分地发挥能动性，才能反映出教师教学能力水平的高低和教学效果的好坏。因此学生活动的设计可以帮助教师实现“因材施教”，而不是一个模式的固定教学。
3.教案设计忽视了教学中师生之间和生生之间的交互
在不少教案中，无论是师生之间还是生生之间的交互都较少设计到。原因大致如下：首先，教师为了完成教学进度忽略了交互的设计。应试教育要的是学生的成绩，教师的评估看的也是学生的成绩，所以教师的教学目的就是为了提高学生的成绩。其次，教师教学任务繁重，中小学教师每天都会有大量的教学任务，在自己有限的备课时间里很难去考虑较多的交互设计，只是为了明天的教学做点准备。再次，教师教案形式固定，很少变更，抄教案现象明显，写教案只是为了应付检查。种种情况导致了教师的教案缺乏对交互的关注，但是交互的作用又是教学不能忽视的，师生之间的交互可以让教师反思与变化教学，从而改进教师的教学。生生之间的交互能够体现学生协作与沟通的能力，互帮互助，使教学成效整体上升。
三、“双案”的提出
面对传统教案在实际教学中出现的一些弊端，在素质教育和新课改的背景之下，“双案”教学模式浮出水面。教案和学案合在一起简称“双案”，其中“学案”是指教师依据学生的认知水平、知识经验，为指导学生进行主动的知识建构而编制的学习方案。学案实质上是教师用以帮助学生掌握教材内容，沟通学与教的桥梁，也是培养学生自主学习和建构知识能力的一种重要媒介，具有“导读、导听、导思、导做”的作用。“双案”教学体现了双主教学的思想，要求以教师为主导、学生为主体，通过教师的引导使学生最大限度地参与到教学的全过程当中，充分地发挥学生学习的积极性、主动性、能动性等作用。“双案”教学教给学生的不仅是知识，更重要的是培养学生自主学习的能力。“双案”教学体现了教学过程中“学教并重”、“教学相长”的思想，并且是以建构主义理论、教与学的理论为基础的。
近些年出现了“双案”教学的研究，其中“单元‘双案’教学模式的研究及在高中物理课程中的试用”、“高中地理‘两案’设计与实施策略研究”等文献对“双案”教学做了比较全面的分析和研究。上述文献对“双案”在教学过程中的应用和实施做了较好的设计，图1、图2是其设计的模式结构图：
从图1和图2中可以看出，两种模式都体现了学生的主体地位，体现了学生自主学习的因素，这是二者共同的也是值得借鉴的地方。但是图1将教师的作用减轻了，重头戏放在了学生的自学上，忽视了教师的主导地位，教师的作用只体现在师生共探环节。图2中教师和学生的联系较图1紧密，但是学生的自学发生在课前，形成教案和学案的脱节，也就是没有将教案和学案统一地应用在教师的整个课堂教学过程当中，教师的主导作用仍然不够。但是任何形式的学习都离不开教师的引导，特别是对学习定向还很不明确的初中生来说更是如此。教师是学生学习的引导者、促进者，没有了教师的引导，学生的学习只会走弯路、走远路，还有可能形成事倍功半的反效应。要想实现高效率的学习，必须将教师的教和学生的学相统一整合。笔者在借鉴前人研究“双案”教学的基础之上，对虚拟实验环境下的“双案”教学提出了图3所示的教学模式。
这里对虚拟实验环境下的“双案”教学模式的意义进行简要说明。首先，它将教师的主导地位和学生的主体地位都体现了出来，学生的学习是在教师的引导和组织之下进行的，避免了学生自学时的盲目性。其次，教学中对实验的观察、训练和对问题的探索、分析和总结都是在学生操作实验的过程中形成的，充分发挥了学生的主观能动性。再次，教师的教和学生的学是在课堂中发生并完成的，教师能够随时解决个别学生的个别问题，这样对教师的教学也有一定的促进作用。最后，在教学过程的设计中还加入了小组学习的形 式，可以对差生的学习起到一定的帮扶作用。
四、氢气还原氧化铜虚拟实验“双案”设计案倒
“氢气还原氧化铜”虚拟实验的设计是按照教师为主导、学生为主体的思想进行的。在整个设计过程中吸取了以往虚拟实验设计的优点，并且弥补了其缺点。实验包括教师、学生、管理者三大模块。教师模块是针对教师的教进行设计的。学生模块是针对学生的学进行设计的，其中包括实验准备、实验操作、实验报告填写、实验报告批改查询、实验作业、实验拓展等内容。管理者模块主要负责虚拟实验平台的后台管理。我们的虚拟实验不是一个简单的演示模块，它是一个全面的、系统的实验平台，在学生操作实验的过程中会动态地记录学生实验仪器和药品选择的结果、实验装置组装的结果、实验参数调整的结果、实验现象观察的结果、化学方程式书写的结果等内容。实验完成后增加了实验报告填写，其报告是半自动生成的(由学生在实验操作时完成且计算机自动获取并填写的客观部分和实验报告中需要手工填写的主观部分组成)。虚拟实验是在全面的教学设计分析的基础上进行的，虚拟实验设计架构如图4所示，虚拟实验截图如图5所示。
下面是“氢气还原氧化铜”虚拟实验“双案”教学设计案例：
教学过程：
1.导入新课
通过上节课的学习，同学们知道了氢气具有可燃性，那么氢气还有没有别的化学性质呢?我们知道任何物质的性质都不是单一的，就像是同学们一样，每个人的优点或特长都不是唯一的，那么这节课老师将和同学们一起去探索氢气的另一种化学性质，它的另一种化学性质究竟是什么呢?
2.学习新课
(1)情境创设，学生探索学习
教师展示虚拟实验平台中教师讲解模块中的实验演示部分(包括真实实验的视频录像和以往的Flash动画实验)，教师在展示实验、学生观看实验的情境创设过程中，对学生提出以下导向问题：
1)实验开始前，做了那些准备工作?
2)实验中做了哪些工作?观察到的实验现象有哪些?
3)实验完成后又做了哪些工作?
4)实验得出了怎样的结论?
演示观察完成以后，请同学们对以上问题做出回答?
(学生答：实验开始前仪器的安装、药品的取装……实验过程中有水珠生成……实验完成先撤酒精灯……等等)
(2)教师梳理知识并引导(教师主导)
教师根据同学们的回答，肯定正确的，纠正错误的，并将知识梳理如下：
1)实验中仪器的组装顺序及正确的位置
实验仪器组装的时候要依据从下往上，从左到右的顺序，试管要略向下倾斜，导管要通入试管底部并且要在药品的上方。(展示实验演示部分内容)
2)实验中药品的取装方法
实验中药品取出后先平放入试管口，然后倾斜试管使其慢慢滑入试管底部，并盖上药品盖。
3)实验过程中的注意点(真实录像和Flash演示都会有所提示)
先通氢气后加热。目的是排尽试管里面的空气，防止生成的铜继续被残余的空气氧化。加热之前要给试管进行预热，以防局部受热引起试管底部炸裂。实验完成后要先熄灭酒精灯，后停止通入氢气，以防铜被氧化。
4)实验现象
按照同学们的回答将实验现象总结如下：实验过程中黑色的氧化铜逐渐变成什么颜色的金属铜?并且观察试管壁前后反应的变化。
5)实验结果
通过实验展示，同学们会发现氢气具有还原性。下面请同学们自行操作。
(3)教师提供虚拟实验学习环境，学生进行虚拟实验操作。(学生主体)
同学们用自己的学号和密码进入虚拟实验学习环境后选择操作模块进行虚拟实验操作，操作过程中同学们要注意实验要点。并且实验过程会将同学们的主要实验操作内容动态地记录下来，希望同学们认真地完成实验操作。实验操作过程部分画面截图如图6所示。
(4)学生填写实验报告(学生主体)
学生在完成实验操作后进入实验报告填写部分，认真地填写实验报告，将你在做实验过程中遇到的问题和实验注意点认真规范地填写在实验报告中。部分实验报告填写内容已经在同学们做实验的过程中动态生成，无需填写。填写完成后请同学们提交实验报告。实验报告填写部分如图7所示。
(5)教师组织学生分组讨论(学生主体)
教师在确定了同学们的实验报告都提交完毕以后，将学生进行分组，进行小组协作讨论式学习。在讨论交流学习的过程中将遇到的问题的疑难点按照下面表1形式做总结。
教师在学生讨论的同时进行实验报告的批改，将实验报告中呈现的问题与同学们小组上交的学习问题归纳总结后一一做详细的讲解，以达到使每个同学都能领会和理解。
(6)教师组织学生温故知新(实验操作不做记录，学生自主学习)
为了达到同学们对知识和实验操作过程的全面掌握，请同学们再次进入虚拟实验学习环境进行学习。这次同学们从实验准备进入，依次进行学习，在15分钟学习时间内完成“实验准备”和“实验操作”的二次学习，达到温故而知新的效果。
(7)完成实验作业
同学们认真学习之后请完成实验作业并且提交，一天后查阅自己完成作业的情况。
(8)实验拓展，形成知识迁移
同学们在学习完了本节课的内容后学有余力的同学可以进入实验拓展部分进行兴趣学习，让同学们看到生活中的化学，看到化学给大家带来的五彩缤纷的生活，大家一起热爱科学，热爱生活，争取让科学带给我们更加丰富的生活。
(9)教师总结反思，修改教学
教师根据同学们掌握知识内容的程度和效率，对自己的教学进行一定的评估，并且写出自己的教学心得。每个教师面临的不是一个班，面对不同的班级，教师要从一个班代课的经验中总结后续教学的经验，也就是要具备“窥一斑而知全豹”的能力。教师课后反思按照下面表2形式做总结。
虚拟实验的“双案”设计既注重了教师的主导地位，又强调了学生的主体地位，在教师的整个教学过程中以学生的自主训练为主线，培养了学生自主学习、探索新知识的能力，并且在学习过程中加强了同学之间相互协作能力的培养。“双案”教学在课堂教学中的实施，不仅对学生进行了很好的引导作用，而且对教师完善自己的教学起到了很大的作用，有利于新课改背景下素质教育的进一步完善和发展。
基金项目：本文受教育部人文社会科学研究规划基金项目“初中化学网络综合虚拟实验教学平台的开发与应用研究”(编号：10YJA880182)的阶段性研究成果。
作者简介：张学军，西北师范大学教育技术与传播学院，教授，博士。研究方向：信息技术与教育。
收稿日期：2011年8月5日
编辑：小禾