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发挥信息技术与化学课程整合效益的思考——程小群

  信息技术与学科课程的整合,是新时期基础教育教学改革的新亮点。它是指将信息技术融入到学科课程的有机整体中,将技术作为一种工具,使各种教学资源、各个教学要素和教学环节,经过整理、组合,相互融合,达到整体优化,发挥出最大的效益,从而提高教与学的效率,改善教与学的效果。信息技术与化学课程的整合深刻地改变着传统的化学教学模式,如何最大程度地发挥信息技术与化学课程整合的效益,是化学教师进行教学改革的重大课题。笔者认为,要充分发挥信息技术与化学课程整合的效益,应注意以下几个问题。
  一、明确信息技术与化学教学整合效益的含义
  从整合的总体教学目标来看,把信息技术与化学教学整合在一起是为了在实现化学教学目标的同时,提高学习者的信息技术素养。信息技术素养应当是包括关于信息获取、加工整理、实际运用在内的关涉信息技术的全部素养。整合课课堂教学的一切活动均是为了实现上述教学目标。从课堂教学过程看,整合课的课堂教学是否改变了传统的教学模式、教学策略及其教学方法。教师独霸讲坛“一言堂”的局面是否得到改观,师生地位有无发生转变;课堂教学内容呈现方式是否向信息化靠拢;教学信息多元交互是否充分;教学场面是否生动活泼;教育技术是否得到充分利用等等。一切行动过程都是为了实现预设结果。整合课的课堂教学经过一系列程序达于教学目标就应视为取得了实效,否则,应另当别论。因此,信息技术与化学教学整合课的课堂教学目标能否得到落实是整合课教学实效的核心。
  二、充分发挥以多媒体技术和网络技术为核心的信息技术的优势
   1、发挥信息呈现方式的多样性
  多媒体技术是非常有效的常识表达和信息传输的工具,利用其模拟功能把一些抽象的理论内容,或不易观察清楚、危险性较大、难于操作的实验内容,通过二维或三维动画形式,进行信息处理和图像输出,在显示屏幕上,进行微观放大,宏观缩小,瞬间变慢,短时间内调动学生多种感官参与活动,使学生获取动态图像信息,从而形成鲜明的感性认识,为进一步形成概念,上升为理性认识奠定基础。多媒体技术在化学教学中的模拟教学,主要适用于理论性和抽象性较强的内容:如原子核组成、电子云、核外电子运动、化学键中离子键、共价键形成、溶解和结晶、原电池、电解池、离子反应和离子方程式、NH3分子结构、有机官能团的结构等。通过化静为动、化动为静、化大为小、化小为大等,从而提高学生的学习热情和学习效果。在教学设计时可考虑用文字、图形、声音、动画等多媒体信息将相关内容和演变过程多层次地表达清楚,将间接常识通过多种方式演变为学生的直接经验。实验证实:人类获取的信息83%来自视觉,11%来自听觉,还有6%来自嗅觉、触觉、味觉。可见,学生的视觉运动在知觉物理现象中有决定性的作用。多媒体计算机提供的外部刺激不是单一的刺激,而是多种感官的综合刺激。设计教学时应充分考虑到学生的注意、情感和思维的心理活动规律的特点,使学生注意力的聚焦点得到合理调控和分配。
   2、发挥模拟化学实验的真实性、直观性功效
  多媒体技术把视频、音频、动画结合起来,突破了时空、环境的限制,可进行逼真地模拟化学实验或再现化学过程。多媒体技术在化学课堂上的具体应用表现在以下几个方面:
   (1) 展示微观结构,模拟微观粒子的变化过程
  利用计算机可以形象地展示分子、原子、原子团等微观粒子以及一些晶体的结构;采用电脑动画的手段,可以逼真地模拟出宏观变化中的微观过程。例如,化学变化中构成分子的原子相互分离又重新组合成新的分子的过程,溶解的过程,原电池、电解池中的变化等。这样做的结果,能使学生较直观地认识事物的本质,降低了学生学习的难度。
  (2)模拟或再现化学实验
  计算机模拟化学实验主要体现在以下几个方面:
  其一是模拟错误操作。例如,酒精灯、试管的错误使用方法,稀释浓硫酸的错误操作等,通过电脑动画模拟演示错误操作带来的后果,不但节约实验用品,而且能给学生留下深刻的印象。
  其二是严重污染环境,易使人中毒的实验。例如,一氧化碳还原氧化铜的实验,由于一氧化碳的毒性较大,很容易造成中毒事件。如果改用计算机进行模拟,既可以直观地观察到实验过程中的各种现象,又可以避免对师生身体的损害。类似的还有氯气、硫化氢的性质实验等。
  其三是难度较大,成功率较低或反应较慢的实验。有一些实验由于受到各种因素的影响,往往不易成功或现象不明显,影响教学效果。例如,氢气和氯气混合点燃爆炸,焰色反应、氢气燃烧时的火焰颜色等。也有一些实验反应太慢,如铁生锈、胶体的电泳实验等。采用动画模拟,可以直接将实验过程显示出来,真实感极强,既能减轻教师的负担,又能提高教学效果。
  还有一些实验在前面曾经做过,但又间隔时间过长已经淡忘了。例如,高中化学学习硫的化学性质时,教材中提到,初中已经学过硫跟氧气的反应。但是,学生对这一反应已经没有多少印象了。这时可以用计算机演示初中化学中硫在空气和氧气中燃烧的实验,既巩固了所学常识,又节约了时间。
   三、积极探索信息技术与化学实验课程整合的教学模式
  教学模式是指在一定的教育思想、教学理论和学习理论引导下,在某种教学环境和资源的支撑下的教学活动中各要素之间稳定的关系和活动。由局域网、计算机终端、计算机辅助教学系统及多媒体技术组成的计算机实验教室,正在受到越来越多的韦德1946领导和教师的青睐。
  1、 网络技术支撑下的小组协作实验学习模式探究
  基于网络的协作学习是指利用计算机网络,由二名或多名学生针对同一学习内容彼此交流与合作,以达到对教学内容比较深刻理解与掌握的过程。网络为学生提供了一个学习的空间(资源库、电子图书馆、虚拟大学)。基于网络的协作学习是一种不受时间约束的学习,学生在学习过程中,随时都可以获得在线帮助和学习资源。互联网使任何一个具备上网条件的学习者可以在任何地方、任意时间根据自己的实际情况有选择地学习,这突破了传统的韦德1946教育的时空界限,使得学习、交流、合作在更广阔的空间进行。网络教学模式更强调学生的自主学习,通过伙伴或教师的帮助自主建构常识,因此,网络环境下学生之间的合作性增强,对学生发挥自己的主观能动性,培养良好的人际关系都有极好的作用。
  2、 以多媒体视听技术为基础的集体实验教学模式探索
  集体教学主要是指在韦德1946班级教学的基础上由于视听技术的引进而形成的一种教学模式。有些在实验过程中难以发现的规律,或者危险性的实验可以通过多媒体技术为支撑如:在稀释浓硫酸的操作中,必须将浓硫酸沿烧杯壁缓缓地倒入水中,而不能将水倒入浓硫酸中。如果实验演示错误操作的后果具有一定的危险性,那么使用计算机课件,用动画的方式模拟出水倒入浓硫酸时的沸腾和四溅现象,会加深学生对这一操作的认识,对学生的实际操作起了良好的引导作用,学生实际动手操作时将有显性认识,不致操作失误。因此多媒体课件可以通过视频信息为学生展示规范、严格的操作过程。同时也可以通过课件模拟出错误操作后造成的不安全后果。
  3 、以交互式课件为基础的个别化实验教学模式
  个别化实验教学是指学生用课件自学,根据自己的兴趣和基础进行个别化学习、分析和总结,通过学生与学生之间单向通信交流并可得到教师的个别引导,达成自我意义建构或者用习题进行在线检测,巩固和深化常识。其特点是:利于学生对学习的主动参与、自主控制,使学生能根据自身学习情况制定学习进程,以获得积极的学习情感体验。例如化学实验中,气体的制取装置的设计和气体的除杂、干燥以及尾气的处理装置的设计,涉及的气体较多,常识面广,情况复杂,是实验教学中的难点。运用CAI课件可以有效地突破此难点。课件设计出各种模拟仪器,利用课件的交互性,要求学生通过计算机进行实验的设计。这样既简单又在有限的时间内增大了学生的思维容量,从而提高学生的实验设计能力。课件还将设计好的实验进行类比,引导学生找出它们的共同之处和各自的特点,从而得出规律,使零散的常识结构化和网络化。
   此外,还应避免走进信息技术与化学课程整合的误区。如,为了应用信息技术而应用信息技术。有些信息技术与化学课程整合课,课件做得非常精美,操作起来也很人性化,但整堂课上,学生只是欣赏了教师的电脑模拟实验和观赏了精美的电脑画面,没有真正思考过一个问题;用信息技术模拟实验完全取代化学实验。在化学实验中经常会碰到仪器损坏、化学试剂以及实验条件选择错误等问题,需要及时处理,若不考虑化学学科自身的特点,是违背化学的研究精神的,也是违背当今新课程理念的。再如,过分突出了人机互动,忽视了师生互动,过分突出了老师的主导作用,忽视了学生的主体地位等都是化学教师在实际教学过程中应努力避免的。
  总之,要提高信息技术与化学课程整合的效益,要求化学教师首先要掌握先进的信息技术的教学手段,并能够在遵循化学学科特点的基础上,有机地将信息技术和化学学科教学结合起来,这也是化学教学工编辑所追求的目标,而只有这样才能真正将课堂教学改革进行到底。整合没有固定模式可循,仁者见仁,智者见智。网络环境下的学科教学尝试既是课程改革实践的需要,也是迎接信息社会来临的必要准备和一种趋向,走出信息技术与课程的误区是为了让教育走向更理想的境界。

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