淺析信息技術(shù)與化學(xué)教學(xué)的整合
關(guān)鍵詞：信息技術(shù) 化學(xué)教學(xué) 計算機(jī)輔助教學(xué)
摘 要：21世紀(jì)是信息、科技高速發(fā)展的世紀(jì)，高新技術(shù)和手段將會更廣泛地應(yīng)用于社會活動的各個環(huán)節(jié)之中，作為社會發(fā)展、生產(chǎn)力提高和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的必然產(chǎn)物—多媒體信息技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于化學(xué)教學(xué)活動之中。信息技術(shù)與化學(xué)學(xué)科整合不是簡單的技術(shù)手段的運(yùn)用，而是一種全新的教育觀念和教育手段的綜合運(yùn)用，它的產(chǎn)生必將為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力探索出一條新路。信息技術(shù)教學(xué)是現(xiàn)代化中學(xué)教育發(fā)展的必然趨勢。
正 文：21世紀(jì)是信息、科技高速發(fā)展的世紀(jì)，高新技術(shù)和手段將會更廣泛地應(yīng)用于社會活動的各個環(huán)節(jié)之中，作為社會發(fā)展、生產(chǎn)力提高和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的必然產(chǎn)物—多媒體信息技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于化學(xué)教學(xué)活動之中。早在1991年，國家教委就在第四次全國中小學(xué)計算機(jī)教育工作會議上提出了“要加強(qiáng)計算機(jī)輔助教學(xué)”的要求，極大地促進(jìn)了信息技術(shù)教學(xué)的發(fā)展。目前，信息技術(shù)教學(xué)的優(yōu)越性已被廣大教育工作者所認(rèn)可，信息技術(shù)教學(xué)已被廣泛地運(yùn)用于化學(xué)教學(xué)的各個環(huán)節(jié)。本文就信息技術(shù)教學(xué)與化學(xué)教學(xué)整合將作實例探討。
一、傳統(tǒng)化學(xué)教學(xué)的特點
傳統(tǒng)化學(xué)教學(xué)過程是一個循環(huán)過程，它由確定教育目的和總的課程目標(biāo)開始，最后以評價結(jié)束。在教學(xué)活動中，教師和學(xué)生構(gòu)成一個教學(xué)系統(tǒng)，教師和學(xué)生對教學(xué)信息進(jìn)行處理和傳遞，以完成教與學(xué)的任務(wù)。首先，教師對教學(xué)信息進(jìn)行加工和處理，并把教學(xué)信息通過語言、板書和其他輔助材料呈現(xiàn)給學(xué)生。其次，是對學(xué)生的反應(yīng)進(jìn)行診斷和評價，了解學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容的理解和掌握程度。然后，及時反饋給學(xué)生，進(jìn)入下一個循環(huán)。從這個討論中，說明了教學(xué)過程是一個雙向聯(lián)系的過程。
二、計算機(jī)教學(xué)的特點
計算機(jī)在程序的控制下，通過輸出設(shè)備向人們呈現(xiàn)各種信息，并通過輸入設(shè)備接收使用者輸入的各種信息，然后對信息進(jìn)行判斷，根據(jù)判斷結(jié)果進(jìn)行轉(zhuǎn)移和提供有針對性的提示信息。因此，把具有教學(xué)功能的軟件配合到計算機(jī)之后，計算機(jī)就能像教師一樣，與學(xué)生構(gòu)成教學(xué)系統(tǒng)，完成一定的教學(xué)任務(wù)。
三、信息技術(shù)和化學(xué)教學(xué)的整合
在現(xiàn)代社會的化學(xué)教學(xué)中，大量CAI（Computer Assisted Instruction,即計算機(jī)輔助教學(xué)）課件進(jìn)入課堂，形成一種具有現(xiàn)代教育特色的教育方式。教育信息技術(shù)化將成為教育改革的必由之路，作為在學(xué)校教育中占據(jù)重要地位的化學(xué)教育，需要進(jìn)入新的研究領(lǐng)域，研究如何將信息技術(shù)有機(jī)地整合到化學(xué)教學(xué)中，創(chuàng)造豐富多彩的教學(xué)形式，以發(fā)揮信息技術(shù)的巨大優(yōu)越性。
1、CAI與中學(xué)化學(xué)課程整合的理論基礎(chǔ)
傳統(tǒng)的教學(xué)理論是以傳統(tǒng)媒體（如書本、黑板）為基礎(chǔ)的，CAI是以新的信息為教學(xué)媒體的教學(xué)，如以傳統(tǒng)的教學(xué)理論為依據(jù)，計算機(jī)充其量是一塊高級黑板，CAI教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)并無多大差異。理論基礎(chǔ)是指對本學(xué)科的發(fā)展起支撐作用的科學(xué)理論。因此，CAI與課程整合的理論基礎(chǔ)也應(yīng)發(fā)生變化，建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論將成為信息技術(shù)與課程整合的基本理論。
建構(gòu)主義（Constructivism）學(xué)習(xí)理論是由認(rèn)知主義進(jìn)一步發(fā)展而來的學(xué)習(xí)理論。它不僅關(guān)注知識的表征和意義學(xué)習(xí)的過程，而且還重視學(xué)習(xí)環(huán)境對學(xué)習(xí)的影響，重視學(xué)習(xí)環(huán)境幫助學(xué)習(xí)者構(gòu)建知識的意義。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論下的學(xué)習(xí)環(huán)境對學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的形成與發(fā)展是非常有利的，如果這種學(xué)習(xí)環(huán)境與多媒體技術(shù)、仿真技術(shù)很好地結(jié)合起來，將是其他媒體或其他教學(xué)環(huán)境無法比擬的。由于新的教學(xué)思想對CAI課件的影響，激發(fā)人們尋求和發(fā)展適合新技術(shù)和人們認(rèn)知的新理論，在建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論指導(dǎo)下，探索和創(chuàng)建一種可行的交互式CAI教學(xué)系統(tǒng)。因此，在課件設(shè)計和課堂教學(xué)中都圍繞著建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的四大學(xué)習(xí)環(huán)境要素進(jìn)行，把多媒體計算機(jī)當(dāng)作建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境下的理想的認(rèn)知工具，讓學(xué)生在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行學(xué)習(xí)和求知。支架式教學(xué)（Scaffolding Instruction）、拋錨式教學(xué)（Anchored Instruction）、隨機(jī)通達(dá)教學(xué)（Random Access Instruction）等教學(xué)方法的提出，為開發(fā)和應(yīng)用CAI課件提供了重要的理論依據(jù)。
2、 CAI在中學(xué)化學(xué)課程整合的合理運(yùn)用
CAI是一門新的教育技術(shù)，它能克服傳統(tǒng)教學(xué)方式的弊端，具有生動形象、主動靈活、人機(jī)交互、即時反饋和個別化等優(yōu)點。在化學(xué)學(xué)習(xí)過程中，讓學(xué)習(xí)者進(jìn)行人機(jī)交互式學(xué)習(xí)，會明顯提高記憶和學(xué)習(xí)效率；并可按照學(xué)生個人特點進(jìn)行教學(xué)，做到“因材施教”。（在本節(jié)內(nèi)容中為了更好地論證本文的觀點，筆者將采取在實習(xí)時所使用的課件進(jìn)行配合論證?。?/span>
3、 激發(fā)學(xué)生興趣，提高學(xué)習(xí)效率
CAI課件由文本、圖形、動畫、聲音、視頻等多種媒體信息組成，可以創(chuàng)設(shè)大量的信息，富于啟發(fā)性的問題情境，展示非傳統(tǒng)意義上的問題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。一般操作方法是把課件的主題畫面設(shè)計成友好的用戶界面，配以親切的解說詞或悅耳動聽的音樂，教師以和善的體態(tài)語言創(chuàng)設(shè)一個為學(xué)生所熟悉的化學(xué)教學(xué)情境，使學(xué)生產(chǎn)生一種輕松的心理狀態(tài)，形成良好的第一印象。例如：在“硅單質(zhì)”一節(jié)的導(dǎo)入中，如果只是教師直接進(jìn)行導(dǎo)入，沒有任何媒體信息，學(xué)生就會感到單調(diào)、無趣，但是利用CAI課件來進(jìn)行導(dǎo)入，這樣就激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)習(xí)效率。
【實例1】《無機(jī)非金屬材料的主角—硅》—硅單質(zhì)
在新課標(biāo)人教版教材中，將硅作為非金屬的開篇，由此可以看出硅在非金屬中所占有的重要地位，教師如果直接和學(xué)生切入到硅的性質(zhì)各方面，而沒有進(jìn)行導(dǎo)入，那學(xué)生就無法意識到硅的重要性，不能為后面的章節(jié)埋下很好的伏筆。為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，選用硅在半導(dǎo)體中的廣泛應(yīng)用作為導(dǎo)入，向?qū)W生介紹計算機(jī)的發(fā)展史，配上柔和的輕音樂,展示硅在自然界中的存在形式（主板，晶體管,子彈…），結(jié)合圖片,文本等多種媒體信息，給學(xué)生視覺上的沖擊和創(chuàng)造出一個學(xué)習(xí)情境.
4、 突破教學(xué)難點，啟發(fā)學(xué)生思維
CAI課件具有動畫效果好、交互性強(qiáng)的優(yōu)勢，可使抽象的理論具體化、間接的問題直接化，幫助學(xué)生從感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識，從而有效地突破化學(xué)教學(xué)的難點。例如：硅酸鹽的豐富性和多樣性。由于硅酸鹽在自然界中的應(yīng)用非常地廣泛和其在工業(yè)中占有重要的地位，所以本節(jié)被看作化學(xué)教學(xué)的難點。因此，在CAI課件加入大量圖片配合使用。計算機(jī)輔助教學(xué)完成了由表及里、由具體到抽象的過程，使學(xué)生對硅酸鹽的本質(zhì)有了更深入的認(rèn)識，從而有效地突破了這一教學(xué)難點。
學(xué)生在學(xué)習(xí)硅酸鹽這一節(jié)內(nèi)容時，由于硅酸鹽是屬于自然界中存在的抽象物質(zhì)，學(xué)生無法去深刻體會到它的存在，在這時，教師就可以在CAI上展示由硅酸鹽所制成的物質(zhì)（陶瓷，長石，玻璃…）,增加學(xué)生對于硅酸鹽多樣性和豐富性的了解,還適當(dāng)?shù)丶尤胩沾稍诠I(yè)上制作的視頻圖,讓學(xué)生對硅酸鹽的抽象化上升到具體化,對這節(jié)的難點也能有效地突破,水玻璃是硅酸鹽中重要的物質(zhì),可以利用二氧化碳和水玻璃反應(yīng)所生成的物質(zhì)來引出下節(jié)內(nèi)容—硅酸.
5、 應(yīng)用交互方式，進(jìn)行自主學(xué)習(xí)
CAI課件的超文本結(jié)構(gòu)提供多種學(xué)習(xí)路徑、非線性式的學(xué)習(xí)，便于學(xué)生進(jìn)行聯(lián)意思維，使學(xué)生能按自己的知識基礎(chǔ)、習(xí)慣和愛好選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容和方式，而不是由教師事先安排好，學(xué)生被動服從，這樣將充分發(fā)揮學(xué)生的主動性，真正體現(xiàn)學(xué)生認(rèn)知主體的作用。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生利用計算機(jī)的交互性、點擊空白處，彈出供參考的對比內(nèi)容，再與自己的歸納總結(jié)相對比，找出自己的不足，填補(bǔ)遺漏。例如：學(xué)習(xí)二氧化硅的性質(zhì)時，我們可以用二氧化碳、二氧化硅兩種物質(zhì)做比較，應(yīng)用CAI課件的交互性，采取列表對比方式對這兩種氣體進(jìn)行綜合對比，有利于幫助學(xué)生對這兩種氣體形成一種網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)系，以及明辨它們的區(qū)別,幫助他們更好地獲得新知。
【實例3】SiO2,CO2二種物質(zhì)的性質(zhì)對比
我們在初中時曾經(jīng)學(xué)過CO2氣體，對于它的性質(zhì)有了一定的理解,由于Si和C屬于同一主族的元素,我們可以用CO2的性質(zhì)來推出SiO2的性質(zhì),如果教師只是在黑板上畫一個表格，學(xué)生就在下面把它抄下來，這對于學(xué)生來說印象既不深刻也不能提高自己的推導(dǎo)能力，隨著信息技術(shù)教學(xué)的廣泛應(yīng)用，老師可以在上課時利用CAI課件來制作一個圖表，把兩種物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)分別列表，在上課時，可以把列表拿出來，讓學(xué)生自己通過CO2的性質(zhì)來對SiO2的性質(zhì)歸納對比，這樣一來學(xué)生對這兩種物質(zhì)有了一個綜合性的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接，可以很清楚地明辨出它們之間的區(qū)別，有利于他們對知識的整合性。
6、創(chuàng)設(shè)動態(tài)情境，深化學(xué)生認(rèn)識
CAI課件通過逼真的模擬仿真動態(tài)演示，提高學(xué)生的參與水平，從而激發(fā)動機(jī)，提高學(xué)習(xí)熱情，使得抽象的概念簡單化，復(fù)雜的結(jié)構(gòu)直觀化，加深學(xué)生對基本概念和基本原理的正確理解與掌握。例如：二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)，由于學(xué)生在這之前對于晶體的概念沒有很深的理解，在課本上所展示的二氧化硅的結(jié)構(gòu)圖又是平面的，學(xué)生較難去想象它的空間結(jié)構(gòu)，利用CAI插入一個二氧化硅的flash動畫反復(fù)播放，并在學(xué)生難理解的細(xì)節(jié)處通過放大、定格等手段來提供鮮明的視覺信息，可以使學(xué)生獲取二氧化硅的結(jié)構(gòu)信息。
【實例4】《無機(jī)非金屬材料的主角—硅》—二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)
二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)在本章中是屬于拓展性內(nèi)容，但是為了豐富學(xué)生的知識面，而且初中時學(xué)生也接觸過二氧化碳的晶體結(jié)構(gòu)，所以在這一節(jié)中我利用二氧化碳和二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行對比，還插入了一個二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)的flash動畫，讓學(xué)生直觀地去感受二氧化硅的空間結(jié)構(gòu)，了解它是如何形成的，從而引出共價鍵的概念，擴(kuò)大學(xué)生的學(xué)習(xí)面。使得抽象的空間結(jié)構(gòu)圖簡單化，激發(fā)學(xué)生更多的空間想象能力。
7、 課件為積件，充實教學(xué)內(nèi)容
CAI課件的教學(xué)演示僅是一個方面，在教學(xué)準(zhǔn)備階段、教學(xué)評價階段，都可以用于減輕教師的負(fù)擔(dān)。在化學(xué)教學(xué)中，教師把平時收集的教學(xué)資料輸入計算機(jī)，并不斷豐富，將利用3DMAX、photoshop、poser等軟件制作的素材分類放在指定的目錄下，把資料庫建立起來，教師只要根據(jù)教學(xué)的要求，用Authorware、 Director、方正奧思等創(chuàng)作工具，稍加整理即可合成一個CAI課件。變課件為積件，既為教學(xué)充實了內(nèi)容，又?jǐn)U大了學(xué)生的知識面，較好地克服了CAI教學(xué)備課時間長的弱點。認(rèn)識到這一點，會極大地豐富計算機(jī)輔助教學(xué)的內(nèi)涵，計算機(jī)在教學(xué)中的運(yùn)用將更加廣泛。
四、信息技術(shù)與化學(xué)教學(xué)整合應(yīng)避免走入誤區(qū)
通過課件的制作和在課堂上所得到的效果，我們可以發(fā)現(xiàn)CAI課件參與教學(xué)過程雖然體現(xiàn)了現(xiàn)代教育技術(shù)極大的優(yōu)越性，但是我們應(yīng)該清楚地認(rèn)識到，這些優(yōu)越性都要在現(xiàn)代教育技術(shù)被合理應(yīng)用的前提下才會成為現(xiàn)實。因此，在使用CAI時應(yīng)注意以下幾個問題。
1、CAI不能替代化學(xué)教師
我們可以看到CAI所注重的是信息化的教學(xué)，使化學(xué)教學(xué)趨向比較理想的過程。而在教學(xué)中，教學(xué)組織者、實施者還是教師而非CAI系統(tǒng)，教學(xué)指揮仍掌握在教師手中，決不能全部交給系統(tǒng)。因此，CAI不能替代化學(xué)教師。
2、CAI不能替代傳統(tǒng)教學(xué)
盡管CAI有許多優(yōu)勢和強(qiáng)大的生命力，代表著化學(xué)發(fā)展方向，但無論傳播媒體怎樣先進(jìn)，不管它的功能如何完善，它們都不可能完全取代傳統(tǒng)教學(xué)手段，傳統(tǒng)教學(xué)具有豐富的遺產(chǎn)和寶貴的教學(xué)經(jīng)驗。在化學(xué)教學(xué)中，CAI與傳統(tǒng)教學(xué)手段的關(guān)系應(yīng)當(dāng)是一種有機(jī)整合的互補(bǔ)關(guān)系，我們應(yīng)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的需要，找到兩者之間的最佳結(jié)合點，
使之成為更好、更有趣、質(zhì)量更高的教學(xué)方式，更好地為實施素質(zhì)教育服務(wù)。因此，CAI不能替代傳統(tǒng)教學(xué)。
3、CAI不能替代化學(xué)實驗
化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)。學(xué)生實驗、演示實驗?zāi)芘囵B(yǎng)學(xué)生的動手能力、觀察能力、思維能力等多種能力。通過實驗?zāi)芰υ黾又苯芋w驗、增強(qiáng)實踐能力，是素質(zhì)教育的重要內(nèi)容。一部分教師為了追求時髦或省事，借助計算機(jī)強(qiáng)大的模擬、動畫和計算能力，使許多現(xiàn)象明顯、易觀察的實驗“屏上做”，使學(xué)生失去了鍛煉動手能力和實踐能力的機(jī)會。因此，CAI不能替代化學(xué)實驗。應(yīng)在那些不能用語言詳細(xì)地描述、用圖片不能充分顯示、實驗不易觀察之處充分發(fā)揮CAI課件的輔助作用。
總之，信息技術(shù)與化學(xué)學(xué)科整合不是簡單的技術(shù)手段的運(yùn)用，而是一種全新的教育觀念和教育手段的綜合運(yùn)用，它的產(chǎn)生必將為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力探索出一條新路。信息技術(shù)教學(xué)是現(xiàn)代化中學(xué)教育發(fā)展的必然趨勢，我們只是就其中的部分工作進(jìn)行了一點探索，還有大量的課題需要研究，筆者愿和同行們共同努力探索，為信息技術(shù)教學(xué)和化學(xué)教學(xué)整合的深入開展盡菲薄之力。
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