信息技术与化学课程整合研究.docx

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信息技术与化学课程整合研究

信息技术与化学课程整合研究

钱扬义，王祖浩，陈建斌，莫南道

摘要：

信息技术与化学课程整合包括多个层面的内容。

整合需要利用CAI开发软件、CMI软件和化学工具软件并利用网络获取资源。

整合的原则包括：

1.相关的学习理论与具体实际结合原则；2.最优化原则；3.以学生发展为中心的原则。

整合的模式包括：

1.基于单机课件的信息技术与化学课程的整合；2.基于网络的信息技术与化学课程的整合。

利用手持技术和计算机技术与现代教学理念相结合的产物一一掌上实验室，可以较好地实现信息技术与化学课程的整合。

关键词：

信息技术；化学课程整合；整合原则

信息技术与化学课程整合有几个层面。

在理论层面，有信息技术与化学课程整合的具体原则；在资源建设层面，有整合过程中所需的开发软件、化学工具软件以及主流搜索引擎；在化学学科应用层面，有手持技术（Handheldtechnology）与计算机技术的整合—掌上实验室（Labinhand）。

信息技术与化学课程整合需要在一定的原则下进行。

一、信息技术与化学课程整合的原则

（一）相关学习理论与具体实际结合原则信息技术与课程整合要在一定的学习理论指导下，教学才是有效的和有意义的。

1.教学系统设计理论

无论是在单机演示还是在网络课程的开发与应用中，要体现教学系统设计理论的指导，应注意：

强调教与学的结合；重视学习环境的设计，包括情境创设的设计、协作学习的设计、信息资源的设计；重视教学过程的动态设计；重视可操作性。

2.人本主义学习理论

应用人本主义学习理论，应体现几方面的特点：

学生自主学习的设计；学习动机的激发；学习主动性的调动；协作学习的设计。

3.奥苏贝尔的教学理论

运用奥苏贝尔的教学理论，在网络课程的研究中应注意：

科学选择和设计接受学习和发现学习；在接受学习中恰当确定先行组织者。

4.建构主义学习理论

该理论应用应体现几方面的特点：

情境的创设；学生作为认知主体的体现；教师作为主导作用的体现；着重协作、会话和知识的意义建构过程的呈现。

其四要素是“情景、协作、会话与意义建构。

”建构主义虽然出现不过20多年的时间，但是对信息技术与化学课程整合的指导意义非常深远。

（二）最优化原则

“最优化不是无约束条件的最优化，而是有约束条件的最优化”。

在实践中要注意：

整合的目的是为了达到教学效果的优化，不是为了整合而整合。

化学是一门以“实验”为基础的学科，不能盲目利用计算机模拟实验过程和现象来代替实验。

计算机模拟适用于下面几种情况。

1.现象不明显的实验。

计算机模拟可将“现象”放大。

2.严重污染、较危险或在一般实验室条件下不能完成的实验。

实验可利用多媒体来演示。

3.化学微观概念和微观结构。

计算机模拟能够将微观世界生动地展示在学生面前。

4.错误的实验操作导致严重后果的实验。

模拟实验起到反面教材的作用。

5.化工生产中复杂的生产流程。

如浓硫酸的生产过程的动态模拟展示。

6.反应速率较快或较慢的实验。

采取录像定格，慢放，实验全程拍摄后快进演示。

7.研究性学习。

通过计算机模拟演示创设情景，协作完成实验，完成意义建构。

8.新课程中的情感态度与价值观教育。

课件能够整合大量的相关信息，起到广泛的教育功能。

总之，信息技术与化学课程整合要注意最优化原则，哪个模式和方法能最好地提高教学效果就选择哪个，并与传统的方法和化学特点结合起来，互补互助。

（三）以学生发展为中心的原则

“寓教于动，教学互动”，强调学习者是主动地去获取知识，并在过程中获得方法并完成意义建构。

同时“使每一个学生”都有“平等的学习机会”，“关注学生个性的发展，激励每一个学生走向成功。

”信息技术与化学课程整合自然也应该以学生为中心，教师则应该是“教学过程的组织者、指导者、促进者、咨询者”。

所以，使每个学生都能根据自己的实际情况来选取学习模式和课程资源，并最终能将学习到的知识应用到生产以及生活中去。

二、信息技术与化学课程整合的模式

（一）基于单机课件的信息技术与化学课程的整合

1.课堂演示型课件

课堂演示型课件是最受广大化学教师欢迎的，也是应用得较多的一种类型的课件。

其制作原则是：

（1）选择适合化学特点的课件课题；

（2）要体现教学目的，为解决教学内容中的重难点提供帮助；

（3）结构严谨，界面友好统一，方便控制；

（4）技术的重点应该放在突出教学内容和提高教学效果上，而不是追求华丽和高超。

2.交互型课件

交互型课件主要适用于学生自主学习。

其制作的思想是：

“根据不同层次的学生对知识学习的不同情况，把学习资料分为多个水平呈现在学生面前，学生可以根据自己的需要选择学习材料，也可以通过交互式的练习评估自己是否具备进行某种学习的能力。

”其模式如图1。

该模式打破了课堂教学的定势，为学生提供了自由发展的空间。

但其弊端是“缺乏情感交流和道德品质方面的培养”。

由于这种课件包含的内容多，所用到的技术含量较高，适合有计算机专业技术的人指导下的小组开发。

3.电子图书

将化学教学中的内容按照一定的方式分类，并制作相关课件。

如化学史光盘、元素屋和环保光盘。

这些资源既适合教师配合教学，又适合学生自主学习，十分好用。

（二）基于网络的信息技术与化学课程的整合

1，以学生学习为中心的网络课堂教学模式

教学流程：

“创设情景-提出课题-自主探索-网上协作-课题小结-网上测试-课题延伸”七个环节。

此模式中教师地位：

教师是教学过程的设计者和指导员，是教学资源的开发者和不断完善者，也是教学资源的评价者和管理者。

教师负责教学中的情景创设，课题提出，及时对学生在自主探索过程中反馈的信息作出回应，并对学生的学习成绩进行评价。

此模式中学生地位：

学生处于中心位置，能够选择适合自身的学习模块和学习方式（自助式、讨论式等），在探索的过程中可以向教师提问，也可以与同学交流，或共同完成任务。

此模式的优点是有利于学生个性的形成和自尊的保护；缺点是局限于课堂教学，师生间的情感交流缺乏。

2.网络探究模式—webquest

教学流程：

教师提出问题-将学生分组，每组扮演一个角色-学生执行各自任务（查找资料、展开讨论、分析擎理材料、撰写报告）-演讲汇报-教师评估总结一下一个问题。

其教学结构由6部分组成。

（见表1）

此模式重视方法与技能的训练，重视培养学生运用知识的能力，通过角色扮演这一新奇手法能很好地调动学生的积极性。

此外，对学生跨越各个学科的能力（如：

信息收集能力，合作能力，表达能力，口才等），有相当全面的培养。

3.专题网站学习模式

“专题学习网站”即在网络环境下，围绕某一专题进行深人研究的资源学习网站，以培养学生的创新能力和实践能力.培养学生在信息时代收集信息、分析信息、处理信息和利用信息解决实际问题的能力，提高学生的综合素质。

专题学习网站强调的是深人研究和提供某专题全面的资源。

其构成如表2所示。

此模式的优点是打破时空限制，能进行远距离学习；缺点是至今还没有一个软件能完全胜任及时表达这项工作，所以使实时交流存在瓶颈。

三、信息技术与化学课程整合的基础—开发软件和学科工具软件

（一）CAI开发软件

涉及CAI开发的软件非常多，根据化学课件的开发流程，挑选常用的软件列表如表3

所示。

（二）CMI软件

（三）化学工具软件

化学作为一门以实验为基础的自然学科，在其课件制作过程中，必定会涉及非常多的专业符号、专业图形，这些最好由专门的化学工具软件来解决，目前应用得比较多、功能比较强大的有下面几种。

四、信息技术与化学课程整合的翅膀--一网络

我们通常说的“网络”，指的是Internet。

对于广大师生来说，我们最关心的是：

“Internet上有什么类型的化学教学资源?

怎样获得化学教学资源?

”因此，了解Internet资源和搜索引擎是非常必要的。

它们的列表如表6与表7所示。

五、掌上实验室—手持技术与计算机技术的整合

掌上实验室就是信息时代在教育发展的最新进程中，将先进的手持技术和计算机技术与现代教学理念相结合的产物。

（一）掌上实验室的组成与特点

掌上实验室由手持技术和计算机技术整合而成，见下图。

手持技术主要有数据采集器和传感器两部分组成。

手持技术构建了一个先进的便携式数据采集系统，它将科学数据的世界放在了我们的手掌上。

我们可以利用它对许多自然现象和化学实验进行探究性学习。

掌上实验室集数种优点于一身，其最突出的优点有以下几点。

（1）便携：

数据采集器和传感器都较小，在手掌上就可以操作。

（2）实时：

数据变化过程与实验过程同时进行。

如果与计算机连接，就能将显示变化过程的各种形式同时演示出来。

（3）准确：

既可以由机器或电脑自动收集实验数据；又可以人工控制收集。

（4）综合：

它与各种传感器连接，可同时进行物理、化学、生物、体育、环境、气象等学科的实验和探索研究。

（5）直观：

能以图像、指针、刻度计、表格等多种形式动态、实时地显示实验的变化过程。

（二）掌上实验室对科学教育的影响与帮助

1.教学方法的改变

过去的化学教学和化学实验大多不易与周围的环境相联系，更多的是教师照着课本演示，学生照着教师模仿，丧失了创造思维发展的空间。

掌上实验室却让学生由过去的被动学习变为现在的主动而有趣的探索和研究，即教学方法由注入式变为探究式。

2.教学模式的改变

教学由教师讲学生听变为教师牵线学生探讨和师生共同探索、共同研究，由教师进度逐渐变为学生进度，真正做到“做”中学。

基于掌上实验室的教学模式有以下几种。

（1）现代化的化学实验。

掌上实验室的引进使得实验教学与国际接轨，让实验不仅能在实验室进行，还能在普通教室、计算机室、户外……随时随地发生，实验将不再仅是模仿。

（2）研究性学习活动。

如实践活动，探究隆活动。

（3）综合实践教学。

由于掌上实验室是一个能跨学科研究、多角度观察并与现代信息技术完全整合的开放型实验室，所以既可以从同一学科的不同方面或不同学科的多角度来研究问题，也可以将不同内容或不同学科整合，最后还可以建立数学模型来分析，从自然科学实证或从社会科学理论出发来阐述对问题的解释。

3.教育理念的改变

掌上实验室教学提倡的教育理念是：

①大众的、生活的、实用的和实验的科学；

②既重“结果”也重“过程”，学会研究；

③学生在教学过程中的主体地位，培养学生创新思维以及发现问题、提出问题和解决问题的能力以及搜集、处理数据的能力；

④学科内及学科间的整合；

⑤随时随地探索和发现问题。