陳文強　陳文英

【摘要】化學是一門以實驗為基礎的自然科學,化學課堂離不開化學實驗?然而,通過化學實驗所觀察到的往往只是一些宏觀的?表面的現(xiàn)象,其中的微觀變化情況卻無法看到,學生難以理解?多媒體教學很好解決此難題?而CAI課件的制作水平和可用性又是計算機輔助教學成敗的關(guān)鍵?本文著重闡述化學課堂上應用多媒體的重要性以CAI在化學課堂上具體應用,關(guān)提出化學教師學會如何自主開發(fā)CAI小課件,才能真正體現(xiàn)計算機對化學教學的輔助作用,達到優(yōu)化化學課堂教學的目的?

【關(guān)鍵詞】計算機輔助教學?多媒體?課件?化學課堂

Multimedia and chemistry classroom instruction

Chen WenqiangChen Wenying

【Abstract】Chemistry is one take tests as the foundation natural sciences, chemistry classroom cannot leave the chemical experiment. However, observes through the chemical experiment often is only some macroscopic, the superficial phenomenon, in which microscopic change situation is actually unable to see that the student understood with difficulty. The multimedia teaching are very good solve this difficult problem. But the CAI courseware's manufacture level and the usability are also the computer aided teaching success's or failure's keys. This article elaborates in chemistry classroom to apply the multimedia importances emphatically by CAI in chemistry classroom the concrete application, the pass proposed how chemistry teacher does learn to develop the CAI small courseware independently, can manifest the computer truly to chemistry teaching auxiliary function, achieves the optimized chemistry classroom instruction the goal.

【Key words】Computer aided teaching, multimedia, courseware, chemistry classroom

隨著我國教育事業(yè)的飛速發(fā)展,以計算機為代表的現(xiàn)代化教育設備走入了中學校園?計算機輔助教學Computer Assisted Instruction簡稱CAI是計算機應用于教育的一個重要組成部分?CAI的應用,促進了教學模式?教學思想和教學理論的改革,在推動教學整體改革方面起著重要作用?

當代教育理論強調(diào)素質(zhì)教育,在教學過程中,占中心地位的是學,而不是教?因此,應以學生為主,教師為輔,強調(diào)學生的參與以及學生個性的發(fā)展,發(fā)揮學生的主體作用?微機多媒體輔助教學順應于時代的潮流,多媒體技術(shù)是指以計算機為核心,綜合處理文字?圖形?圖像?聲音?動畫以及視頻等多媒體信息,并使這些信息建立起邏輯連接,以表達更豐富?更復雜的思想或方法,這些教學信息能夠在短時間內(nèi)作用于學生的各個感官,使學生產(chǎn)生一種前所未有的深刻的感覺,使用多媒體課件輔助教學是一種較為理想的現(xiàn)代化教學手段?多媒體軟件具有人機交互的優(yōu)越性,以及存信息大?畫面豐富等特點,在教學過程中,為學生建立起一個學生自己控制的發(fā)現(xiàn)式教學環(huán)境,開闊了學生的視野,解放了學生的想象力,調(diào)動了學生的學習積極性,可以比較好地解決在傳統(tǒng)教學中他們的被動地位;變要我學為我要學,從而在素質(zhì)教學方面有著不可替代的優(yōu)越性?

1.化學課堂上應用多媒體的重要性

化學是一門基礎自然科學,它研究物質(zhì)的組成?結(jié)構(gòu)?性質(zhì)以及變化規(guī)律?化學有三個世界:宏觀世界?微觀世界和符號世界?宏觀世界所包含的物質(zhì)種類繁多,知識零碎,記憶的成份較多;而微觀世界和符號世界又比較抽象,難以理解,無論是教還是學都會產(chǎn)生枯燥乏味的感覺?怎樣適應新形勢下的教學,即完成好教學任務?提高教學質(zhì)量,又較好地幫助學生從沉重的負擔中解放出來,是擺在化學教師面前的一個重要課題?應用多媒體,不僅可以創(chuàng)設多樣化的學習情景,更可毫不費力地將傳統(tǒng)教學中難于描述?難以突破的難點生動?形象地表現(xiàn)出來?另外,本著節(jié)約的目的也不能每次都給學生做這樣的演示?通過電腦的動畫模擬,則可以輕松地達到教學目的?

化學實驗的操作步驟和操作規(guī)范都有一定的要求,一旦學生操作失敗,不僅會引起實驗失敗,也可能引起實驗事故,更會引起學生的恐懼心理,影響學生學習化學的興趣,采用多媒體網(wǎng)絡技術(shù),應用典型的軟件資料,對操作易錯誤的后果進行模擬?這樣,讓學生在計算機前先進行模擬操作,以掌握正確的操作和對不正確的操作的理解,再進行實驗,將大大提高學生實驗的有效性?例如:氧氣的實驗室制法中,實驗結(jié)束后應先將導管移出水面再去酒精燈的操作,一旦失誤,有一定的危險性?為了解決這一難題,通過多媒體技術(shù),設計?制作了氧氣的實驗室制法的軟件,對這一操作做了一些特別的處理,在課題上,讓學生進行反復模擬實驗,一旦操作正確,計算機給予獎勵提示,鼓勵學生,而一旦學生操作錯誤,計算機則對水倒流試管底部,試管破裂的危險場面進行模擬?再如:對點燃未檢驗純度的氫氣發(fā)生爆炸進行模擬,使學生加深對操作錯誤引起危險的認識,然后再進行正確的實驗;通過多媒體技術(shù)的模擬;不僅提高了實驗的成功率更深刻理解正確操作的重要性?

應用多媒體對一些裝置和操作較復雜的實驗,為學生提供一個模塊實驗環(huán)境,讓學生先進行模擬操作,訓練實驗技能,然后再進行真正的實驗工廠?例如:氫氣還原氧化銅的實驗是初三化學教學中重點,更是難點?靠課題演示并不能使學生真正理解,掌握整個實驗環(huán)境,讓學生在"實驗室"中自由選擇實驗所需的儀器和藥品,在二次錯誤的選擇后計算機將給予正確的提示,然后由學生自由地用所選的儀器搭配裝置,整個實驗完畢后由計算機給予評價,對不正確的實驗給出的可能產(chǎn)生后果的模擬,像試管口未向下傾斜,產(chǎn)生的水倒流到試管底部,使試管破裂等?實驗開始時要求學生選擇先通氫氣還是先加熱,對選擇先加熱后通氣的操作給出發(fā)生爆炸的模擬,實驗結(jié)束后,要求學生選擇先停止加熱還是先停止通氫氣,對選擇先停止通氫氣的操作給予出生面紅色的銅又被氧氣氧化成氧化銅,導致實驗失敗的模擬,在多媒體技術(shù)上,通過學生模擬實驗,既掌握原理又掌握實驗操作方法,不斷促進學生實驗技能的提高?

多媒體技術(shù)在化學實驗中,起到了實驗設計教學,對學生進行化學知識和實驗操作技能的演示教學,有利于培養(yǎng)學生和遷移能力?解決問題能力,相互協(xié)作能力和創(chuàng)造能力,在多媒體"實驗室"中讓學生在實驗室中暢游,發(fā)揮各自的才能,去探索化學世界的實驗?例如:物質(zhì)的鑒別,通過多媒體"實驗室"提供學生所需試劑,由學生設計各種方法進行實驗并加以判斷?計算機對各種方法所產(chǎn)生的各種現(xiàn)象都會模擬,并正確判斷加以正確提示,有利于培養(yǎng)學生對知識的鞏固?應用和發(fā)展,培養(yǎng)學生的創(chuàng)造精神?

對于理論課而言,教學內(nèi)容涉及微觀世界,無法看到難以理解,通過多媒體技術(shù)處理,問題變得容易解決?例如:共價化合物和離子化學物的形成過程通過多媒體技術(shù)的模擬電子的得失和共用電子對形成,讓學生很容易理解這過程?

對于化學復習課而言,教學內(nèi)容牽涉到基本概念和基本原理?元素化合物知識?化學實驗以及化學計算等幾個知識塊,內(nèi)容繁多,傳統(tǒng)課堂的黑板?粉筆明顯超負荷運轉(zhuǎn)?但在多媒體技術(shù)幫助下,所有這些課堂的難題均能輕易舉地解決?

總之,多媒體計算機引入課堂,與傳統(tǒng)的教學方式有機地結(jié)合,相互補充,相得益彰,必定能使化學課堂教學得到最大的優(yōu)化,取得最佳的教學效果?

實例:傳統(tǒng)課堂教學與多媒體輔助教學的對比

2003年本人擔任高一⑵?⑶班化學教學,其中高一⑵為普通班傳統(tǒng)教學班;高一⑶為多媒體輔助教學班,通過一年教學化學科成績比較:

2.CAI化學課堂上的具體應用

2.1展示微觀結(jié)構(gòu),模擬微觀粒子的變化過程

化學是研究分子?原子及核外電子等微觀粒子的運動又是看不到?摸不著的,通常情況下我們只有借助于掛圖和模型,通過我們教師的講解而使得學生理解?高中化學晶體結(jié)構(gòu)?有機物分子空間結(jié)構(gòu)?同分異構(gòu)?電解池原理?原電池原理?消去反應?如成反應?酯化反應?聚合反應?膠體的滲析?干電池等等,都可以用多媒體課件來模擬?筆者深有感觸的是有關(guān)晶體結(jié)構(gòu)的知識,統(tǒng)籌需要兩三節(jié)課的內(nèi)容,如今用多媒體課件,只需要一節(jié)課就能夠充分說明,并且效果很好?諸如氯化鈉晶體一個晶胞中有多少個鈉離子?多少個氯離子,一個鈉離子周圍距離相等且最近的鈉離子有多少個的問題,幾乎不費口舌,學生就能搞清楚?

2.2模擬或再現(xiàn)化學實驗

計算機模擬化學實驗主要體現(xiàn)以下幾個方面:

其一是模擬錯誤操作?例如,酒精燈?試管的錯誤使用方法,稀釋濃硫酸的錯誤操作等,通過電腦動畫模擬演示錯誤操作帶來的后果,不但節(jié)約實驗用品,而且能給學生留下深刻的印象?

其二是嚴重污染環(huán)境,易使人中毒的實驗?例如,一氧化碳還原氧化銅的實驗,由于一氧化碳的毒性較大,很容易造成中毒事件?如果改用計算機進行模擬,即可以直觀地觀察到實驗過程中的各種現(xiàn)象,又可以避免對師生身體的損害?類似地還有氯氣?硫化氫的性質(zhì)實驗等?

其三是難度較大,成功率較低或反應較慢的實驗?有一些實驗由于受到各種因素的影響,往往不易成功或現(xiàn)象不明顯,影響教學效果例如,氫氣和氯氣混合點燃爆炸,焰色反應?氫氣燃燒時的火焰顏色等?也有一些實驗反應太慢,如鐵生銹?膠體的電泳實驗等?采用動畫模擬?可以直接將實驗過程顯示出來,真實感極強,既能減輕教師的負擔,又能提高教學效果?

還有一些實驗在前面曾經(jīng)做過,但又間隔時間過長已經(jīng)淡忘了?例如:高中化學學習硫的化學性質(zhì)時,教材匯總提到,初中已經(jīng)學過硫跟氧氣的反應?但是,學生對這一反應已經(jīng)沒有多少印象了?這時可以用計算機演示初中化學留在空氣和氧氣中燃燒的實驗,既鞏固了所學知識,又節(jié)約了時間?

2.3復習課中的應用

計算機課件的超文本方式以及多級菜單結(jié)構(gòu)設計形成,正好適合復習課內(nèi)容多?知識跨度大的特點?另外,把各實驗的重要現(xiàn)象剪輯起來?插入到復習課件中去,可以起到更好的效果?

3.開發(fā)多媒體課件的體會和建議

計算機輔助教學能有效地激發(fā)學生學習化學的興趣和求知欲?同時,也發(fā)現(xiàn)不少需要注意和改進的問題?

3.1多媒體輔助教學手段不能排斥或替代傳統(tǒng)的課堂模式

傳統(tǒng)的教學模式是廣大教育工作者經(jīng)過長期的實踐和研究所總結(jié)出來的一種行之有效的教學模式,當前的教學模式仍不可能脫離傳統(tǒng)的教學手段,多媒體手段只能作為“輔助”的作用,而不能完全替代傳統(tǒng)教學模式?有的教師認為多媒體課堂教學具有傳統(tǒng)教學模式所沒有的優(yōu)勢,每節(jié)課必言多媒體,特別是公開課或示范課,好像不用多媒體就不能算是一節(jié)好課?這種認識過分強調(diào)了多媒體教學的優(yōu)點,而忽視了課堂教學中的學生的主體地位?教師的主導作用?師生的主導作用?師生之間課堂上情感交流,削弱了教師的授課藝術(shù)和臨場發(fā)揮能力,不符合學生的認知規(guī)律?如果一味追求課堂上的教學過程的"奢華",講究聲音?錄像?動畫和投影,追求知識傳授上的"大容量",最終不是分散了學生的注意力就是把學生搞得顧此失彼反而降低了課堂效率?計算機不能完全替代化學實驗,化學是一門以實驗為基礎的學科,觀察現(xiàn)象需要視覺?聽覺?嗅覺和觸覺等不同的感官去感知,這是電腦模擬所不能替代的?計算機和傳統(tǒng)教學工具相比,它們的地位是平等的,它們之間并不能相互完全替代?因此,在教學中要有選擇地使用各種媒體,采用多媒體組合教學?每一個教師特定的教學語言?教態(tài)?板書和應變能力是最大的財富,只有把傳統(tǒng)教學手段?教師個人特色和多媒體輔助教學有機地結(jié)合起來,才能真正發(fā)揮多媒體課堂教學的效果?

3.2正確處理教學過程中諸要素之間的關(guān)系

多媒體課堂教學過程主要包含四個要素:教師?學生?教材和媒體,四要素相互聯(lián)系,相互制約形成一個有機的整體,為達到很好的教學效果,必須處理好四個要素之間的關(guān)系?根據(jù)皮亞杰的建構(gòu)主義學習理論:教師是教學過程中的組織者?指導者和知識意義建構(gòu)的幫助者?促進者,而不是主動施教的知識灌輸者;學生是知識意義的主動建構(gòu)者,而不是外界刺激的被動接受者?知識的灌輸對象;教材中所提供的知識是學生主動建構(gòu)對象,而不是教師向?qū)W生灌輸?shù)膬?nèi)容;媒體是創(chuàng)設學習情境,學生主動學習?協(xié)作?探索和完成知識意義建構(gòu)的認知工具,而不是教師向?qū)W生灌輸所使用的手段和方法?可見多媒體輔助課堂教學不能主多媒體簡單地代替都是的傳授,仍然要充分發(fā)揮都是的主導作用和學生的主體作用,同時突出多媒體教學的輔助功能?只有處理好四個要素之間的關(guān)系才能正確定位多媒體課堂教學的在中學化學課堂教學的地位和作用?

3.3積極開發(fā)小課件,靈活調(diào)整課堂教學

小課件體現(xiàn)在一個“小”字,一套實驗裝置?一個小實驗?實驗基本操作或者一個微觀變化過程等,都可以做成一個小課件?例如,筆者曾制作出氯化鈉的溶解?電離?溶液的導電?一氧化碳還原氧化銅等多媒體(CAI)小課件?這樣的小課件制作好之后,分類儲存在電腦中,可以作為素材隨時調(diào)用?在課堂教學過程中,可以根據(jù)實際情況,有選擇地使用,使教師的主導作用和課件的輔助作用自然地結(jié)合在一起,提高課堂教學效果?另外,由于小課件可以靈活地反復調(diào)用,避免了重復勞動?

3.4開發(fā)多媒體化學課件的主力軍

化學課件是計算機輔助化學教學的關(guān)鍵,設計制作多媒體(CAI)課件,需要在認真鉆研教材的基礎上,理解教材中各個知識點的精髓,才能找出科學?合理的表現(xiàn)形式?在制作過程中還有適時調(diào)整有關(guān)粒子的大小比例?運動方式以及物質(zhì)的顏色等,力求做到切合實際?而這些要求只有化學教師才能做得完美?因此,開發(fā)多媒體化學課件的主力軍是化學教師?

由于多媒體軟件開發(fā)平臺的使用變得越來越方便,教育教學的現(xiàn)代化又要求教師具有駕馭現(xiàn)代科學手段的能力,應用現(xiàn)代化教學手段也成為教師素質(zhì)提高的標志之一,再者,近幾年參加工作的教師具有一定的計算機基礎知識,因此,化學教師自主開發(fā)多媒體(CAI)課件成為可能?化學教師經(jīng)過培訓或自學,掌握了較多的軟件開發(fā)技術(shù),具備了一定圖形?圖像處理能力和視頻采集?編輯能力,在備課的同時,根據(jù)課堂教學的需要,搜集?制作簡單的素材,就可以開發(fā)出自己所需的教學課件?當然,個人的力量是有限的,我們要注重相互交流,充分利用現(xiàn)有多媒體(CAI)素材庫,使用好現(xiàn)有的多媒體(CAI)課件?

自主開發(fā)多媒體(CAI)小課件是提高課堂效率,適應新時代教學要求的重要一環(huán),是提高教學質(zhì)量和學生素質(zhì)的一種重要手段?這一切都要以化學教師對計算機的學習?掌握和應用為前提條件?同時也要求計算機工作者大力開發(fā)和完善跨平臺操作的軟件和搜件程序,以增加課件的通用性?對于化學教師來說,要不斷學習,掌握先進的教學手段,并勇于探索,銳意進取,提高個人素質(zhì),積極開展教學改革,實現(xiàn)化學教學的最優(yōu)化?

總之,多媒體輔助課堂教學是對傳統(tǒng)課堂教學模式的一種補充和發(fā)展,運用多媒體課堂教學發(fā)展的必然趨勢?

收稿日期:2009-05-06