中學化學教學如何運用計算機輔助教學

中學化學教學如何運用計算機輔助教學一、CAI教學的發(fā)展隨著信息社會的到來，計算機的開發(fā)和應用正以前所未有的速度沖擊著我們這個時代。把計算機技術(shù)應用于教育領(lǐng)域，在國外稱為計算機輔助教學（CAI）和計算機管理教學（CMI）。我國有關(guān)CMI的研究剛剛起步，而對CAI的研究已進入推廣和使用階段，這標志著我國現(xiàn)代化教育技術(shù)手段的又一次飛躍。CAI教學的發(fā)展，在國外始于60年代行為主義學習理論所倡導的程序教學法，即根據(jù)刺激反應—強化原則，及時獲取教學信息的反饋，有效地實行個別化教學。由于當時的計算機發(fā)展剛剛起步，軟件開發(fā)價格昂貴，操作難度大，并未受到廣泛關(guān)注。80年代，計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，為CAI創(chuàng)造了有利條件，尤其是認知心理學的興起，使CAI軟件開發(fā)更側(cè)重于應用，注重知識的條理性和結(jié)構(gòu)化，強調(diào)與學習者已有的認識結(jié)構(gòu)相匹配，使其在原有認知結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，通過計算機的輔助達到同化和順應，從而形成新的認知結(jié)構(gòu)。近幾年，由于認知心理學理論的日益成熟及多媒體計算機技術(shù)的開發(fā)，使CAI更注重于學生學習能力的形成、學習策略的掌握和提供更多的個別化教學選擇。CAI的發(fā)展趨勢，正順應了現(xiàn)代化教學的兩個基本趨勢，即強調(diào)教學的主體性，強調(diào)充分發(fā)展學生的個性，全面提高學生的整體素質(zhì)。目前，我國正處于“應試教育”向素質(zhì)教育的轉(zhuǎn)軌時期，堅持素質(zhì)教育的基本觀點，就要面向全體學生，即通過個體的發(fā)展，實現(xiàn)真正意義上的全面發(fā)展；同時，幫助學生具備各方面的基本素質(zhì)，形成合理的素質(zhì)結(jié)構(gòu)，為學生未來發(fā)展奠定基礎(chǔ)，使學生終身受益。而要實現(xiàn)個性的全面發(fā)展，必須立足于學生個體差異、因材施教，這不僅要有雄厚的知識基礎(chǔ)，還必須掌握獲取知識技能的方法，形成自學能力，這樣才能適應未來社會不斷變化的需要。CAI教學的主要特點，為我們進行素質(zhì)教育目標的實施，提供了有益的幫助。首先，計算機信息存貯量大，處理迅速，方便的人機交互功能，提供了良好的個別化學習環(huán)境。學生能根據(jù)自己的學習能力理解和發(fā)展水平，調(diào)節(jié)學習進度和難度，真正實現(xiàn)因材施教。其次，計算機的模擬功能，可使抽象內(nèi)容形象化，靜止內(nèi)容動感化，為學生創(chuàng)造生動、活潑、直觀、有趣的教學條件；而教師的設問和強化刺激手段可極大地調(diào)動學生的學習熱情，激發(fā)學習動機，形成有意注意，消除學習的疲勞和緊張。這樣做既有助于學生良好的心理品質(zhì)的形成，又使學生獲取準確、深刻的直觀感知，從而形成完整的理性認識，提高課堂教學質(zhì)量。第三，CAI可以提供培養(yǎng)自學能力的條件。教師可根據(jù)學生已有的認識基礎(chǔ)，構(gòu)建問題情境，指導學生獨立地上機學習，并輔之以必要反饋練習，及時肯定或解答，幫助學生總結(jié)學習方法，查找學習障礙，逐步提高學生自學能力和處理實際問題的能力。此外，CAI在提高課堂效率、增大課堂容量、進行全面即時性輔導、減輕學生課業(yè)負擔等方面，還具有很好的功能。CAI的這些功能，決定了它在化學教學中會發(fā)揮日益重要的作用。近年來，雖然很多學校在計算機硬件的配置上下了很大功夫，但在軟件的開發(fā)和利用上明顯滯后于硬件的配置。而且，相當多的教師對CAI在化學教學中的應用認識不足，參與不夠，對CAI化學教學模式的研究更鮮為人知。為此，結(jié)合我校CAI化學教學的開發(fā)和實踐，我們對CAI化學教學模式提幾點看法。二、計算機輔助化學教學的幾種模式（一）計算機模擬教學模式CAI的模擬功能，是計算機輔助教學中較早開發(fā)和利用的一種功能。目前，很多學校的軟件應用是這種教學模式。模擬教學模式，主要是指利用CAI的模擬功能把一些抽象的理論內(nèi)容，或不易觀察清楚、危險性較大、難于操作的實驗內(nèi)容，通過二維或三維動畫形式，進行信息處理和圖像輸出，在顯示屏幕上，進行微觀放大，宏觀縮小，瞬間變慢，短時間內(nèi)調(diào)動學生多種感官參與活動，使學生獲取動態(tài)圖像信息，從而形成鮮明的感性認識，為進一步形成概念，上升為理性認識奠定基礎(chǔ)。模擬教學只是教學過程中的一個環(huán)節(jié)，比傳統(tǒng)的掛圖、模型或錄像都更真實地接近于事物的本來面貌，而且可反復播放，因此更有利于學生理解知識的本質(zhì)，培養(yǎng)他們的形象思維能力，也有助于抽象思維能力的提高。CAI在化學教學中的模擬教學，主要適用于理論性和抽象性較強的內(nèi)容：如原子核組成、電子云、核外電子運動、化學鍵中離子鍵、共價鍵形成、溶解和結(jié)晶、原電池、電解池、離子反應和離子方程式、NH3分子結(jié)構(gòu)、有機官能團的結(jié)構(gòu)等。另一方面適用于實驗難以操作、危險性大而觀察不明顯的內(nèi)容，例如，溴苯制備、氫氣還原氧化銅、氨氧化、乙酸乙醋水解等。此外，工業(yè)生產(chǎn)知識內(nèi)容，如硫酸、硝酸工業(yè)制法，煉鐵也可制成CAI課件進行教學。（二）多媒體綜合教學模式計算機可以控制多種教學媒體，這是其優(yōu)于其它教學媒體的特殊功能。實際上，傳統(tǒng)教學模式的教學中，教師上課也有聲音、形象、板書、文字、掛圖和實物等，教師也可根據(jù)教學過程中學生的反映來調(diào)整教學策略。但我們這里所說的多媒體有二層含義，其一是把微機與其它教學媒體相互連接，賦于其它媒體交互性，同時使用幻燈、投影、錄像等手段，使多種媒體有機地貫穿于教學的全過程。其二是多媒體計算機技術(shù)的使用，即“利用計算機交互式地綜合處理文字、圖形、圖像、聲音等多種信息，使它們建立起邏輯連接，成為一個系統(tǒng)”，使之具有綜合性，即一機多用，同時又可形成人機互動，互相交流的操作環(huán)境，形成一種身臨其境的情境。由于多媒體計算機技術(shù)是90年代在法國首先提出和使用的，我國高中配置多媒體計算機系統(tǒng)的學校不多。因此，主要的多媒體綜合教學模式還是指前一種，但未來的發(fā)展趨勢，應當是使用多媒體計算機平臺，設計課件，操作使用鼠標，簡單易行，而且教師并不需要有太多的計算機知識，因此具有更廣闊的發(fā)展前景。實際上，進行CAI教學，應當逐漸從單純的CAI向多媒體組合的CAI發(fā)展。例如，在“原電池”一節(jié)的教學中，我們把原電池中原電池原理及形成條件作為本節(jié)課的重點，為了突出重點內(nèi)容講授，讓學生從微觀本質(zhì)理解原電池的形成，不僅采用了傳統(tǒng)的分組實驗教學，利用投影給出原電池實驗要求、觀察步驟，指導學生實驗，并利用微機模擬原電池所形成的閉合回路，通過電子轉(zhuǎn)移的流動過程和聲響，及兩極不同顏色的Zn2+離解，H+析出標示出內(nèi)外電路所構(gòu)成的閉合回路，使學生認識原電池本質(zhì)；最后利用錄像播放不同新型原電池的工作情況，使學生最終形成對原電池比較深刻和全面的理解。這種多媒體組合教學，可在一定程度上突破學生認識的時空限制，拓寬學生獲取信息的渠道，使學生的視覺、聽覺、觸覺等多種感覺系統(tǒng)參與信息的收集過程，形成教與學的雙向互動，更好地發(fā)揮學生思維的想象力和創(chuàng)造性，激發(fā)學習興趣，極大地提高學習效率。（三）計算機個別輔導教學模式我們目前采用的主要是班級授課制，很難在全班實現(xiàn)個別化教學，而實現(xiàn)個別化教學，又是化學教學由“應試教育”向素質(zhì)教育轉(zhuǎn)化的重要途徑。由于CAI的課件，主要強調(diào)人機交互功能，因此實現(xiàn)一對一的個別化教學有得天獨厚的條件。個別輔導模式，主要是用計算機部分地代替教師，按照程序教學的原則，設計不同的層次遞進的教學途徑，學生可根據(jù)自己的學習水平，選擇不同的學習程序，提出需要學習的內(nèi)容；計算機可