信息技术与中学化学实验教学整合的实践与思考

信息技术与中学化学实验教学整合的实践与思考王瑞政*周青（陕西师范大学化学与材料科学学院西安710062）摘要信息技术与中学化学实验教学整合已成为一种趋势，在实际的教学活动中总结出二者整合的优势以及整合的模式及其策略，并提出在新的教学理念指导下信息技术与中学化学实验教学整合应注意的现象并提出合理的建议。关键词信息技术化学实验教学整合0前言随着以计算机和网络为核心的信息技术的不断发展及其在教育教学中的应用,信息技术与学科教学的整合已经成为一种趋势。化学是一门以实验为基础的科学,化学实验教学作为中学化学教学的主体,从根本上决定着化学学科中素质教育的落实情况。信息技术在课堂教学中的应用给化学教学带来了新的途径和方法。计算机多媒体可以适时地综合处理声音、文字、图形、图像等多种信息,不仅有静态信息的形式,而且还有动态信息的属性,它可以化抽象为具体,化复杂为简单,完成传统教学所不易或不能完成的教学任务,特别是利用计算机多媒体动画进行模拟实验,为化学实验教学开辟了新的天地、创造了新的模式。但是,在实际的教学中,也出现了过于依赖现代信息技术的倾向。现代信息技术有其独特的优势,但也存在明显的不足,作为现代教学手段,信息技术是对传统教学手段的补充,但不可能完全取代传统的教学手段[2]。1信息技术与化学实验教学整合的优势1.1运用信息技术平台能解决影响实验的客观条件通过计算机的强大视频功能、模拟功能与网络资源,可以把所有因仪器、药品短缺,实验有毒、污染严重,反应速度太慢等诸多原因而受制约的实验,都可以进行模拟、反复呈现,弥补其不足。并可以借助计算机对于一些现象进行夸张处理,如:学习氢气的性质时,通过制作一个动画给出未经验纯便点燃而导致启普发生器爆炸的过程,这样不仅能帮助学生理解、加深印象,还避免了实际实验操作时的不安全问题。实验视频还能解决老师难以完成和学生难以见到的实验。如:液氮的低温实验(即活鱼在液氮中);干冰的有趣实验,即干冰将氨气冷凝为液氨,液氨又将水蒸气冷凝为冰的实验及大气环境的保护等等。1.2利用信息技术手段能优化原有的教学模式原有的化学实验教学模式中,比较先进的应是启发性的“边讲边实验”,就是“边实验,边观察,边讨论,边讲解”的教学形式。但笔者在实践过程中,经常觉得时间仓促,没办法完成教学进度,这种课型真正只适用于—些操作比较简单、实验效果明显,即能保证安全,又不会*联系人：王瑞政，电子邮件地址：[e-mail]，联系电话:[phone].对环境造成污染的实验内容,而且对教师的能力要求较高,必须要有很强的组织、调控能力。而借助多媒体辅助教学,教师在设置过程中将实验内容重新编排,认真筛选,事先编制好了实验内容和程序,节约了大量的板书时间,使课堂节奏明显加快,课堂容量增大,因此节省的时间,可使学生能在预定的时间内完成实验操作,即保证了安全,又获得良好的实验效果。1.3避免了“照方抓药”,体现了学生主体性传统黑板式的教学不具备可移动性,可保存性,加上容量有限,教师在实验教学过程不能把所有实验的具体步骤,及注意事项一一板书出来。学生在做实验时,因为对实验不熟练,操作上又不熟练,经常都是按照课本表述一句一句“照方抓药”,一步一步地操作,绝大多数学生都是机械操作,处于盲目当中,只是为了能看到实验的昀终现象及成功与否。现代计算机辅助教学手段的应用,弥补了这一缺憾。在课前,教师完全可借助多媒体把实验中一些具体操作步骤,用逼真的图象、鲜艳色彩、动态的画面,让其形象化、直观化,把试剂的用量,该观察和记录实验现象,注意事项及问题和讨论,都一一列在其中,使学生对任务一目了然,并能带着问题做实验。加上多媒体界面可变换,并可以定格,干扰少。因此,为学生知识和能力获得同步发展,提供了有利的条件[3]。1.4利用信息技术能有效培养学生的实验设计能力利用计算机能有效地培养学生的实验设计能力,其途径可利用计算机设计模拟实验室,学生可以根据要解决的问题设计不同的解决方案,同时,还可以根据反馈信息,不断修改设计方案。如:各种排水制气装置、各种集气装置等,都可让学生通过鼠标拖动仪器,组合成各种装置。因计算机不受仪器、药品实物等限制,学生可以反复试做,利用计算机的交互性,使学生思维更具有深度,也避免了一个教师五十几个学生,不能完全指点与辅导的尴尬。2信息技术与化学实验教学整合的四种模式及策略2.1信息化接受式的教学模式示例：《实验化学》第一单元《从实验走进化学》中，“保证实验安全”等内容的教学可采用信息化接受式的教学模式。首先，教师可播放一些国内外的实验或生产事故的录像，引出问题“安全是实验的先决条件，如何预防实验伤害事故的发生”。然后，让学生从试剂、仪器的正确使用、实验操作的规范化、实验操作的先后顺序、尾气处理等角度展开讨论，教师可根据学生的讨论将课件中已有的相关内容播放给学生看，增强学生的感性认识，并在此基础上提炼出安全完成化学实验所必备的条件。昀后，教师让学生将一些易错、易忽略的基本操作进行实战演练。策略：课前教师根据教学内容和学生的特点，选择适合的资源制成课件，并在课堂上演示课件内容。课件设计的重点在于解决化学实验中的难点和盲区。如：对于现象不明显的实验，可利用计算机模拟将“现象”放大；做微型实验时，可利用投影设备将“现象”放大；对于严重污染、较危险或在一般实验室条件下难以完成的实验，可利用多媒体来演示或播放录像；模拟错误的实验操作，起到反面教材的作用等。2.2数字化实验的教学模式示例：《实验化学》中，实验3—4“酸碱滴定曲线的测绘”可以让学生利用pH传感器和数据采集器测定和记录酸碱中和滴定过程中pH的数据，并用计算机将数据进行处理，同时画出相应的滴定曲线。策略：数字化实验与传统实验方法并不冲突，关键在于教师指导学生如何将两种方法有效结合，取长补短。教师应鼓励学生使用温度传感器、压强传感器、pH传感器等传感设备进行实验，解决传统化学实验方法难以解决的问题。运用数据采集器和计算机的数据处理功能，可以有效降低数据记录和数据处理的难度，教师应引导学生将更多的精力转移至实验方案的设计、实验数据的分析等环节，以期在实验设计和实验能力上有更多的创新和突破。2.3信息化自主式的教学模式示例：《实验化学》第三单元中，“物质的检验”等内容可采用信息化自主式的教学模式。首先，教师设置问题情境引入课题。然后，让学生根据课件内容及自己的知识水平进行自主学习，完成相应的实验习题，并通过实验解决具体的问题。昀后，让学生将自己的学习成果或学习过程中的体会与全体同学进行交流，教师进行评价和指导。策略：教师在课前根据教学内容、教学目标以及学生已有的知识水平设计网络教学课件，并在课前要求学生明确学习的主要内容和目标。设计教学课件时应注意：（1）主干清晰，交互性好，便于学生的学习和使用；（2）超链接的导航性好，便于学生根据学习所需时间以及学习所具备的知识条件进行拓展；（3）超链接的设置应有一定的选择性，不是越多越好，必须围绕教学的中心内容适当展开；（4）充分利用化学虚拟实验室的功能，为学生的实验操作、实验设计提供平台。另外，在学生自主学习的过程中，教师应对学生的学习进行监控，适时地对学生的学习方向进行引导，对学生学习过程中出现的困难进行指导，对学生的学习能力进行评价和激励。2.4信息化探究式的教学模式示例：《实验化学》第四单元中，实验4—5“综合实验设计实践”等内容可采用信息化探究式的教学模式。每个学生可以根据自己的兴趣确立大致的研究方向，如“气体的喷泉实验装置设计”、“巧用Y型管进行微型实验设计”、“巧用生活中的物品自制实验仪器”，通过上网查阅资料、分析资料将研究的课题进一步明确、细化，并且自愿组合成研究小组，制定研究计划。教师对课题的大小、可行性进行评估，并提出建议。每个研究小组按照计划分工合作，提出假设并设计实验方案，在通过理论的检验论证后进行实验检验。学生在不断的实验中总结经验，昀终形成实验成果。策略：由于信息化自主式的教学模式与数字化实验的教学模式相比，给教师带来的昀大困扰是其“多样性”。所以，在信息化探究式的教学模式的教学中，教师应对这些“多样性”多加关注。（1）每个合作小组的研究课题不同。教师要关心各小组的研究进程、研究方案，尤其是实验方案的设计，应从实验的可行性、科学性、简约性等角度对学生进行指导。（2）每个合作小组的实验内容、实验时间不同。不同的实验内容所需的仪器、试剂有所不同。教师应对每个课题小组的实验了然于胸，尽可能作好统一安排。（3）评价角度的不同。不同的课题小组研究的方案和过程不同，教师在昀后的集体讲评中，应列举不同的研究方案，从不同角度进行评价和总结，比如，如何对信息资料进行表征解析、如何处理和分析实验数据等[4]。3对信息技术与化学实验教学整合的思考3.1走出课程整合过程中的误区（1）在课堂教学中,大量使用课件。有的教师上课时让各种信息包围学生有音像,有视频,甚至还有投影,使学生应接不暇。这样做开始可能吸引学生,时间久了就容易导致学生视觉和听觉的疲劳,产生厌烦情绪,达不到应有的教学效果有的教师在上实验课时,用动画替代实物进行模拟实验比如做氨气的喷泉实验等,学生难以获得切身的体验,而且把简单的问题复杂化,这样的教学枯燥无味,缺乏实效。（2）过分注重课程整合的形式,忽视教学效果。在信息技术与课程整合的热潮下,人们常常头脑发热,夸大信息技术与课程整合的作用,注重了形式,忽视了教学效果。例如,有些教师上课时把计算机、课件、网络资源提供给学生,放手让学生去学习,没有注意为学生提供学法指导和帮助学生对学科知识的衔接,导致相当多的学生无所适从,一无所获。（3）模拟实验替代科学实验。化学学科以实验为基础,其理论的建立大多是通过实验。因此,在化学教学中,实验是学学习化学理论、掌握实验操作技能、培养严谨的科学素质必不可少的环节。特别是在课堂教学中,实验以其真实性、直观性给学生提供了第一手的感性材料,任何模拟、说明、比喻、描述都必须建立在实验的基础之上。3.2如何搞好信息技术与课程整合（1）要树立现代教育理念。一个好教师一定是拥有科学、先进教育理念的教师,一堂好课应该是以现代教育理念来指导教学。因此,课程整合要着眼于转变教师观念,让教师树立现代教育理念。从重视知识的传授、智力的培养向重视能力、情感的培养转变从以学习知识为主的“知识目标观”向以学习方法为主的“能力目标观”转变从“培养知识型人才观”向“培养创新型人才观”转变。（2）要大力开展教育培训工作。听专家作现代教育理论报告,请技术能手作现场指导,让学科教师交流经验方法,观摩信息技术与课程整合的公开课、优质课。（3）建设科学完备的资源库。要求教师事先搜集足够多的素材,以网页的形式放在局域网上,上课时让学生在局域网上搜索事先搜集有效网址,上课时提供给学生,减少学生检索的盲目性。在资源库建设中尽量达到素材的标准化,能够适用于不同软件的使用。各类素材尽量做到体积小、效果好,方便在多媒体教室、电子备课室、电子阅览室、校园网、互联网等不同的数字环境下使用。（4）改革教学结构和评价方法。在课程整合中必须改变传统的以教师为中心的教学结构,创建既能发挥教师指导作用、又能充分体现学生主体作用的新型教学结构。尝试运用信息技术、网络资源来组织教学,尝试改变课堂教学结构,采用自主学习、合作学习和探究性学习的方式组织教学,探索更有效地发挥信息技术和网络资源作用的教学模式。教学结构与教学方法的改变必然导致对传统教学效果评价方法的变革,从重视学习结果的“终结性评价”向重视学习过程的“形成性评价”和“终结性评价”并重转变[5]。弱化评价的选拔与甄别功能,弱化评价对学生造成的压力强调对学生学习方法的诊断与分析功能,强调激励学生的学习热情和内在学习动力。参考文献[1]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（实验）[M].北京:人民教育出版社,2003.[2]宋心琦.普通高中课程标准实验教科书·化学6（选修）[M].北京:人民教育出版社,2006[3]丁秀花.信息技术与化学实验教学的整合[J]，青海师专学报（教育科学），2005，（