浅析信息技术与化学教学的整合
浅析信息技术与化学教学的整合
关键词：信息技术 化学教学 计算机辅助教学
摘 要：21世纪是信息、科技高速发展的世纪，高新技术和手段将会更广泛地应用于社会活动的各个环节之中，作为社会发展、生产力提高和科学技术进步的必然产物—多媒体信息技术已广泛地应用于化学教学活动之中。信息技术与化学学科整合不是简单的技术手段的运用，而是一种全新的教育观念和教育手段的综合运用，它的产生必将为培养学生创新精神和实践能力探索出一条新路。信息技术教学是现代化中学教育发展的必然趋势。
正 文：21世纪是信息、科技高速发展的世纪，高新技术和手段将会更广泛地应用于社会活动的各个环节之中，作为社会发展、生产力提高和科学技术进步的必然产物—多媒体信息技术已广泛地应用于化学教学活动之中。早在1991年，国家教委就在第四次全国中小学计算机教育工作会议上提出了“要加强计算机辅助教学”的要求，极大地促进了信息技术教学的发展。目前，信息技术教学的优越性已被广大教育工作者所认可，信息技术教学已被广泛地运用于化学教学的各个环节。本文就信息技术教学与化学教学整合将作实例探讨。
一、传统化学教学的特点
传统化学教学过程是一个循环过程，它由确定教育目的和总的课程目标开始，最后以评价结束。在教学活动中，教师和学生构成一个教学系统，教师和学生对教学信息进行处理和传递，以完成教与学的任务。首先，教师对教学信息进行加工和处理，并把教学信息通过语言、板书和其他辅助材料呈现给学生。其次，是对学生的反应进行诊断和评价，了解学生对所学内容的理解和掌握程度。然后，及时反馈给学生，进入下一个循环。从这个讨论中，说明了教学过程是一个双向联系的过程。
二、计算机教学的特点
计算机在程序的控制下，通过输出设备向人们呈现各种信息，并通过输入设备接收使用者输入的各种信息，然后对信息进行判断，根据判断结果进行转移和提供有针对性的提示信息。因此，把具有教学功能的软件配合到计算机之后，计算机就能像教师一样，与学生构成教学系统，完成一定的教学任务。
三、信息技术和化学教学的整合
在现代社会的化学教学中，大量CAI（Computer Assisted Instruction,即计算机辅助教学）课件进入课堂，形成一种具有现代教育特色的教育方式。教育信息技术化将成为教育改革的必由之路，作为在学校教育中占据重要地位的化学教育，需要进入新的研究领域，研究如何将信息技术有机地整合到化学教学中，创造丰富多彩的教学形式，以发挥信息技术的巨大优越性。
1、CAI与中学化学课程整合的理论基础
传统的教学理论是以传统媒体（如书本、黑板）为基础的，CAI是以新的信息为教学媒体的教学，如以传统的教学理论为依据，计算机充其量是一块高级黑板，CAI教学与传统教学并无多大差异。理论基础是指对本学科的发展起支撑作用的科学理论。因此，CAI与课程整合的理论基础也应发生变化，建构主义学习理论将成为信息技术与课程整合的基本理论。
建构主义（Constructivism）学习理论是由认知主义进一步发展而来的学习理论。它不仅关注知识的表征和意义学习的过程，而且还重视学习环境对学习的影响，重视学习环境帮助学习者构建知识的意义。建构主义学习理论下的学习环境对学生认知结构的形成与发展是非常有利的，如果这种学习环境与多媒体技术、仿真技术很好地结合起来，将是其他媒体或其他教学环境无法比拟的。由于新的教学思想对CAI课件的影响，激发人们寻求和发展适合新技术和人们认知的新理论，在建构主义学习理论指导下，探索和创建一种可行的交互式CAI教学系统。因此，在课件设计和课堂教学中都围绕着建构主义学习理论的四大学习环境要素进行，把多媒体计算机当作建构主义学习环境下的理想的认知工具，让学生在教师的指导下进行学习和求知。支架式教学（Scaffolding Instruction）、抛锚式教学（Anchored Instruction）、随机通达教学（Random Access Instruction）等教学方法的提出，为开发和应用CAI课件提供了重要的理论依据。
2、 CAI在中学化学课程整合的合理运用
CAI是一门新的教育技术，它能克服传统教学方式的弊端，具有生动形象、主动灵活、人机交互、即时反馈和个别化等优点。在化学学习过程中，让学习者进行人机交互式学习，会明显提高记忆和学习效率；并可按照学生个人特点进行教学，做到“因材施教”。（在本节内容中为了更好地论证本文的观点，笔者将采取在实习时所使用的课件进行配合论证！）
3、 激发学生兴趣，提高学习效率
CAI课件由文本、图形、动画、声音、视频等多种媒体信息组成，可以创设大量的信息，富于启发性的问题情境，展示非传统意义上的问题，激发学生的学习兴趣。一般操作方法是把课件的主题画面设计成友好的用户界面，配以亲切的解说词或悦耳动听的音乐，教师以和善的体态语言创设一个为学生所熟悉的化学教学情境，使学生产生一种轻松的心理状态，形成良好的第一印象。例如：在“硅单质”一节的导入中，如果只是教师直接进行导入，没有任何媒体信息，学生就会感到单调、无趣，但是利用CAI课件来进行导入，这样就激发了学生的学习兴趣，提高了学习效率。
【实例1】《无机非金属材料的主角—硅》—硅单质
在新课标人教版教材中，将硅作为非金属的开篇，由此可以看出硅在非金属中所占有的重要地位，教师如果直接和学生切入到硅的性质各方面，而没有进行导入，那学生就无法意识到硅的重要性，不能为后面的章节埋下很好的伏笔。为了激发学生的学习兴趣，选用硅在半导体中的广泛应用作为导入，向学生介绍计算机的发展史，配上柔和的轻音乐,展示硅在自然界中的存在形式（主板，晶体管,子弹…），结合图片,文本等多种媒体信息，给学生视觉上的冲击和创造出一个学习情境.
4、 突破教学难点，启发学生思维
CAI课件具有动画效果好、交互性强的优势，可使抽象的理论具体化、间接的问题直接化，帮助学生从感性认识上升到理性认识，从而有效地突破化学教学的难点。例如：硅酸盐的丰富性和多样性。由于硅酸盐在自然界中的应用非常地广泛和其在工业中占有重要的地位，所以本节被看作化学教学的难点。因此，在CAI课件加入大量图片配合使用。计算机辅助教学完成了由表及里、由具体到抽象的过程，使学生对硅酸盐的本质有了更深入的认识，从而有效地突破了这一教学难点。
【实例2】《无机非金属材料的主角—硅》—硅酸盐
学生在学习硅酸盐这一节内容时，由于硅酸盐是属于自然界中存在的抽象物质，学生无法去深刻体会到它的存在，在这时，教师就可以在CAI上展示由硅酸盐所制成的物质（陶瓷，长石，玻璃…）,增加学生对于硅酸盐多样性和丰富性的了解,还适当地加入陶瓷在工业上制作的视频图,让学生对硅酸盐的抽象化上升到具体化,对这节的难点也能有效地突破,水玻璃是硅酸盐中重要的物质,可以利用二氧化碳和水玻璃反应所生成的物质来引出下节内容—硅酸.
5、 应用交互方式，进行自主学习
CAI课件的超文本结构提供多种学习路径、非线性式的学习，便于学生进行联意思维，使学生能按自己的知识基础、习惯和爱好选择学习内容和方式，而不是由教师事先安排好，学生被动服从，这样将充分发挥学生的主动性，真正体现学生认知主体的作用。在此基础上，学生利用计算机的交互性、点击空白处，弹出供参考的对比内容，再与自己的归纳总结相对比，找出自己的不足，填补遗漏。例如：学习二氧化硅的性质时，我们可以用二氧化碳、二氧化硅两种物质做比较，应用CAI课件的交互性，采取列表对比方式对这两种气体进行综合对比，有利于帮助学生对这两种气体形成一种网络的联系，以及明辨它们的区别,帮助他们更好地获得新知。
【实例3】SiO2,CO2二种物质的性质对比
我们在初中时曾经学过CO2气体，对于它的性质有了一定的理解,由于Si和C属于同一主族的元素,我们可以用CO2的性质来推出SiO2的性质,如果教师只是在黑板上画一个表格，学生就在下面把它抄下来，这对于学生来说印象既不深刻也不能提高自己的推导能力，随着信息技术教学的广泛应用，老师可以在上课时利用CAI课件来制作一个图表，把两种物质的物理化学性质分别列表，在上课时，可以把列表拿出来，让学生自己通过CO2的性质来对SiO2的性质归纳对比，这样一来学生对这两种物质有了一个综合性的网络联接，可以很清楚地明辨出它们之间的区别，有利于他们对知识的整合性。
6、创设动态情境，深化学生认识
CAI课件通过逼真的模拟仿真动态演示，提高学生的参与水平，从而激发动机，提高学习热情，使得抽象的概念简单化，复杂的结构直观化，加深学生对基本概念和基本原理的正确理解与掌握。例如：二氧化硅的晶体结构，由于学生在这之前对于晶体的概念没有很深的理解，在课本上所展示的二氧化硅的结构图又是平面的，学生较难去想象它的空间结构，利用CAI插入一个二氧化硅的flash动画反复播放，并在学生难理解的细节处通过放大、定格等手段来提供鲜明的视觉信息，可以使学生获取二氧化硅的结构信息。
【实例4】《无机非金属材料的主角—硅》—二氧化硅的晶体结构
二氧化硅的晶体结构在本章中是属于拓展性内容，但是为了丰富学生的知识面，而且初中时学生也接触过二氧化碳的晶体结构，所以在这一节中我利用二氧化碳和二氧化硅的晶体结构进行对比，还插入了一个二氧化硅晶体结构的flash动画，让学生直观地去感受二氧化硅的空间结构，了解它是如何形成的，从而引出共价键的概念，扩大学生的学习面。使得抽象的空间结构图简单化，激发学生更多的空间想象能力。
7、 课件为积件，充实教学内容
CAI课件的教学演示仅是一个方面，在教学准备阶段、教学评价阶段，都可以用于减轻教师的负担。在化学教学中，教师把平时收集的教学资料输入计算机，并不断丰富，将利用3DMAX、photoshop、poser等软件制作的素材分类放在指定的目录下，把资料库建立起来，教师只要根据教学的要求，用Authorware、 Director、方正奥思等创作工具，稍加整理即可合成一个CAI课件。变课件为积件，既为教学充实了内容，又扩大了学生的知识面，较好地克服了CAI教学备课时间长的弱点。认识到这一点，会极大地丰富计算机辅助教学的内涵，计算机在教学中的运用将更加广泛。
四、信息技术与化学教学整合应避免走入误区
通过课件的制作和在课堂上所得到的效果，我们可以发现CAI课件参与教学过程虽然体现了现代教育技术极大的优越性，但是我们应该清楚地认识到，这些优越性都要在现代教育技术被合理应用的前提下才会成为现实。因此，在使用CAI时应注意以下几个问题。
1、CAI不能替代化学教师
我们可以看到CAI所注重的是信息化的教学，使化学教学趋向比较理想的过程。而在教学中，教学组织者、实施者还是教师而非CAI系统，教学指挥仍掌握在教师手中，决不能全部交给系统。因此，CAI不能替代化学教师。
2、CAI不能替代传统教学
尽管CAI有许多优势和强大的生命力，代表着化学发展方向，但无论传播媒体怎样先进，不管它的功能如何完善，它们都不可能完全取代传统教学手段，传统教学具有丰富的遗产和宝贵的教学经验。在化学教学中，CAI与传统教学手段的关系应当是一种有机整合的互补关系，我们应根据教学内容的需要，找到两者之间的最佳结合点，
使之成为更好、更有趣、质量更高的教学方式，更好地为实施素质教育服务。因此，CAI不能替代传统教学。
3、CAI不能替代化学实验
化学是一门以实验为基础的科学。学生实验、演示实验能培养学生的动手能力、观察能力、思维能力等多种能力。通过实验能力增加直接体验、增强实践能力，是素质教育的重要内容。一部分教师为了追求时髦或省事，借助计算机强大的模拟、动画和计算能力，使许多现象明显、易观察的实验“屏上做”，使学生失去了锻炼动手能力和实践能力的机会。因此，CAI不能替代化学实验。应在那些不能用语言详细地描述、用图片不能充分显示、实验不易观察之处充分发挥CAI课件的辅助作用。
总之，信息技术与化学学科整合不是简单的技术手段的运用，而是一种全新的教育观念和教育手段的综合运用，它的产生必将为培养学生创新精神和实践能力探索出一条新路。信息技术教学是现代化中学教育发展的必然趋势，我们只是就其中的部分工作进行了一点探索，还有大量的课题需要研究，笔者愿和同行们共同努力探索，为信息技术教学和化学教学整合的深入开展尽菲薄之力。