新课程背景下ＣＡＩ与化学实验教学的整合初探

郭建明

在新课程改革的今天,新课程理念下的化学课堂,应该是充满了科学探究的气氛,所以实验教学是化学教学的灵魂,是化学魅力和激发学生学习兴趣的源泉之一,也是培养和发展学生思维能力和创新意识的重要方法和手段。新一轮课程改革为CAI辅助教学提供了更为宽松的环境,更广阔的空间。为使CAI更好地为新课改教学服务,教师在使用CAI辅助教学时要切记,首要原则是让多媒体服务于学生学习需要,适时适当巧妙地介入,使其恰到好处,从而达到教学最优化。

一、新课程对化学实验的要求

研读《高中化学课程标准》我们可以知道,新课标与原教学大纲相比,加强了实验教学,单纯的演示实验变为“活动与探究”,目的是为了突出学生的实践活动,发挥学生的主体性。新教材中化学实验尽可能多的让学生分组实验或边讲边实验或学生探究实验,培养学生的探究科学的能力、合作的能力。要求学生在化学学习过程中提出问题,做出猜想和假设,自主设计实验方案,寻找解决问题的依据,从中体会到学习的乐趣。

二、实验教学在落实新课程教学中的作用

1.实验教学有利于激发学生的学习兴趣。

“兴趣是最好的老师”,是学生探求知识的原动力,也是发明创造的精神源泉。组织好课堂教学中的演示实验及做好学生分组实验,最能调动学生的情绪,激发他们学习的兴趣和求知欲。

2.实验教学有利于培养学生的观察能力。

化学实验对于化学课程目标的全面落实具有重要的作用,观察则是整个实验过程中的一个非常重要的环节。在化学实验教学中,重视观察能力的培养具有深远的意义。

3.实验教学有利于培养学生的思维能力和创新能力。

化学实验有利于把学生带入发现问题的情境,使学生在分析实验问题和解决实验问题中锻炼动手能力和思维能力。

4.实验教学有利于提高学生的探究性学习能力。

探究性学习是一种积极的学习过程,《化学课程标准》将科学探究作为一种重要的学习方式,十分重视和强调学生自主的、开放的探究学习,这也是本次课程教材改革的一个重要特征。探究性实验教学对于提高学生独立获得科学知识的实践能力,更好地促进学生科学素养的形成具有重要的意义。

三、化学演示实验中应用CAI辅助教学的重要意义

CAI辅助教学在参与教育教学活动中的优越性和重要意义表现在如下几个方面:

1.CAI辅助教学是培养具有创新素质人才的一个有力途径。

“创新是一个民族进步的灵魂,是国家兴旺发达的不竭动力。”CAI辅助教学能适应教育的这种需求特点,国内充满生机和极富发展前景的促进教育改革和教育现代化的实践活动,具体体现为CAI辅助教学,当然它并非是单纯的物质技术,更重要的是设计和应用教育技术的现代教育思想的观念和方法,又充分体现了教学过程的设计、开发、利用、评价、管理,以实现课堂教学的优化。它作为现代教育的有力手段对教育教学产生了重要的作用,并能在很大的程度上对被教育者在思想观念、学习形式、学习手段、学习方法、思维模式等方面产生重大的影响,而这正是培养创新人才所必须的。

2.CAI辅助教学能充分开发、组合和利用各种学习资源,扩展教育和学习的空间,使教育摆脱以学校为中心,课本为中心和教师为中心的来源。有了计算机,学生则可通过网上查询或做软件习题,网上交流,充分开发、组合、利用各种学习资源,自主地去学习,避免了受到的各种束缚。

3.CAI辅助教学激发学生学习兴趣,让学生积极主动地参与学习。 通过调查显示:有95.5%的学生都愿意上实验课,在这95.5%的学生中,有97.5%的学生认为有了演示实验或者是分组实验,可以在轻松、愉快中掌握知识,不至于死记硬背。学习源于兴趣,CAI辅助教学是解决这一问题的最好方式。通过计算机的人机对话功能,使一些抽象、枯燥的知识变得有趣,使学生产生强烈的参与意识,刺激学生学习的主动性,也减轻了老师纯粹地教学生、被动地学所带来的压抑感。

4.利用模拟教学模式,丰富课堂内容,有利于解决重难点,提高教学效率。

CAI辅助教学的模拟功能通过动画、录像、投影的形式,进行信息处理和图像输出,在显示屏幕上实现微观放大,宏观缩小,动静结合,图文并茂,用以调动学生的多种感官参与活动,使学生获取动态信息,从而形成鲜明的感性知识,为进一步形成概念、上升为理性认识奠定基础,而且有利于培养学生的形象思维能力,也有利于抽象思维能力的提高。同时教学软件是经过教师精心设计,钻研大纲保证教学的科学性基础上结合教学实际,最大限度地把各种资料组成一个有机整体,教师可以通过教学课件减轻教学强度,把主要精力放在重难点教学上,放在与学生的沟通交流上,从而实实在在地提高教学效率与质量。

5.CAI辅助教学能够有效地进行个别化教学,真正做到尊重学生的个性差异因材施教。

学生在学习或接受某一知识时,一般都存在一定差异, CAI课件具有较强的交互功能。CAI辅助教学的这种模式是以学生为中心的个别化学习,每个学生可根据自己的水平选用不同层次的学习内容,做不同层次的习题,根据自己对知识的掌握程度,有目的地反复练习某部分内容或跳过一定的章节,反复地学习,跨越式地学习。还有利于学生克服厌学心理,尖子生能保持旺盛的学习热情,薄弱学生也不至于跟不上。

四、化学CAI辅助教学应用实例

在中学化学实验中,有好多实验我们可以借助于CAI多媒体进行教学,现将有关实验总结如下:

(一)微观物质结构及其运动的模拟

1.微观物质结构的模拟,如:晶体结构(如NaCl、SiO2、石墨、金刚石、干冰等)、较复杂的分子结构、有机物的同分异构等内容。借助于CAI特殊的动画功能则可以对它们任意进行拆分、组合、旋转、着色等操作,既有利于学生对物质结构的理解,又有利于学生空间想象能力的培养和运用逻辑思维对化学结构的认识。

2.微观粒子运动的模拟,如:电子在核外的运动、氧化还原反应中电子转移的方向和数目、离子反应、原电池工作原理、电解与电镀、布朗运动、电泳现象、化学反应历程等。

3.微粒在化学变化中的行为模拟,如:通过CAI动画模拟CO与CuO之间的氧化还原反应的实质过程,弄清CuO是如何失去氧原子,而CO是如何得到氧原子。

(二)难以实现的化学实验的模拟

1.操作技术要求高的实验,如:温室效应实验、酸雨形成实验、饱和溶液配制实验、中和滴定实验等;2.装置复杂、药品稀少昂贵的实验;3.错误实验操作,如:稀释浓H2SO4时,将H2O倒入浓H2SO4,液体沸腾并飞溅出来; 4.危险系数高的实验,如:氟化氢的制备,氟单质通入水中等实验。5.反应速度过慢的实验,如:铁的生锈实验、胶体的电泳实验等采用模拟实验可摆脱这种时间上的限制而提前进入课堂,进行自己的教学内容。

五、CAI辅助教学过程中应注意的几个问题

在化学实验教学中应用CAI辅助教学,是对化学实验的重要补充和拓宽,值得大力推广和应用。但是在教学实践中,应注意以下几个方面的问题

(一)明确CAI辅助教学无法取代化学实验教学。

1.模拟实验的科学性无法取代化学实验教学。2.模拟实验的趣味性无法取代化学实验教学。3.模拟实验对学生能力的培养无法取代化学实验教学。

(二)准确理解新课程的理念,避免出现以下几个“误区”。

误区一:过于追求教学的情境化;误区二:实验课堂变成戏剧舞台;误区三:演示实验教学只求“表面热闹”;误区四:教师变成了观众。

总之, CAI辅助教学与中学化学实验教学相整合的优势是显而易见的。教师应通过精心认真的教学设计,选择最合适的教学媒体。在教学时,要充分发挥教师的主导作用,CAI辅助教学对新课标下的化学教育必定会注入新的活力。