现代信息技术与化学教育整合的探讨与实践
温江洪 广东省中山市第一中学
信息化是当今社会发展的大趋势，以网络技术和多媒体技术为核心的信息技术已成为拓展人类智力的创造性工具，“课程整合”的教学模式是我国面向21世纪的基础教育的新视点，它的研究与实施为学生主体性、创造性的发展创设了良好的基础，使学校教育朝着自由的、有特色的课程教学方向发展。
所谓“课程整合”，就是通过课程把信息技术与学科教学有机地结合起来，从根本上改变传统教和学的观念以及相应的学习目标、方法和评价手段。现代信息技术使化学的教学过程和学生的学习过程具有更强的教育性、灵活性和直观性，起到传统化学教学所不能达到的教学效果。
一、信息技术与化学教学过程的整合
1.1 网络环境与化学教学过程的整合
我是以皮亚杰（J.piaget）的建构主义理论为指导，建立网络环境下的教学模式。“以学生为中心，在整个教学过程中教师作为引导者、帮助者和促进者，利用情境、协作等学习环境诸要素，充分发挥学生的主动性、积极性和首创精神，最终达到使学生有效地实现对当前所学知识意义建构的目的”。
为了实现上述建构主义的学习意图，就要为学生提供这样一种环境，使学习者在追求学习目标和问题解决的活动中，可以使用多样的工具和信息资源，并且可以相互合作和相互支持。以前由于受技术的限制，这种学习环境很难实现，现在以网络为核心的信息传播技术，为创设理想的意义建构学习环境提供了现实的可能。
在网络环境下的教学设计上，我以学生如何学为中心，充分发挥学生的首创精神和知识的外化与自我反馈，所以备课时要进行课件的制作、网页的设计、查找相关的网址，并把这些积件用超文本的方式进行链接，形成超媒体，从而便于教学。
示例1：硫酸网站的结构图
“硫酸、硫酸盐、硫酸的工业制法”以“环境污染的严重性和环境保护的重要性”为中心展开进一步的学习，学生通过查询各种信息资料和逻辑推理来解决问题，完善原有知识，通过反馈练习完成知识建构。
在教学时，我把制作的“硫酸”网站放在学校的服务器上，在网络教室进行教学。学生根据自身情况选择网站中的内容自主学习，如观看沸腾炉中黄铁矿燃烧时的沸腾现象、接触室中气体流动、吸收塔中若用水吸收三氧化硫时会形成酸雾的三维动画等，或者根据自己掌握知识的情况，选择一些习题来练习。在网络上活动的教师与学生都成了学习者，学生在这种环境中主观能动性得到了发挥，他们不仅与同学进行学习交流，同时也可以同老师探讨问题，形成了多方面交流的交互式学习氛围。
在网络教室中进行教学，可以克服个别教学容易“迷航”，课堂演示教学缺乏“交互”的缺点，更好地体现教学中教师的主导作用和学生的主体地位。联网教学的优势还在于使课堂教学成为真正开放的系统，通过网络与外界进行信息交换，还可以超越个别化教学和“人机交互”及课堂演示的师生全班交流，形成教师与学生群体、教师与个别学生和学生与学生相互作用的互动学习。
1.2 多媒体技术与化学教学过程的整合
计算机技术对图形处理能力高超，利用这一特有功能可以变抽象为具体，变静态为动态，将微观过程进行宏观模拟，把宏大场景作缩微处理，对瞬变为定格分析，化枯燥为生动。“学习障碍”的存在是教学难点的成因之一。抽象思维的障碍、逻辑思维的障碍、语言表达的障碍等在计算机技术的上述功能下被打通了、降解了、消失了，从而降低了学习难度，使教学难点得以顺利突破。
下图是《晶体的空间结构》课件的流程图，利用计算机灵活、强大的交互性，任意组合、安排课堂教学，从而设计出更合理、更科学的课堂教学过程，使教师、计算机、学生形成一个有机的组合。教师通过计算机教懂、教准、教活、教精，师生共同进入教与学的自觉状态和最佳状态，使课堂教学具有严谨性、灵活性、多样性，增强了课堂教学的活力，优化了课堂教学过程。
利用多媒体技术可以做到高密度的知识传授，大信息量的优化处理，大大提高课堂效率。图形不是语言，但比语言更直观和形象，比语言包容的信息量更大。动画又比图形包含更高级的输出信息，利用文字闪动、图像缩放与移动、颜色变换等手段，不仅容量更大，速度更快、效果也更好。
示例2：晶体的空间结构 （第一课时教学流程图）
本节课充分发挥了多媒体的优势，营造有利于学生自主学习的环境，现代信息技术与化学课程整合，优化了“教”和“学”的过程。（1）电子板书突出重点；（2）课件突破难点；（3）科技素材拓宽视野；（4）应用网络反馈练习，成功地完成了学习任务。
教学手段的多样化吸引学生的注意力，激发学生学习兴趣，学生得到了全方位的认知刺激和启发，轻松、愉快地获取了知识，提高了能力，确保了学生在教学过程中的主体地位，充分发展学生的个性，全面提高学生的素质。
二、现代信息技术与学生学习过程的整合
学习是获取知识的过程。建构主义认为，知识不是通过教师传授得到，而是学习者在一定的情境中，借助其他人（包括教师和学习伙伴）的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式而获得。信息技术的飞速发展要求学生具有主动利用信息工具和信息资源，有效地对信息处理和创新的基本能力，这种能力将成为学生在未来社会进行终身学习的能力。
提供一些化学网址，让学生在学校开放的电子阅览室中自主学习，有以下好处：
2.1 有助于学生理解并掌握化学概念和原理
针对化学概念和化学原理较抽象，学生难于理解和掌握的特点，通过信息技术可以变抽象为具体，也可以模拟看不见的化学反应历程和微观粒子的运动过程，使教学过程形象和直观，便于学生理解和掌握。
2.2 有助于学生观察和理解化学现象
某些化学反应完成的速度极快，而某些化学反应的速度又很慢，对其发生的过程很难观察和加以判断，通过信息技术模拟该化学反应，调节反应的快慢，从而便于学生观察和理解。
2.3 有助于学生了解化学发展史
古代化学启蒙于中国古代，而近代化学从其产生至今大约有三百多年的历史，此发展过程与无数化学家的勤奋工作、潜心研究是分不开的。如原子结构的发现就由汤姆逊、卢瑟福、查德维克等化学家经过数十年的实验和研究发现的。又如，门捷列夫发现元素周期律，并绘制元素周期表，为以后许多元素的发现奠定了基础等等。通过现代信息技术，结合相关的化学内容，有利于学生在较短时间里了解化学发展史，从而培养学生辩证唯物主义世界观，培养学生科学的思维方法。
2.4 有助于学生联系生产和生活实际
化学是一门实验性很强的科学，与人们的生产和生活实际密切相关。通过现代信息技术，能使学生更容易理解化工生产的工艺和过程，从而掌握相应的化学原理和知识，如硫酸、硝酸、乙烯的工业生产流程，合成氨、炼铁、炼钢等。通过录像、Flash动画等，学生既容易理解，又提高了学习的效率。
三、现代信息技术与化学实验教学的整合
化学实验课件主要是运用于多媒体辅助教学，它集投影、数字化处理、文字、图像、声音等于一体，具有多维动画模拟的生动、逼真效果，在化学实验教学中更是具有得天独厚的优势，是化学实验教学现代化的一种重要体现形式。其优点主要体现在以下几个方面：
3.1 展现实验过程中的微观变化
中学化学中的很多实验，需要学生不仅要观察掌握宏观的实验现象和变化过程，更重要的是要学生理解实验发生的原理，这就需要学生对实验过程中微观的变化产生感性的认识。如《原电池》教学，利用计算机技术可以把无法用肉眼观察到的电极反应这一微观变化模拟成宏观图景加以演示，弥补了化学实验难以展现微观世界的动态变化，计算机屏幕以鲜艳的彩色图像展示出铜锌两种金属自由电子浓度的不平衡，又以生动的动画效果模拟出自由电子在电位差的作用下沿着导线从低电位向高电位的定向移动。画面中H+得电子成为H原子，两个H原子结合为分子，H2气泡在铜板上冉冉升起。逼真的动画效果、听觉效果与视觉效果相融洽，学生眼耳手脑的全部调动并聚焦于一点，再加上软件的运用交错穿插在学生实验、老师讲解之间，教学效果达到了最佳状态，达到了教学的最优化，使学生对实验原理的理解透彻、掌握准确，对实验现象印象深刻、记忆牢固。
3.2 进行复杂实验或具有一定危险性（危害性）实验的先期教学
中学化学实验教学中有些实验在课堂上演示具有一定的危害性或危险性，例如氯气漂白性的实验，运用洪恩软件“次氯酸使有色布条退色”（http://www.hongen.com）就可很好地解决氯气对教室环境的污染。多媒体技术将实验生动地展示模仿出来，既保证了教师学生的安全，保护了环境，又能达到良好的教学效果；又如石油的催化裂化实验反应时间较长，反应装置较复杂，我在课堂教学中运用中国园丁网（http://www.jszx.jsol.net
/jzhx /swf/shylh.swf）提供的实验课件进行教学，再利用课外时间通过开放实验室让学生实际操作，这样既提高了课堂教学的效益，又培养了学生的动手能力，可谓相得益彰。
3.3 中学化学实验复习
在高三的化学复习中，实验占居着重要的地位，通过这一阶段的化学实验复习，可以有效地提高学生的实验技能，加深学生对所学化学实验的作用和地位的理解，为学生巩固掌握化学学科知识打下基础。但是，如果在化学实验复习中安排学生进行实验操作或教师演示都需占据较多的课堂教学时间，多媒体技术的应用一改以前“口头实验”、“黑板实验”、“纸上实验”的教学现状，教学中可以运用清华附中网页上提供的“高中化学实验总复习”（http://166.111.124.17/chem2/huaxueshiyanzongfuxi.htm）课件进行复习（该课件将化学实验分化学实验仪器介绍、化学实验基本操作、化学实验的设计、常见的气体制备实验、常见无机物、有机物的性质实验、常见有机物的制备实验、理论实验、实验装置图展示等十二个部分。）。这些课件可以在课堂复习时应用，也可以让学生在课外上网学习、练习。
当然，现代信息技术在化学实验教学中的应用只能作为化学实验教学的辅助手段，决不能替代化学实验，因为化学是一门重视实践和创造的学科。
四、现代信息技术促使化学学科与其他学科的整合
实行“3+X”考试制度后，除了强调考查学生的学科能力，也注重考查学生学科间的综合能力，即学习能力。为此我们在平时的教学中必须①强调学科内容的渗透、交叉与综合；②强调理论和实际相结合，学以致用；③强调人与自然、社会协调发展的现代意识。我校开设了综合课程，它是综合各科内容的交叉性课程。它为揭示各门学科的相互依赖，消除各门学科的界限而设计的。课程的内容划分成一个一个主题，学生以每一个主题为基础，进行研究和探究。如“水的污染原因及对策”“酸雨的形成分析”等。我们将利用能反映这一主题的某一方面的辅助性软件，如环境保护及环境保护的网站，学生2～3人一组进行合作学习。他们应用各门学科的知识和技能，参与收集数据、提问、分析、想象、探索、讨论、决策、解决问题、发明、实验、评价等活动。这种综合课程的教学，能有效地发展学生的思维能力和学习能力。网络上知识结构的特点是“树状”的、跨学科的，因此，长期基于网络技术的学习必然打破单一学科的知识结构，对学科知识进行新的整合。此外，现代信息技术提供了高速大容量的信息汇聚也为这种跨学科的综合学习提供了可能。
五、体会与思考
尽管我在计算机辅助教学方面开展了一些工作，进行了积极的尝试，取得了一定的成果，但我也清醒地认识到课程整合是一个长期而艰巨的任务,如何将现代信息技术和课堂教学整合是我的不懈追求。
现代信息技术与化学教学的整合有利于教师角色的多元化发展。整合必须搞清楚信息技术在化学学科教学中的优势和不足，以及学科教学的要求，避开不足，设法找出信息技术在哪些方面能提高效果，使学生完成那些用其它方法做不到或效果不好的事。再有在这个过程中，有哪些地方需要注意，具体实施时应遵循哪些原则，只有弄清这些，“整合”才会起到事半功倍的作用。信息技术与化学学科的整合中，信息技术作为认知工具，服务于教学的总体能力目标，即培养学生的创新精神和实践能力。但对不同的内容、具体的要求来说，作用是不一样的，这就要求我们要找出相适应的教学模式，让学生利用信息技术主体参与，并创造性地解决问题，最大限度地发展能力，超越单一学科学习的框架，以适应未来社会对复合型人才的需要。
总之，将现代信息技术与化学教学整合是社会进步的需要，是现代科学技术发展的必然选择，是化学教学现代化的一种体现形式，它不仅能有效地提高化学教学的质量，而且能培养中学生学习和应用信息技术的兴趣和意识，培养学生利用现代信息技术获取信息、分析信息和处理信息的能力，让学生获得适应未来信息社会需要的创新能力、动手操作能力和思维想象能力，最终使学生学会学习。
参考文献：杨光辉.网络技术下的化学教学模式的探讨.
化学教育.2002.1.34
|
