论科学课程与多媒体ＣＡＩ进行整合的教学研究

　　《基础教育课程改革纲要(试行)》明确提出，“大力推进信息技术在教学过程中的普遍应用”，并对这种立足点作了明确的阐述“促进信息技术与学科课程的整合，逐步实现教学内容的呈现方式、学生的学习方式、教师的教学方式和师生互动方式的变革”。科学课程是集物、化、生和地等传统知识于一体，以认识科学为核心，以提高科学素养为宗旨的一门学科。科学课程与多媒体CAI整合，就是在科学课程中运用多媒体作为教学辅助手段，通过计算机的交互进行学习的方式。
　　
　　一、科学课程与多媒体CAI整合的优势
　　
　　(一)用丰富的表现力突破科学教学的难点
　　传统教学手段依赖粉笔加黑板，多媒体教学突破传统教学的局限性，融视、听、说于一体，以多样化的途径引导学生对展示内容进行观察、思考、分析、推理和想象，这对于激活学生的思维，突破教学难点具有积极的意义。比如在学习电路的串联、并联，教师可利用多媒体展示电流两种状况，然后展示电路的串联与并联，通过激活日常经验以引导学生与之类比，得出两种方式电流的特征。
　　
　　(二)用巨大的信息量增强科学知识的密度
　　多媒体技术集成文字、图形、影像、动画、视频等多种媒体的特长，极大地丰富教学内容表现形式，加快了学生建构知识的速度。另外，多媒体教学将烦琐的说教用形象化的表现形式体现，使学生易于理解，提高了教学效率。这样在有限的学时内，学生不仅学到课本上的知识，而且可以了解与之相关的内容。特别是在总复习时，充分利用多媒体的大容量，可将科学课程中的知识点网络化，体系化，从而让学生从宏观上对知识有个总体把握。
　　
　　(三)用良好的交互性促进学生的个性化学习
　　多媒体课件可根据学生输入的信息，来选择适当的教学策略，指导学生有针对性地学习；随着网络技术的迅猛发展，多媒体信息的自由传播，教育资源在世界的交换和共享已成为现实，打破了现有的地域界限、学科界限，应用电脑多媒体网络辅助教学，能缩小发达与落后地区的教育水平之间的差距。
　　
　　(四)用虚拟的现实性增强学生身心的安稳性
　　科学课程中不少的物理过程、化学变化、生命现象是瞬间发生、稍纵即逝的。多媒体可将学生平时无法观察的、难以理解的微观过程重放、慢放、定格等操作展示在学生面前。如两物相撞时形变过程慢放，大陆漂移学说的动态说明。当然对于现实的变化与原理，多媒体演示发挥巨大的作用同样不可小看。一类是动态的过程变化。例如，在讲述内燃机的工作原理时，可克服传统挂图的立体感差与非连续性，让学生观察到整体的连续的过程。另外一类是较危险的、导致不良后果的实验操作，可以利用多媒体演示来完成。
　　
　　(五)用超时空性拉近宏观、微观与学生的距离
　　借助多媒体技术，我们可以将原子等微观物质和细胞生长等微观变化的过程宏型化；将生态系统、地球地理环境以至到天体微型化。这种空间的转换，给学生以身临其境的感觉，使学生充分感知事物的发展变化过程，启迪学生的科学思想。例如在天文方面，将太阳系的行星制成多媒体课件，让学生了解它们运动状态，然后利用多媒体的链接，将每个星球的情形用照片反映出来。而对于微观层面，特别是电子在溶液或导体中运动，可以将它们宏观运动起来，将抽象化为具体，突出问题的本质。
　　
　　二、运用多媒体CAI与科学课程整合需遵循的原则
　　
　　(一)明确目的、任务驱动的教学原则
　　科学课程与多媒体整合的教学，其主体是科学课程，而非多媒体技术。在现行的教学中，出现多媒体一统课堂的现象，但现实的科学课并不都是适合CAI教学的，有时用实物演示或直接传授，效果更佳，特别是对于学生感受性的内容，比如动滑轮比定滑轮提升物体时所用力的体验。所以在科学课程与多媒体整合时，应从具体的教学目标出发，以教学中的难点和重点为任务驱动，在这种鲜明的目标指引下进行教学设计，明确多媒体辅助教学与其他教学手段的平等性，只有将传统的教学手段与多媒体优势互补，才能达到最优化的教学目标。
　　
　　(二)高密度信息与学生建构协调的原则
　　利用多媒体进行科学课程的教学实践中，如果稍不注意，就会使得课堂学习的信息量过大，教学进度过快，学生在听课时思维处于过度紧张状态，因没有足够的时间进行意义建构，为记笔记而无法跟上教学进度而产生焦虑情绪。在传统理科的教学过程向科学课程的过渡阶段，大部分学生已经适应了教师讲，自己听的教学模式。因此在科学课程的教学时，教师应考虑到过渡学生学习知识的特点，把握好多媒体辅助教学的优越性体现，处理好信息的呈现与学生自主建构之间的关系。
　　
　　(三)思维训练与情感交流促进的原则
　　随着多媒体辅助教学引入科学课程中后，人们似乎过于强化思维训练，无意中掩盖了情感交流。对于中学生。思维训练固然重要，但情感交流更不可少。“亲其师而信其道”，情感交流不仅能促进学生的思维能力，对于学生心灵更具一系列独特的功能和性质，对教学乃至教育活动都有着巨大的因素。由于计算机辅助教学的引入，有时会使得情感因素的交流更加迫切。所以，信息技术的教学过程是培养学生探求新知、解决任务、创新信息的过程，也是师生感情交流的过程。
　　
　　(四)虚拟抽象与复杂现实结合的原则
　　在科学课程中，利用多媒体进行教学时，为了将矛盾突出，往往把问题过度抽象化和夸大化。这种做法对于高效率地提高考试成绩效果明显，却无意中忽视了学生的观察能力、抽象能力和动手实践能力的培养。当学生到了现实情景中，往往引起学生提取知识的障碍。所以，在科学课程的教学中，利用多媒体辅助教学时，主要是创设问题情景，引发学生的思考，将抽象与具体结合，促进学生知识建构。
　　
　　三、多媒体与科学课程整合的模式运用举例
　　
　　(一)以科学课程中化学方面的《质量守恒定律》为例
　　1．问题情景创设利用多媒体的丰富表现力和巨大信息量，在大屏幕上快速展示学生前面学过的各类反应，让学生的思维在回忆已有知识的基础上活跃起来。接着在屏幕上出现架天平，两边各放一个密封的锥形瓶，瓶中放有一小块白磷并使天平平衡。然后提问，当天平左盘上的白磷点燃后，天平会向哪边倾斜?
　　2．学生提出猜想天平向左边倾斜，天平向右边倾斜，或者依情况而定。
　　3．师生共同设计并实验在教师的引导下设计实验以探究质量变化。学生亲自实验：以氢氧化钠与硫酸铜溶液反应和电解水的实验变化等实验为例。实验结果是氢氧化铜溶液与硫酸铜溶液反应前后质量不变，电解水实验前后质量也不变。
　　4．解释与结论得出质量守恒定律。让学生讨论质量守恒的原因，并将学生的讨论结果，用多媒体演示微观反应过程，并在多媒体动画中引导学生得出结论。
　　
　　(二)以科学课程中地理方面的《月相》为例。
　　1．创设问题情景 在上课前几分钟播放《但愿人长久》的Flash动画，在这个Flash中出现非常优美的动画，其中出现了不同的月的形态。这样就给学生创设了一个学习月相情境，学生会被动画的美丽、奇妙和情景深深吸引。教师适时提出问题：这是什么歌曲，是古代哪位诗人的杰作?在刚才看这个动画时，你发现了什么现象?引出课题，让学生画熟悉的月相。
　　2．提出问题，启发学生思考为什么会有不同的月相存在呢?让学生讨论、进行假设。学生很容易想到与地、月、日三者的位置有关。
　　3．多媒体演示，突破难点我们知道，传统的教具很难给学生一种空间的真实感。但是，我们用Flash动画很好地演示了地、月、日三者的关系，学生通过动画的形象描述了解不同时间从八个方位看到的月相，然后要求同学们自己来画出给出时间的月相。这样就把实验和数据处理分析有机地组合在一起。
　　4．练习与巩固演示结束后，打出下面三个问题：
　　(1)判断下面各图分别是什么月相，一个一个出现。
　　(2)两个同学在学了月相后，看到了如下的月相，你能说出它们分别是农历多少吗?
　　(3)看日地月三者位置，得出月相；判断接下去月球亮的部分多了还是少了；再判断过了7天后月相又是什么?
　　
　　(责任编辑：李雪