多媒体与化学课堂教学

陈文强　陈文英

【摘要】化学是一门以实验为基础的自然科学,化学课堂离不开化学实验｡然而,通过化学实验所观察到的往往只是一些宏观的､表面的现象,其中的微观变化情况却无法看到,学生难以理解｡多媒体教学很好解决此难题｡而CAI课件的制作水平和可用性又是计算机辅助教学成败的关键｡本文着重阐述化学课堂上应用多媒体的重要性以CAI在化学课堂上具体应用,关提出化学教师学会如何自主开发CAI小课件,才能真正体现计算机对化学教学的辅助作用,达到优化化学课堂教学的目的｡

【关键词】计算机辅助教学､多媒体､课件､化学课堂

Multimedia and chemistry classroom instruction

Chen WenqiangChen Wenying

【Abstract】Chemistry is one take tests as the foundation natural sciences, chemistry classroom cannot leave the chemical experiment. However, observes through the chemical experiment often is only some macroscopic, the superficial phenomenon, in which microscopic change situation is actually unable to see that the student understood with difficulty. The multimedia teaching are very good solve this difficult problem. But the CAI courseware's manufacture level and the usability are also the computer aided teaching success's or failure's keys. This article elaborates in chemistry classroom to apply the multimedia importances emphatically by CAI in chemistry classroom the concrete application, the pass proposed how chemistry teacher does learn to develop the CAI small courseware independently, can manifest the computer truly to chemistry teaching auxiliary function, achieves the optimized chemistry classroom instruction the goal.

【Key words】Computer aided teaching, multimedia, courseware, chemistry classroom

随着我国教育事业的飞速发展,以计算机为代表的现代化教育设备走入了中学校园｡计算机辅助教学Computer Assisted Instruction简称CAI是计算机应用于教育的一个重要组成部分｡CAI的应用,促进了教学模式､教学思想和教学理论的改革,在推动教学整体改革方面起着重要作用｡

当代教育理论强调素质教育,在教学过程中,占中心地位的是学,而不是教｡因此,应以学生为主,教师为辅,强调学生的参与以及学生个性的发展,发挥学生的主体作用｡微机多媒体辅助教学顺应于时代的潮流,多媒体技术是指以计算机为核心,综合处理文字､图形､图像､声音､动画以及视频等多媒体信息,并使这些信息建立起逻辑连接,以表达更丰富､更复杂的思想或方法,这些教学信息能够在短时间内作用于学生的各个感官,使学生产生一种前所未有的深刻的感觉,使用多媒体课件辅助教学是一种较为理想的现代化教学手段｡多媒体软件具有人机交互的优越性,以及存信息大､画面丰富等特点,在教学过程中,为学生建立起一个学生自己控制的发现式教学环境,开阔了学生的视野,解放了学生的想象力,调动了学生的学习积极性,可以比较好地解决在传统教学中他们的被动地位;变要我学为我要学,从而在素质教学方面有着不可替代的优越性｡

1.化学课堂上应用多媒体的重要性

化学是一门基础自然科学,它研究物质的组成､结构､性质以及变化规律｡化学有三个世界:宏观世界､微观世界和符号世界｡宏观世界所包含的物质种类繁多,知识零碎,记忆的成份较多;而微观世界和符号世界又比较抽象,难以理解,无论是教还是学都会产生枯燥乏味的感觉｡怎样适应新形势下的教学,即完成好教学任务､提高教学质量,又较好地帮助学生从沉重的负担中解放出来,是摆在化学教师面前的一个重要课题｡应用多媒体,不仅可以创设多样化的学习情景,更可毫不费力地将传统教学中难于描述､难以突破的难点生动､形象地表现出来｡另外,本着节约的目的也不能每次都给学生做这样的演示｡通过电脑的动画模拟,则可以轻松地达到教学目的｡

化学实验的操作步骤和操作规范都有一定的要求,一旦学生操作失败,不仅会引起实验失败,也可能引起实验事故,更会引起学生的恐惧心理,影响学生学习化学的兴趣,采用多媒体网络技术,应用典型的软件资料,对操作易错误的后果进行模拟｡这样,让学生在计算机前先进行模拟操作,以掌握正确的操作和对不正确的操作的理解,再进行实验,将大大提高学生实验的有效性｡例如:氧气的实验室制法中,实验结束后应先将导管移出水面再去酒精灯的操作,一旦失误,有一定的危险性｡为了解决这一难题,通过多媒体技术,设计､制作了氧气的实验室制法的软件,对这一操作做了一些特别的处理,在课题上,让学生进行反复模拟实验,一旦操作正确,计算机给予奖励提示,鼓励学生,而一旦学生操作错误,计算机则对水倒流试管底部,试管破裂的危险场面进行模拟｡再如:对点燃未检验纯度的氢气发生爆炸进行模拟,使学生加深对操作错误引起危险的认识,然后再进行正确的实验;通过多媒体技术的模拟;不仅提高了实验的成功率更深刻理解正确操作的重要性｡

应用多媒体对一些装置和操作较复杂的实验,为学生提供一个模块实验环境,让学生先进行模拟操作,训练实验技能,然后再进行真正的实验工厂｡例如:氢气还原氧化铜的实验是初三化学教学中重点,更是难点｡靠课题演示并不能使学生真正理解,掌握整个实验环境,让学生在"实验室"中自由选择实验所需的仪器和药品,在二次错误的选择后计算机将给予正确的提示,然后由学生自由地用所选的仪器搭配装置,整个实验完毕后由计算机给予评价,对不正确的实验给出的可能产生后果的模拟,像试管口未向下倾斜,产生的水倒流到试管底部,使试管破裂等｡实验开始时要求学生选择先通氢气还是先加热,对选择先加热后通气的操作给出发生爆炸的模拟,实验结束后,要求学生选择先停止加热还是先停止通氢气,对选择先停止通氢气的操作给予出生面红色的铜又被氧气氧化成氧化铜,导致实验失败的模拟,在多媒体技术上,通过学生模拟实验,既掌握原理又掌握实验操作方法,不断促进学生实验技能的提高｡

多媒体技术在化学实验中,起到了实验设计教学,对学生进行化学知识和实验操作技能的演示教学,有利于培养学生和迁移能力､解决问题能力,相互协作能力和创造能力,在多媒体"实验室"中让学生在实验室中畅游,发挥各自的才能,去探索化学世界的实验｡例如:物质的鉴别,通过多媒体"实验室"提供学生所需试剂,由学生设计各种方法进行实验并加以判断｡计算机对各种方法所产生的各种现象都会模拟,并正确判断加以正确提示,有利于培养学生对知识的巩固､应用和发展,培养学生的创造精神｡

对于理论课而言,教学内容涉及微观世界,无法看到难以理解,通过多媒体技术处理,问题变得容易解决｡例如:共价化合物和离子化学物的形成过程通过多媒体技术的模拟电子的得失和共用电子对形成,让学生很容易理解这过程｡

对于化学复习课而言,教学内容牵涉到基本概念和基本原理､元素化合物知识､化学实验以及化学计算等几个知识块,内容繁多,传统课堂的黑板､粉笔明显超负荷运转｡但在多媒体技术帮助下,所有这些课堂的难题均能轻易举地解决｡

总之,多媒体计算机引入课堂,与传统的教学方式有机地结合,相互补充,相得益彰,必定能使化学课堂教学得到最大的优化,取得最佳的教学效果｡

实例:传统课堂教学与多媒体辅助教学的对比

2003年本人担任高一⑵､⑶班化学教学,其中高一⑵为普通班传统教学班;高一⑶为多媒体辅助教学班,通过一年教学化学科成绩比较:

2.CAI化学课堂上的具体应用

2.1展示微观结构,模拟微观粒子的变化过程

化学是研究分子､原子及核外电子等微观粒子的运动又是看不到､摸不着的,通常情况下我们只有借助于挂图和模型,通过我们教师的讲解而使得学生理解｡高中化学晶体结构､有机物分子空间结构､同分异构､电解池原理､原电池原理､消去反应､如成反应､酯化反应､聚合反应､胶体的渗析､干电池等等,都可以用多媒体课件来模拟｡笔者深有感触的是有关晶体结构的知识,统筹需要两三节课的内容,如今用多媒体课件,只需要一节课就能够充分说明,并且效果很好｡诸如氯化钠晶体一个晶胞中有多少个钠离子､多少个氯离子,一个钠离子周围距离相等且最近的钠离子有多少个的问题,几乎不费口舌,学生就能搞清楚｡

2.2模拟或再现化学实验

计算机模拟化学实验主要体现以下几个方面:

其一是模拟错误操作｡例如,酒精灯､试管的错误使用方法,稀释浓硫酸的错误操作等,通过电脑动画模拟演示错误操作带来的后果,不但节约实验用品,而且能给学生留下深刻的印象｡

其二是严重污染环境,易使人中毒的实验｡例如,一氧化碳还原氧化铜的实验,由于一氧化碳的毒性较大,很容易造成中毒事件｡如果改用计算机进行模拟,即可以直观地观察到实验过程中的各种现象,又可以避免对师生身体的损害｡类似地还有氯气､硫化氢的性质实验等｡

其三是难度较大,成功率较低或反应较慢的实验｡有一些实验由于受到各种因素的影响,往往不易成功或现象不明显,影响教学效果例如,氢气和氯气混合点燃爆炸,焰色反应､氢气燃烧时的火焰颜色等｡也有一些实验反应太慢,如铁生锈､胶体的电泳实验等｡采用动画模拟､可以直接将实验过程显示出来,真实感极强,既能减轻教师的负担,又能提高教学效果｡

还有一些实验在前面曾经做过,但又间隔时间过长已经淡忘了｡例如:高中化学学习硫的化学性质时,教材汇总提到,初中已经学过硫跟氧气的反应｡但是,学生对这一反应已经没有多少印象了｡这时可以用计算机演示初中化学留在空气和氧气中燃烧的实验,既巩固了所学知识,又节约了时间｡

2.3复习课中的应用

计算机课件的超文本方式以及多级菜单结构设计形成,正好适合复习课内容多､知识跨度大的特点｡另外,把各实验的重要现象剪辑起来｡插入到复习课件中去,可以起到更好的效果｡

3.开发多媒体课件的体会和建议

计算机辅助教学能有效地激发学生学习化学的兴趣和求知欲｡同时,也发现不少需要注意和改进的问题｡

3.1多媒体辅助教学手段不能排斥或替代传统的课堂模式

传统的教学模式是广大教育工作者经过长期的实践和研究所总结出来的一种行之有效的教学模式,当前的教学模式仍不可能脱离传统的教学手段,多媒体手段只能作为“辅助”的作用,而不能完全替代传统教学模式｡有的教师认为多媒体课堂教学具有传统教学模式所没有的优势,每节课必言多媒体,特别是公开课或示范课,好像不用多媒体就不能算是一节好课｡这种认识过分强调了多媒体教学的优点,而忽视了课堂教学中的学生的主体地位､教师的主导作用､师生的主导作用､师生之间课堂上情感交流,削弱了教师的授课艺术和临场发挥能力,不符合学生的认知规律｡如果一味追求课堂上的教学过程的"奢华",讲究声音､录像､动画和投影,追求知识传授上的"大容量",最终不是分散了学生的注意力就是把学生搞得顾此失彼反而降低了课堂效率｡计算机不能完全替代化学实验,化学是一门以实验为基础的学科,观察现象需要视觉､听觉､嗅觉和触觉等不同的感官去感知,这是电脑模拟所不能替代的｡计算机和传统教学工具相比,它们的地位是平等的,它们之间并不能相互完全替代｡因此,在教学中要有选择地使用各种媒体,采用多媒体组合教学｡每一个教师特定的教学语言､教态､板书和应变能力是最大的财富,只有把传统教学手段､教师个人特色和多媒体辅助教学有机地结合起来,才能真正发挥多媒体课堂教学的效果｡

3.2正确处理教学过程中诸要素之间的关系

多媒体课堂教学过程主要包含四个要素:教师､学生､教材和媒体,四要素相互联系,相互制约形成一个有机的整体,为达到很好的教学效果,必须处理好四个要素之间的关系｡根据皮亚杰的建构主义学习理论:教师是教学过程中的组织者､指导者和知识意义建构的帮助者､促进者,而不是主动施教的知识灌输者;学生是知识意义的主动建构者,而不是外界刺激的被动接受者､知识的灌输对象;教材中所提供的知识是学生主动建构对象,而不是教师向学生灌输的内容;媒体是创设学习情境,学生主动学习､协作､探索和完成知识意义建构的认知工具,而不是教师向学生灌输所使用的手段和方法｡可见多媒体辅助课堂教学不能主多媒体简单地代替都是的传授,仍然要充分发挥都是的主导作用和学生的主体作用,同时突出多媒体教学的辅助功能｡只有处理好四个要素之间的关系才能正确定位多媒体课堂教学的在中学化学课堂教学的地位和作用｡

3.3积极开发小课件,灵活调整课堂教学

小课件体现在一个“小”字,一套实验装置､一个小实验､实验基本操作或者一个微观变化过程等,都可以做成一个小课件｡例如,笔者曾制作出氯化钠的溶解､电离､溶液的导电､一氧化碳还原氧化铜等多媒体(CAI)小课件｡这样的小课件制作好之后,分类储存在电脑中,可以作为素材随时调用｡在课堂教学过程中,可以根据实际情况,有选择地使用,使教师的主导作用和课件的辅助作用自然地结合在一起,提高课堂教学效果｡另外,由于小课件可以灵活地反复调用,避免了重复劳动｡

3.4开发多媒体化学课件的主力军

化学课件是计算机辅助化学教学的关键,设计制作多媒体(CAI)课件,需要在认真钻研教材的基础上,理解教材中各个知识点的精髓,才能找出科学､合理的表现形式｡在制作过程中还有适时调整有关粒子的大小比例､运动方式以及物质的颜色等,力求做到切合实际｡而这些要求只有化学教师才能做得完美｡因此,开发多媒体化学课件的主力军是化学教师｡

由于多媒体软件开发平台的使用变得越来越方便,教育教学的现代化又要求教师具有驾驭现代科学手段的能力,应用现代化教学手段也成为教师素质提高的标志之一,再者,近几年参加工作的教师具有一定的计算机基础知识,因此,化学教师自主开发多媒体(CAI)课件成为可能｡化学教师经过培训或自学,掌握了较多的软件开发技术,具备了一定图形､图像处理能力和视频采集､编辑能力,在备课的同时,根据课堂教学的需要,搜集､制作简单的素材,就可以开发出自己所需的教学课件｡当然,个人的力量是有限的,我们要注重相互交流,充分利用现有多媒体(CAI)素材库,使用好现有的多媒体(CAI)课件｡

自主开发多媒体(CAI)小课件是提高课堂效率,适应新时代教学要求的重要一环,是提高教学质量和学生素质的一种重要手段｡这一切都要以化学教师对计算机的学习､掌握和应用为前提条件｡同时也要求计算机工作者大力开发和完善跨平台操作的软件和搜件程序,以增加课件的通用性｡对于化学教师来说,要不断学习,掌握先进的教学手段,并勇于探索,锐意进取,提高个人素质,积极开展教学改革,实现化学教学的最优化｡

总之,多媒体辅助课堂教学是对传统课堂教学模式的一种补充和发展,运用多媒体课堂教学发展的必然趋势｡

收稿日期:2009-05-06