運用現代信息技術促進化學學習的研究報告.doc

北京市優(yōu)化學習過程課題研究成果“運用現代信息技術促進化學學習過程優(yōu)化的研究”的研究報告懷柔區(qū)第一中學執(zhí)筆人: 丁曉非郵編：101400 聯系電話: 69643291“運用現代信息技術促進化學學習過程優(yōu)化的研究”的研究報告懷柔區(qū)第一中學 執(zhí)筆人 丁曉非內容提要： 新一輪基礎教育課程改革，突出強調信息技術與課程的整合,信息技術不再僅僅是一種技術手段，而是一種學習方式的根本變革。本研究報告通過運用現代信息技術促進學生化學學習過程優(yōu)化的研究，將現代信息技術有機的引入到學生化學學習過程中，科學的創(chuàng)設研究情境和途徑，構建網絡化學習模式，轉變教師、學生角色和教學方式、學習方式?？偨Y出如下結論：現代信息技術可以創(chuàng)設學習情境，優(yōu)化學生認知過程、知識反饋過程和課外學習過程，為開展研究性學習提供保證，同時對培養(yǎng)學生終生學習能力，對全面推進素質教育具有重大意義。關鍵詞： 現代信息技術 優(yōu)化化學學習 1. 問題的提出新一輪基礎教育課程改革，突出強調信息技術與課程的整合，要把現代信息技術與課程改革有機地結合起來，即信息技術不再僅僅是一種技術手段，而是一種學習方式的根本變革?，F代信息技術就是運用現代教育理論和現代科技成果，通過對教與學過程和教與學資源的設計、開發(fā)、利用、評價和管理，以實現教學優(yōu)化的理論與實踐。它為教育、教學的改革，為學生的實踐能力的形成和發(fā)展提供了有利條件，以計算機為主的多媒體教學系統(tǒng)無論從教學規(guī)律、教學模式、教學內容還是從教學手段上看，對培養(yǎng)、提高學生的實踐能力都具有巨大的優(yōu)勢。為此，運用現代信息技術促進學生學習過程的優(yōu)化成為可能。前蘇聯教育家巴班斯基提出來的教學最優(yōu)化理論是以人的發(fā)展，尤其是個性化的發(fā)展為核心的。個性化的發(fā)展必須以尊重學生的個性為前提，然而在以班級為單位的課堂教學中，要體現這個特點是很困難的，用傳授和灌輸的方法無法做到既考慮學生的共性又顧及學生的差異。信息技術在課堂中的運用，改變了傳統(tǒng)教育過程的特征，教師由原來的知識傳授者、灌輸者變?yōu)檎n堂教學的組織者和指導者；學生由原來單純的知識接受者變?yōu)橹R的探究者，學習者的主體性得到體現，原來輔助教師教學的教學媒體成為學生學習和學會學習的認知工具；灌輸式的教學過程變?yōu)殚_放式的新型教學模式，原本沉悶的充滿師道尊嚴的課堂氣氛變得民主、平等、和諧。在充分運用信息技術的課堂里，學生的主體意識和創(chuàng)造精神被喚起，學生獲取信息的途徑變得直接、快速，從而提高了學習的效率，優(yōu)化了學習過程。我?；瘜W教師在計算機輔助教學上進行過專題研究，信息技術運用具有較好的物質基礎和技術水平，在實踐過程中也認識到現代信息技術為教學內容的呈現方式、學生的學習方式、教師的教學方式和師生互動方式的變革提供了可能，對提高學生學習興趣、突破重點難點、優(yōu)化學習過程具有不可替代的優(yōu)勢。那麼在現代信息技術環(huán)境下如何實現化學教學中優(yōu)化學生化學學習過程，就必然成為我們要研究的一個新課題。 2. 研究的目的、意義（一） 研究的目的推進素質教育、培養(yǎng)創(chuàng)造型人才是21世紀我國的基礎教育的總體目標。在最近中共中央和國務院頒布的關于深化教育改革全面推進素質教育的決定中提到：“要讓學生感受、理解知識產生和發(fā)展的過程，培養(yǎng)學生的科學精神和創(chuàng)新思維習慣，重視培養(yǎng)學生收集處理信息的能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力、語言文字表達能力以及團結協(xié)作和社會活動的能力”。 本課題就以此為目標，借助現代教育技術理論、教學最優(yōu)化理論及相關教學理論，發(fā)揮現代信息技術優(yōu)勢，為優(yōu)化學生化學學習過程進行實證研究，探索利用現代信息技術優(yōu)化學生化學學習過程的途徑和方法，培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)，實現學生整體素質的全面提高。（二）研究本課題的意義信息化是當今世界經濟和社會發(fā)展的大趨勢，以多媒體和網絡技術為核心的信息技術已成為拓展人類能力的創(chuàng)造性工具。為了適應這個發(fā)展趨勢，我國已經確定在中小學普及信息技術教育，并特別強調要加強信息技術與其他課程的整合?！靶畔⒓夹g與課程整合”是我國面向21世紀基礎教育教學改革的新觀點，是與傳統(tǒng)的學科教學有著密切的聯系和繼承性，又具有一定相對獨立特點的教學類型。對它的研究與實施將對發(fā)展學生主體性、創(chuàng)造性，培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和實踐能力具有重要意義。研究本課題可以使我校良好的教學資源得以充分的利用，使學生在濃厚的信息環(huán)境下學到更多的知識和技能，對于深化課堂教學改革、探索全新教學模式和學習模式具有重大意義。3研究的方法及過程我們的研究主要采用行動研究法，輔之以觀察法、文獻分析法、問卷法、經驗總結法等。研究力量：由李鶴年校長負責課題實施的全面工作，劉宇宏主任負責實驗課的研究工作，具體實施由化學教研組的15名任課教師及化學實驗員承擔。研究對象：面對全體學生。在開展課題研究過程中，我們做了以下幾項工作：1、增強教師的課題意識，進行理論指導 將教師的精力從對“教”的研究轉向對學生“學”的研究，這是一個極其艱難和痛苦的過程。這就要求教師在具體實施過程中，摒棄以往教學習慣，教學方法，徹徹底底的轉變教育理念，實現教學模式的變革。在課題實施以來，我校組織教師先后學習了現代教育技術理論、教學最優(yōu)化理論及相關教學理論，教師具備了較高的教學理論，較先進的教學理念，自然產生主動實踐的課題意識。這樣，為我們的研究得以順利實施提供了保證。2、繼續(xù)提高教師現代信息技術應用水平為了使課題實驗順利進行，在原有的基礎上，學校對教師進行了flash動畫制作、網頁的制作以及intel未來教育的培訓，教師不但了解、掌握、運用現代教學資源，還能夠獨立建立師生互動平臺。使教師真正從學生發(fā)展的角度積極去研究如何處理教學內容，如何發(fā)揮信息技術的最大優(yōu)勢，如何優(yōu)化學生的學習過程。在研究過程中，我們舉行了講座、展示課、研究課、課件比賽等一列活動，以期從多個角度進行引導教師參與到課題研究的進程中來。3、幫助學生轉變學習習慣，樹立學生是認知主體的新意識我們的學生從小學到中學的學習，一直都是在以教師為中心的學習環(huán)境中進行學習，形成了被動學習的習慣。要實現教學模式的變革，只有幫助學生轉變被動學習的舊習慣，樹立學生是認知主體的新意識，明確自主學習、協(xié)作學習的要求和目標，才能在學習中發(fā)揮其主動性、積極性和創(chuàng)造性。以學生為中心的學習，要求學生在老師的指導下，在信息化學習的環(huán)境中自己主動去搜集并分析有關的信息和資料，對學習的問題要敢于提出各種假設并努力加以驗證，要采用探索法、發(fā)現法、協(xié)商法去建構知識體系；要善于把當前學習內容所反映的事物盡量和自己已經知道的事物相聯系，并對這種聯系加以認真的思考；還要善于借助其他人的幫助，包括教師的指導和與學習伙伴交流、討論與協(xié)作，有效地實現對當前所學知識的意義建構，從而達到提高自己的信息搜集、信息分析、信息處理、信息創(chuàng)新和信息表達的能力，培養(yǎng)自己協(xié)作、創(chuàng)新的精神。4研究成果將知識體系的形成、科學方法的學習、信息素養(yǎng)的培養(yǎng)統(tǒng)一在化學課堂教學中，是信息時代課堂教學的特點；充分發(fā)揮多媒體計算機和網絡資源優(yōu)勢，營造有利于學生創(chuàng)新性自主學習環(huán)境，優(yōu)化學生學習過程，是當前教育改革的熱點。（一）現代信息技術，創(chuàng)設學習情境優(yōu)化學生認知過程1、運用現代信息技術，優(yōu)化學習內容在課堂這個充滿活力的情境中，學生獲取知識的多少以及運用知識的能力強弱，很大程度上取決于學習內容的優(yōu)化。信息技術對學生學習內容的最優(yōu)化主要表現在：它可以改變傳統(tǒng)教學信息單向傳輸的模式，使課堂變成一個多樣化和開放性教學信息交換的過程。在此過程中，學生煥發(fā)了自主精神，激發(fā)了學習的興趣和積極性，提高了自我學習的能力。例如，在“原電池原理”的教學中，傳統(tǒng)的教學中，教師多以掛圖、幻燈和模型來幫助學生想象，但因這些輔助手段的靜止和單一性，實際效果并不理想。運用現代信息技術節(jié)省時間，把認知過程留給學生，成功地完成學習任務，優(yōu)化學生學習過程。首先，教師為學生創(chuàng)設好學習、研究的環(huán)境：用心臟起搏器、常用電池、燃料電池、原電池等生動信息引入課題，運用清華同方化學教學素材庫素材編輯課件，使學生掌握了“什么是原電池？”，即原電池的構成條件；“為什么能產生電流？”即原電池的工作原理解決了電子轉移和電流的形成的問題；“能否將電極材料（鋅板或銅板）用其他材料替換？” 把想象的空間留給學生，給學生留出二十分鐘的時間供學生實驗探究，從電極名稱、電極反應、電子轉移方向及能量轉化到原電池的構成條件，學生自主學習完成了原電池原理的認知全過程；把交流和評價的權利留給學生，學生相互交流取長補短，協(xié)作學習，相互評價，使學習任務完成得更完美。2、運用現代信息技術，突破教學重點、難點化學是研究分子、原子及核外電子等微粒運動的科學，而微觀粒子的運動又是用肉眼看不到、用手摸不著的，通常情況下我們只有借助于掛圖和模型、教師講解使學生理解，而微粒運動變化的過程卻無法充分展示。例如，高中化學的電子云、化學鍵、晶體結構、有機物分子空間結構、有機物反應機理如消去反應等、電解池原理、原電池原理、膠體的滲析與電泳等等?，F在我們都可以用多媒體課件來模擬微粒的分開和結合的過程，能使學生很快地理解和接受。在晶體結構學習中，晶體模型只能使學生建立晶體框架，并不能完全理解晶體空間結構，運用多媒體課件的三維動畫演示，幫助學生發(fā)揮想象空間，將直觀模型無限延展，形成完整知識體系。在解決問題時，學生就可以突破模型框架，站在三維立體角度更完美的完成學習任務。 在烷烴的系統(tǒng)命名法學習中，一個繁雜的多支鏈的長鏈烷烴的結構式，通過計算機的圖形轉換功能、閃爍提示功能很容易比較出“最長碳鏈”的位置及碳數；利用不同色彩的區(qū)別也很容易比較出碳鏈編號的起迄端的正確選擇。教師在軟件的配合輔助下使學生順利完成了由“知”到“懂”到“會”到“對”，再到“規(guī)范”的全過程。（二）現代信息技術，優(yōu)化學生知識反饋過程計算機及其網絡技術的發(fā)展，信息高速公路的建立為個別化的教學構建了一個技術平臺。在網絡和虛擬網絡的世界里，教師與學生對于許多新事物、新知識的認識常處于同步狀態(tài)，學生完全可以按照自己的意愿捕捉、篩選和處理各種信息，教師則可以根據學生的個性充當組織者和指導者，通過網上師生和學生之間的合作及教師的點撥、釋疑，實現個別化教學。建立計算機多媒體教室，為計算機輔助教學創(chuàng)設特定的環(huán)境，在這個環(huán)境中一人一機操作，可進行教學、練習、檢測等。重要的是，縮短了時空距離，加速了人與人之間的聯系溝通。教師還可以利用網絡技術將全部學生答案迅速收集統(tǒng)計，及時分析教學效果，從而調整教學的節(jié)奏和進程，迅速地及時反饋，使教學的調控合理化，又進一步調動了學生學習的積極性和主動性。課堂教學效率提高了，學生課業(yè)負擔減輕了。我?；瘜W教研組的老師在使用溶液中離子共存問題氣體的制取與發(fā)生裝置兩個課件的實踐中深切地體驗到及時反饋迅速調控的必要性與優(yōu)越性。在練習或檢驗過程中的任何時刻都可了解任何學生的進度、成績及任意一題的通過情況，這是過去常規(guī)教學中難以實現的；常規(guī)教學往往是：要么耗時費力，時過境遷；要么望洋興嘆，心有余而力不足。這樣的課件還能隨意調出需要重新講解或答疑解難的問題，重點剖析，加強教學的針對性，形成了課時內講、練、評一體化。在原電池原理學習中，利用計算機的交互性把學習的新知識設計成各種問題情境，設計成電子動畫習題：根據給定的化學方程式設計原電池，讓學生與計算機交互，使學生在與計算機交互過程中不斷修正錯誤、鞏固深化新知識，構建較為完整的知識體系。根據不同的學習內容和學習目標，個別輔導軟件提供的交互方式也有所不同，包括：操練和練習、對話、游戲、模擬、測試、問題解答等，體現了不同的教學或學習方法，從而形成了不同學習模式。我們主要采取的教學策略有個別輔導式教學和個別化學習等，雖然教學仍是封閉的、以“知識”為中心，但是，學生有豐富的和優(yōu)秀軟件相接觸的機會，對學習有較高的積極性，當學習遇到問題時可以向教師或其他學生請教。教師要時刻關注學生的學習進展，在其遇到障礙或問題時，給予及時的輔導和幫助，最后的評價方式仍以測驗為主。在非典期間，我們嘗試著利用“空中課堂”、 網上交流等形式對學生進行學習指導，尤其是針對不同程度的學生進行一對一的輔導，效果非常突出，當年懷柔一中的升學率創(chuàng)了歷史新高。（三）現代信息技術，優(yōu)化學生課外學習過程現代信息技術環(huán)境下，不僅優(yōu)化學生課堂學習，而且優(yōu)化學生課外學習過程。例如設計開放性的作業(yè)： 設計環(huán)保電池，介紹新型電池；原電池原理論證“電池回收與環(huán)境保護”或“金屬的腐蝕與防護”。要完成好這項作業(yè)，學生需要查閱大量資料，可以從科普書籍、報刊文摘及網絡信息等途徑進行查詢，而最佳途徑是網絡信息學習。學生自由結合成小組，上網查找有關信息，下載了大量的圖片、數據、文字資料，深化了對原電池原理的理解，將所學知識與實際相結合，認識到科學技術的價值。學生自發(fā)撰寫了科學小論文 “廢舊電池回收與再利用”、“新型綠色環(huán)保電池或高能電池”、“常用電池優(yōu)劣分析”、“金屬的腐蝕與防護”等等。在完成作業(yè)過程中，不但將所學知識得到了鞏固和深化，同時也培養(yǎng)了學生自主學習習慣，掌握了一定的科學學習方法。加強化學與生產、生活、社會的聯系。中學化學中，關于化工生產的內容較多，傳統(tǒng)方法：一般采用模型、掛圖、板書等演示手段，真實性和直觀性較差，無法激起學生對化工生產的興趣。若利用計算機的模擬功能，編寫化工生產的流程圖，向學生展示物質的轉化和流動情況，就可以使學生對整個化工生產過程及反應原理在頭腦里形成一個框架。模擬化工生產的全過程，如用3DS的動畫功能制成三維動態(tài)過程，就可以向學生展示如：硫酸工業(yè)中沸騰爐、接觸室、吸收塔，氨的合成塔等中的真實的反應現象。在展示講解該課件時，再配以播放相關的化工廠的全貌及車間內部設備的場景，這樣學生很容易產生身臨其境的感覺，增強學習化工生產的真實性，理論與實際的聯系，激發(fā)了學生應用所學解決實際問題的熱情。（四）現代信息技術，為開展研究性學習提供保證現代教育不僅教給學生關注學科知識，即“什么”的問題，更應關注學科知識的形成條件、背景、發(fā)展，即“為什么”、“怎么樣”、“還能怎樣”等。在學習過程中構建學生的科學知識體系，訓練和培養(yǎng)學生的科學研究方法及能力。“研究性學習”是為進行某項專題性學習活動而互助協(xié)作、共同完成研究探索的任務，并在任務解決中達成課程目標的學習方式。利用網絡可以在學習活動中方便地搜尋與問題相關的信息，并對信息進行加工處理。運用網絡還可以方便地進行研究性學習的過程交流和成果評價，這種交流評價是多邊的和自由的。這些對培養(yǎng)學生信息獲取、處理和交流表達能力非常有效，有利于促進學生信息能力的發(fā)展。充分利用現代信息技術，使得學習活動不受時空限制，它是現代信息技術環(huán)境下研究性學習的一種開放形態(tài)，是現代教育的一種新形式。這種學習活動的基本過程是： 基于互聯網資源的研究性學習活動，要達到學習活動預期的目標和成效，制訂周密的計劃和進行規(guī)范的評價是至關重要的，而學習活動過程本身就是研究性學習和信息素養(yǎng)交互作用、協(xié)調提高的學習成果。下表是高一化學環(huán)境主題研究性學習的活動計劃。 為學生制定好學習評價標準：我們?yōu)閷W