信息技術與中學化學整合研究綜述

1、信息技術與中學化學整合研究綜述朱忠明廣東省東莞中學在教育改革的浪潮中，信息技術與教育整合走過了約二十年的歷史，各方面的探索都取得了相當大的進展，已經(jīng)成為了最重要的議題?，F(xiàn)在，我國比以往任何時候都重視信息技術與課程的整合，教育部在基礎教育課程改革綱要中指出：“大力推進信息技術在教學過程中的普遍應用，促進信息技術與學科課程整合，逐步實現(xiàn)教學內容的呈現(xiàn)方式的變革，充分發(fā)揮信息技術的優(yōu)勢，為學生的學習和發(fā)展提供豐富多彩的教育環(huán)境和有力的學習工具?！边@里以綱要的形式明確了新一輪課程改革中信息技術與學科課程改革的目標和內容。為此，在新課改展開之際，作者查閱了19942004年的中國期刊網(wǎng)的相關文獻，簡單分

2、析信息技術與中學化學課程整合的歷程，并得到了一些啟示。1.信息技術和中學化學整合的實踐探索從19942004年中國期刊文獻可看出，國內對信息技術和中學化學課程整合的研究日益重視，而且實踐的探索先于理論的研究。為了便于分析，根據(jù)研究的側重點的不同，我們從以下兩個方面進行討論：（1）整合層次的演變；（2）整合模式的探索。1.1信息技術與中學化學整合層次的演變根據(jù)信息技術與課程整合的不同程度和深度，可以將整合的進程大略分為三個階段：封閉式的、以知識為中心的課程整合階段；開放式的、以資源為中心的課程整合階段；全方位的課程整合階段。1.1.1封閉式的、以知識為中心的課程整合傳統(tǒng)教學和先前大多數(shù)教學都屬于

3、此階段：所有的教學都嚴格按照教學大綱，把學生局限在教材或簡單的課件內，按照教材的安排和課時的要求來設計所有的教學活動。整個教學過程仍以教師的講授為主，學生是被動的反應者、知識被灌輸?shù)膶ο?。信息技術的引入，只是在幫助教師減輕教學工作量方面取得了一些進步，而對學生思維能力的發(fā)展，與傳統(tǒng)方式相比，并沒有實質性的進步。按照教學對技術的依賴程度和學生的投入程度，此階段可以細化為以下三個層次。(1)信息技術作為演示工具。這是整合的最低層次。(2)信息技術作為交流工具。此層次對信息技術提出了新的要求：互聯(lián)網(wǎng)和局域網(wǎng)的使用。(3)信息技術作為個別輔導工具。在此層次，計算機軟件實現(xiàn)了教師職能的部分代替，如：出題

4、、評定等，因此，教學的發(fā)生對技術有較強的依賴性。1.1.2開放式的、以資源為中心的課程整合在此階段，教育者日益重視學生對所學知識的意義建構，教學設計從以知識為中心轉變?yōu)橐再Y源為中心、以學為中心。整個教學資源是開放的，學生在學習某一學科內的知識時可以獲得許多其他學科的知識，學生在占有豐富資源的基礎上完成各種能力的培養(yǎng)。學生成為學習的主體，教師成為學生學習的指導者、幫助者、組織者。按照對學生能力由低到高的培養(yǎng)順序，可以將此階段細化為四個層次：(1)信息技術提供資源環(huán)境。在此層次，主要培養(yǎng)學生獲取信息、分析信息的能力，讓學生在對大量信息進行篩選的過程中，實現(xiàn)對事物的多層面了解。(2)信息技術作為信息

5、加工工具。該層次主要培養(yǎng)學生分析信息、加工信息的能力，強調學生在對大量信息進行快速提取的過程中，對信息進行重整、加工和再應用。(3)信息技術作為協(xié)作工具。計算機網(wǎng)絡環(huán)境大大擴充了協(xié)作學習的范圍，減少了協(xié)作的非必要性精力的支出。在網(wǎng)絡協(xié)作學習的過程中，基本的協(xié)作模式有四種：競爭、協(xié)同、伙伴和角色扮演。以上四種學習模式中，學生絕大部分時間都處于一種投入狀態(tài).(4)信息技術作為探究工具。很多工具性教學軟件都可以為該層次的教學提供很好的支持，但是如何設計出能更好的培養(yǎng)學生創(chuàng)造性思維能力的模式仍是國內外所有教育人員奮斗的方向之一。1.1.3全方位的課程整合當信息技術在教學中的應用得到更系統(tǒng)、更科學的探討

6、和細化時，必然會促進教育內容、教學目標、教學組織構架的全方位的改革。（1）教學內容的改革。（2）教學目標改革。（3）教學組織架構改革。1.2信息技術與中學化學整合的模式探索美國學者認為，一種教學模式就是一組綜合性成分，這些成分能用來規(guī)定完成有效的教學任務中的各種活動和功能的序列(D. Andrews & F. Goods , 1980)。在數(shù)字化學習環(huán)境下，數(shù)字化學習過程的構成有時是四個要素：學生、教師、資源、內容，有時則為三個要素：學生、資源、內容。由于要素之間的關系的差異，數(shù)字化學習過程結構也會有所不同。信息技術與化學課程整合，就是將數(shù)字化的課程學習內容和資源放在數(shù)字化學習環(huán)境中運

7、行，進行課程內容的學習。廣大教師對此進行了大量有益的探索，因環(huán)境和資源利用方式的不同，整合的途徑和方法有多種，其中有以下幾種較為典型的模式：1.2. 1教學屏幕界面的設計電子教案 教學屏幕界面設計的重點是按教材中知識的內容體系、根據(jù)教師40min 的教學過程設計線性流程。其特點是在瀏覽過程中只能點擊鼠標向前，不能后退，頁面間沒有任何導航標志，不能體現(xiàn)媒體技術的交互性、非線性、實時性、信息使用的方便性的特點。其實只是教師的電子教案。1.2. 2信息技術作為演示工具CAI課件CAI課件就是利用一些多媒體制作工具，再利用各種教學素材，編寫的演示文稿或多媒體教學軟件。用來形象地演示其中某些難以理解的內

8、容，或用圖表、動畫等展示動態(tài)的變化過程和理論模型，或模擬演示某些實驗現(xiàn)象，幫助學生理解所學的知識。這樣，通過合理的設計與選擇，計算機代替了幻燈、投影、粉筆、黑板等傳統(tǒng)媒體，實現(xiàn)了以往無法實現(xiàn)的教育功能。這類“整合”至今仍對中學化學課堂教學有深遠的影響，因為它有以下一些特點：(1)用多媒體技術的“超文本”功能，提高化學知識網(wǎng)絡的教學效果。(2)運用多媒體技術的“放大”功能，提高化學實驗的演示效果和微觀理論的教學效果。(3)利用多媒體技術的“改變時空”功能，提高不易體驗的化學知識的教學效果。(4)利用多媒體技術的“復現(xiàn)”功能，提高化學實驗的復習效果(5)利用多媒體技術的“模擬”功能，提高不宜演示的

9、危險化學知識的教學效果(6)利用多媒體技術的交互式人機對話，教學效率得到了顯著的提高1.2.3在多媒體網(wǎng)絡環(huán)境下的雙主教學網(wǎng)絡課堂 這類課堂的設計大致如下（以氯氣的性質和用途為例）：課前利用Frontpage2000 、Flash5.0等網(wǎng)頁工具制作一個氯氣的性質和用途的網(wǎng)頁，將教學中要利用的網(wǎng)上信息，通過超級鏈接的形式與網(wǎng)站中有關內容相連(學生可以通過鼠標點擊該部分文字，查看相關內容) ,從而打破了傳統(tǒng)文本單一的線性順序結構，學生可以在學習目標的指引下，有選擇地在這個知識網(wǎng)上的任一結點進入學習。通過方便的超級鏈接，又可以隨時到達其他的結點。同時網(wǎng)頁中設置不同層次的學習鏈接；相互討論的BBS、

10、Net Meeting或E-mail等交流工具。這類整合有以下一些特點：(1)資源性。網(wǎng)絡信息豐富，容量大，涉及面廣，其不囿于教材的知識領域，打破課本的局限，在教學上實現(xiàn)橫向與縱向的延伸，既加深學生對所學知識的認識，又可以實現(xiàn)創(chuàng)新。(2)交互性。網(wǎng)絡課由傳統(tǒng)課堂教學的師生交互發(fā)展到網(wǎng)上的師生交互、學生與電腦的交互、學生與學生的交互三位交互模式。(3)協(xié)作性。學生可以在世界范圍服務器主頁上瀏覽，可以利用E - mail 雙向異步交流，可以通過聊天室雙向同步通話，可以通過BBS和Net Meeting進行同步討論、發(fā)現(xiàn)問題和共同協(xié)商解決問題。為協(xié)作性的培養(yǎng)提供了極大的可能。 (4)雙主性。教師的主

11、導地位體現(xiàn)在網(wǎng)頁制作上和教學過程的控制上。學生的主體性則體現(xiàn)在網(wǎng)絡氛圍下，學生通過自行操作電腦，瀏覽教師精心設置的各種文字、圖像和動畫等，初步形成一定的知識構架，并通過和其他同學的交互及接受教師的個別輔導，來鞏固所學知識。1.2.4基于因特網(wǎng)的“專題探索網(wǎng)站開發(fā)”模式化學WebQuestWebQuest 的化學學習是以多媒體計算機和互聯(lián)網(wǎng)作為學習工具，以網(wǎng)絡作為重要的化學信息來源,強調獲取化學信息、分析化學信息、處理化學信息的方法，強調學習的全過程和各學生之間協(xié)作的一種全新的教學模式。這一模式可用下圖表示：專題網(wǎng)站結構化知識展示擴展性學習資源網(wǎng)上協(xié)商討論網(wǎng)上自我評價把教材內容相關文本、圖形、動

12、態(tài)資料結構化處理擴展性學習素材相關資源網(wǎng)站鏈接學習工具（字典、詞典、仿真實驗室等答疑和指導遠程討論區(qū)域思考性問題形成性問題總結性考查從教學過程來看，它完全以學生為中心；從學習過程來看，它是將信息技術的學習融合于化學的學習之中；從學習方法上看，它采用協(xié)作學習與自學相結合的模式；從評估學生的方式看，它是以學生的積極參與和行動為基礎來評價的；從整個過程來看它就是一個網(wǎng)絡學習環(huán)境下基于專題的協(xié)作學習。2.信息技術和中學化學整合的理論研究 信息技術和中學化學整合的理論研究，其主要是借助教育心理學和認知心理學的成果和方法于實踐的研究。以下是整合幾種理論研究。2.1基于行為主義的研究信息技術和中學化學整合是

13、在程序教學和教學機器的基礎上發(fā)展起來的。最早提出教學機器設想的是美國教育心理學家桑代克,這種教學方式一直沒有得到廣泛的響應。一直到了二十世紀五十年代,斯金納根據(jù)其操作條件反射和積極強化的理論,提出了適用于機器教學的學習材料程序化的思想,程序教學和教學機器才得以普及。斯金納是美國新行為主義的主要代表,是操作條件作用學習理論的創(chuàng)始人和行為矯正術的開創(chuàng)者。斯金納受實證主義哲學和巴普洛夫條件反射學說的影響,把物理學的操作主義和生物學的進化論結合起來。它的基本觀點主要有這兩點:學習過程是嘗試與錯誤的過程和學習過程是刺激反應強化的過程。多媒體集文字、圖形、圖像、聲音、動畫、影視等各種信息傳輸手段為一體，具

14、有很強的真實感和表現(xiàn)力，可以以較強的感官刺激激發(fā)學習者興趣，引起注意。利用多媒體的人機對話、界面友善、超文本、人工智能、可編著工具、方便的外設、虛擬現(xiàn)實等功能，以及及時反饋教學信息并不可斷進行強化的特點，可以突出重點，解決難點，增大課堂教學容量，極大地提高教與學的效率。因此把現(xiàn)代教育技術用于化學課堂教學中可以很好的實現(xiàn)行為主義的兩個基本目標“嘗試與錯誤的過程和刺激反應強化的過程”，這些多媒體課件的設計、制作和教學過程的控制都是以教師的教學目的為出發(fā)點，其核心是以教師為中心。2.2基于建構主義的理論研究建構主義理論的鼻祖是瑞士心理學家皮亞杰（Jean Paul Piaget，18961980）。

15、建構主義理論強調學生是在積極主動的建構對知識地理解，提出了學習是一種“同化調節(jié)平衡地反復”這種認知模型，其核心是學生自主學習。自進入九十年代以來，隨著多媒體和Internet應用的迅猛發(fā)展，建構主義的學習理論與教學理論在西方日漸風行。建構主義學習理論主張以學生為中心，強調學生是信息加工的主體，是知識意義的主動建構者；認為知識不是由教師灌輸?shù)?，而是由學習者在一定的情境下通過協(xié)作、討論、交流、互相幫助（包括教師提供的指導與幫助），并借助必要的信息資源主動建構的。所以“情境創(chuàng)設”、“協(xié)商會話”和“信息提供”是建構主義學習環(huán)境的基本要素。建構主義的教學理論則強調教師要成為學生主動建構意義的幫助者、促進

16、者，課堂教學的組織者、指導者，而不是課堂的“主宰”和知識灌輸者；要求學生主要通過自主發(fā)現(xiàn)的方式進行學習，換句話說，在建構主義學習環(huán)境下，“發(fā)現(xiàn)式教學”是學生掌握學科內容的最基本方法，也是最重要的一種教學策略。建構主義之所以能在九十年代風行，就是因為多媒體和網(wǎng)絡技術（特別是Internet）為建構主義學習環(huán)境的實現(xiàn)提供了最理想的條件；反之，建構主義學習理論與教學理論，則為體現(xiàn)多媒體和網(wǎng)絡技術教學應用優(yōu)越性的以學生為中心教學模式提供理論基礎。2.3“雙主”教學理論的研究行為主義是以教師為中心教學模式的主要理論基礎，建構主義的學習理論與教學理論則是以學生為中心教學模式的主要理論基礎。這兩種教學模式都

17、有其優(yōu)點與不足，本世紀初我國的一些教育學家提出：將二者結合起來，互相取長補短，優(yōu)勢互補則可相得益彰。在這種思想的指導下，出現(xiàn)了基于Internet的新型網(wǎng)絡教學模式。由于這種新型的網(wǎng)絡教學模式能兼取兩大理論之所長并棄其所短，因此，它具有比較科學而全面的理論基礎，不僅適用于指導網(wǎng)絡教學，也可適用于指導多媒體網(wǎng)絡環(huán)境的輔助教學課件腳本的設計與開發(fā)。3.對我國信息技術與中學化學整合實踐的反思3.1誤區(qū)3.1.1內容上的誤區(qū)。這方面最主要是盲目的模擬化學實驗，化學是一門以實驗為基礎的學科，一切能夠用實驗去研究的教學問題就不能脫離實驗，但是一些教學設計中為了標新立異或為了漂亮的感官效果，采用了大量的模擬

18、試驗來代替在中學實驗條件下完全可以演示的實驗，因為網(wǎng)絡教學的開展而削弱了化學實驗的教學。3.1.2理念上的誤區(qū)(1)有了多媒體或者網(wǎng)絡等硬件設備，上幾節(jié)用到設備的課就實現(xiàn)了整合。(2)教學過程中使用了多媒體課件或者網(wǎng)絡資源就叫整合。(3)每堂課必須要用到多媒體課件或者網(wǎng)絡資源才叫整合。3.2啟示3.2.1化學課程與信息技術的整合應體現(xiàn)化學學習的發(fā)現(xiàn)、探索教學過程的原則。它強調利用信息技術對化學知識的演變過程給學生以展示，強調對化學知識的探索，強調對化學知識應用，強調對化學知識的遷移。其目的是使學生的化學學習始終處于發(fā)現(xiàn)問題、用化學的方式提出問題、探尋解決方法、解決問題的自主的、動態(tài)的過程中。在解決問題的同時，讓學生做到個性學習與協(xié)作和諧統(tǒng)一，以達到化學學習的目標。3.2.2化學課程與信息技術的整合應體現(xiàn)“教師為主導，學生為主體”的教學理念原則。任何教學改革，教師都是最初的創(chuàng)造者和最終的執(zhí)行者，化學課程與信息技術的整合中，應根據(jù)中學化學教學本身的特點，利用