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心理学研究表明,人们从听觉获得的知识能够记忆15%,从视觉获得的知识能够记忆25%,而同时使用两种传递信息的工具就能接受知识约65%。在化学教学中、合理引入CAI(Computer Assisted Instruction,计算机辅助教学)技术,利用图形、界面、动画、文本、声音等多媒体的多种感官刺激作用,有助于提高教学信息的传递效率,克服传统教学在不同受教育者和教育者在学习或传播知识方面固有的局限性,有助于学生理解晦涩难懂的概念和难以想象的微观状态或过程等,使获得的知识得到长期保持。因此,计算机辅助教学的手段愈来愈受到人们的重视,也愈来愈显示它的重要性。但是,在实际教学中,人们往往难于掌握计算机辅助教学的特点而走入误区,笔者就CAI技术在化学教学中的应用总结了“三个误区”、“四个原则”、“五个结合点”。
一、运用多媒体辅助教学应克服三个误区
1.计算机替代教师
有些教师在运用CAI技术时,几乎把教学的所有内容,包括教师的提问和解答都事先输入计算机,上课时教师看着屏幕向学生提出问题和进行解答,学生看着屏幕接受教师的讲解,教师无形中成了一位讲解员,在教学过程中缺少教与学的沟通、师生的互动交流,甚至颠倒了在教学中教师的主导地位与学生的主体地位之间的关系。
2.屏幕替代黑板
用屏幕替代黑板就是教师事先把板书输入计算机,然后在教学过程中播放出来。虽然屏幕板书可节省一定的时间,但是屏幕板书也有负面影响。比如,屏幕板书没有传统板书清晰,且学生看屏幕的时间过长,眼睛容易疲劳,另外,多媒体的转化速度快,使学生来不及记笔记,学生对于知识的重点、难点没有整体把握,影响整体学习效果。
3.模拟替代实践
计算机模拟演示实验几乎达到以假乱真的程度,而且理想化的实验现象比较明显。但化学是一门以实验为基础的学科,许多实验技能的掌握、实验原理的验证都离不开实验,只有身临其境地感知实验过程才能使学生感受更深、理解更深,才有利于进一步培养学生的创新思维和创新能力。
二、运用多媒体辅助教学应遵循的四个原则
1.辅助性原则
CAI技术本身就是计算机辅助教学的意思,在化学教学中引入CAI技术,其目的是利用CAI技术的图形、界面、动画、文本、声音等多媒体的多种感官刺激作用,帮助学生提高获得知识的能力,切忌让多媒体包办一切。
2.创造情境原则
现代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,把宏大场景做微缩处理,对瞬变进行定格分析,化枯燥为生动,使教学难点得以顺利突破。学生也为其形式之新颖、声画之精彩而欣喜不已,从而产生乐学情绪。通过图形、界面、动画、文本、声音创造真实的情境,为学生提供具体、可信的事实,活跃思维,开拓思路,他们懂得了“看—做—想”的统一。
3.主体性原则
在《高中化学新课程标准》中强调学生的主体性,在保证基础知识和基本技能的前提下为学生提供多种多样、丰富多彩的课程模块,为学生未来的发展打下基础。所以,在使用多媒体教学过程中,要尊重学生的个性发展,让学生主动构建化学知识,不能将所有知识由计算机预先按一定模式定格化,应寻找有利于学生发挥主体性的多媒体资源。
4.理论与实践相结合的原则
中学化学的教学不仅要求学生掌握必须的基础知识和基本技能,加深对物质世界的认识,而且要有利于学生体验科学探究过程,学习科学研究的基本方法,加深对科学本质的认识,增强创新精神和实践能力,形成严谨求实的科学态度。应用多媒体应注重理论联系实际,而化学是以实验为基础的科学,通过让学生亲手做实验,培养学生规范的动手操作能力和观察思考的能力,远比单纯让学生看动画要真实得多,深刻得多,即所谓“纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行”。
三、找准多媒体与传统教学的五个结合点
在化学研究的对象中有大量的微观过程。若只通过教师的讲解去想象实际发生在三维空间中的运动和变化是有难度的。在传统教学中,由于给学生提供的感性材料有很大的局限性,有时因不能给学生直观的表象而影响了学生对知识的理解和掌握。通过多媒体计算机可以把微观抽象的内容及某些实验利用二维或三维的图像,进行动画模拟,用图形、图像、动画、文本和声音等方式向学生提供丰富的感性材料,特别是可以把从文字材料获得的概念转化成直观的形象,把难于想象的微观世界宏观化,把难以演示的实验形象化,通过直观的视觉来帮助学生理解,大大降低了难度,使学生深入认识事物的本质。从而使教学难点顺利突破。这样,学生的多种感官同时参与学习,教学信息丰富,学生获得的记忆表象数量及质量均会大幅度提高。在下述五种情形下可以使用多媒体进行化学教学。
1.解决微观粒子、晶体结构等抽象问题
化学是研究分子、原子及核外电子等微粒运动的科学,而微观粒子的运动又是看不到、摸不着的,在通常情况下,我们只能借助于挂图和模型,通过教师的讲解,学生理解其意,但往往事与愿违。若能正确地选择合适的多媒体,不仅能激发学生浓厚的学习兴趣,还可以使学生加深对事物本质的理解。例如,在讲授“气体摩尔体积”时,教师无论怎样分析讲解,学生对微观粒子的运动总是感到很抽象,对物质在三态变化过程中分子间的距离变化不易想象。若用多媒体课件来演示固态、液态、气态物质中分子的运动特征,将固体、液体、气体分子间的距离大小和分子直径的大小用Flash软件制成三维动画,则能直观地描述出固体分子在质点周围振动;液体中分子间距离增大、运动范围有所扩大、分子作无休止的无序运动;气体中分子间距离增大很多,约是分子直径的10倍左右,且在相同温度、压强下,不同气体分子的平均距离几乎成相等的微观粒子运动图像。通过模拟演示液态物质分子之间的距离逐渐增大,直到形成气态物质时,分子间的距离增大很多的现象,学生很容易理解在通常状况下,相同质量的气态物质的体积要比其固态或液态时的体积大1000倍左右的实验事实。
2.解决学生不易动手做的实验问题
对于课堂上不能演示的实验和因操作错误而导致不良后果的实验,危险性大、设备要求高以及在短时间内无法完成的实验,学生不能身临其境的实验,可以应用多媒体进行模拟实验。如有毒气体毒性的验证和污染物对环境的危害等。错误的实验操作有时会具有较大的危险,如稀释浓硫酸时,若将水加入浓硫酸中,会使液体沸腾溅出伤人。
3.模拟工业生产流程
教材中有些生产流程的内容,如硫酸的工业制法,石油的炼制及合成氨工业等,仅靠挂图及教师讲解,效果会不理想。恰当地利用动态模拟,能使学生对主要生产设备内的反应产生身临其境的感觉。避免了书本上冗长文字所造成的呆板、枯燥。学生通过对流程的宏观演示,不仅掌握了基础知识,而且强化了化学为工农业生产服务的意识。
4.复习课上多使用
因为复习课涉及的内容往往较多,学生很难把这些知识条理化,应用多媒体可以将这些知识进行串讲,提高复习效率。
5.图表问题宜用多媒体
因为图表类问题信息量大,知识多而复杂,如仅用传统教学方式,效果不太理想。如在讲“元素周期表”的结构时,采用多媒体把元素周期表设计成幻灯片,对重点知识有分区“闪动”,使学生对周期表有整体和局部认识,效果很好。
总之,应用多媒体技术辅助化学教学,具有其他手段无法替代的功能。我们要善于将这种现代化教学手段与传统教学互相结合,互相渗透,互相补充和完善,将大大优化课堂教学,提高教学质量。与此同时,应用多媒体技术辅助化学教学也有利于学生科学素质的发展和教师水平的提高。