逍遥学能 2017-07-04 17:11
一、辅助教学，开发三种模式：
１．面向课堂教学的ＣＡＩ软件；
２．适合资料储存和个别化学习的ＣＡＩ软件；
３．交互式ＶＣＤ视盘。
二、“教”、“电”兼容，实行四个结合：
１．优化教学设计与编写软件脚本相结合；
２．培养“两栖”骨干与全员参与设计相结合；
３．突破教学难点与发挥辅助功能相结合；
４．深化引探教学与修改完善软件相结合。
四个相结合，突出一个基本思想：在坚持以化学实验为基础、以引导探索培养能力为主线、以提高学生化学素质为目的的前提下，突出计算机软件对化学教学的有效的辅助功能，自觉走出为电教而电教的误区，努力提高化学教学的效率和质量。
从１９８２年起，广东省教研室就以我校为试点，开展化学实验引导探索法的教改试验，于１９８６年获广东省教学科研成果一等奖，并向省内外推广。十年来，我校化学教学改革围绕着将实验引探法向综合性的方向发展的这一主题，不停顿地探研，取得了积极的成果。
时至今日，化学引探法应当如何深化？这是摆在我们面前的新课题。
放眼环球，科学技术的高度发展，加速了教育改革的脚步，传统的教学模式正在受到新的教育观念和现代化教学手段的挑战。多媒体电教手段在教学中的应用，已成为课堂教学改革的必然趋向，现在，中学化学教学已跨入了与计算机“联姻”的时代。应当把握时机，围绕开发计算机辅助教学软件这个方向，将化学实验引探法不断深化──这就是我们思考的结论。
一年多来，我们在开发计算机辅助化学教学软件方面取得了初步的成效，展示出良好的发展前景。
一、辅助教学 开发三种模式
我校计算机辅助化学教学，迄今已开发了三种模式。
第一种，面向课堂教学的ＣＡＩ软件。
这是在运用实验引导探索法进行课堂教学设计的基础上，采用“多媒体编著工具”编制而成的ＣＡＩ软件。 例如我校用“洪图”开发的《反应热》和用“神州之鹰” 开发的《氮气》。
这类软件的特点是：⑴素材丰富，形象生动，信息全面，实现了文本、图形、图象、动画、视频和音频的有机结合；⑵能实现师生与计算机之间进行人机对话，发挥启发思维、引导探索、提高能力的功能；⑶可以及时进行教学信息的反馈；⑷具有超文本甚至超媒体结构，可以实现多级菜单交互式选择的功能；⑸软件的内容、编排和结构立足于课堂教学过程，体现教师的主导作用，可充分提高课堂教学效率。
第二种，适合资料储存和个别学习的ＣＡＩ软件。
这是采用“超级磁盘刊物生成工具”将教学设计、知识重难点、典型习题、知识规律及答案等编成的“电子书刊”，是一种具有交互跳转功能、可供教师储存或学生自学辅导、查询的“资料库”。我校已经开发的《物质结构元素周期律》的软件就属于这种类型。
这类软件的特点是：⑴资料库磁盘空间小，容量大，且可不断修改、增容，机动灵活；⑵通过“热字”储存重难点知识讲解、名词解释、习题解答或答案等，供使用者随意调用；⑶具有交*跳转功能，即非线性选择,不必按固定顺序查阅；⑷兼有外调ＣＤ,学生可在轻音乐气氛中自学；编写时若通过扫描还可穿插画面，故能激发学生的兴趣；⑸制作和使用成本低，只要有一部２８６的低档电脑，教师会打字，学生会开机，就可以制作或使用。
第三种，交互式ＶＣＤ视盘。
这是在实验引探教学设计和实验、实物、实景摄像综合制作ＣＡＩ软件的基础上，采用“交互式ＶＣＤ编码系统”，结合播放录像设备制作而成的具有多级菜单选择功能的课堂教学演示系统。
据已知资料，这类教学软件的制作，在国内中学化学界尚属首创。它具有上述第一类软件的大部分功能，可以通过多级菜单随意选择图像、文字、动画、录像的画面，对于化学实验装置或操作画面的观察，可放大、放慢、停顿、再现，并可显示配套的思考题，因此能更充分地发挥实验引导探索的效能。更难得的是：⑴有了ＣＡＩ软件的版本后,换制成ＶＣＤ光盘,成本低；⑵使用ＶＣＤ教学片，只要有电视机和２?０版ＶＣＤ机（即“家庭影院”的简单设备），便可组成演示系统，低要求，易操作，即使在全国各地那些条件较差的农村中学，也可推广使用，因而有着广阔的开发前景。
当然，这类软件的制作，对系统的技术要求和将ＣＡＩ软件转换成ＶＣＤ教学光盘的设备要求高。然而，由于我校领导对电化教学的高度重视及研制人员的全情投入，我们制作交互式ＶＣＤ化学视盘的工作，已经取得了突破性的进展。
二、“教”、“电”兼容 实行四个结合
诚然，电化教学引入课堂，传统的教学模式正面临挑战，但电化教学是在传统教学的基础上产生和发展起来的，现代化的电化教学既有对传统教学的否定，也有对传统教学的继承、包容和发展，否定的是传统教学中落后的、不科学的部分，继承、包容和发展的是传统教学中积极的、有生命力的部分。因此，中学化学教学的改革，应当既坚持传统教学中的富有生命力的模式，又积极引进电教多媒体、尤其是多媒体计算机辅助教学，使传统教学与电教媒体彼此兼容，相互渗透，努力实现课堂教学的最优化。
当前，国内一些电脑专业部门和学校依据上述的指导思想， 着手开发了一批化学ＣＡＩ软件。然而，在开发过程中暴露出一个矛盾：精通电脑的专门人才不了解化学教学；熟悉化学教学的教师不懂电脑。虽然两者可以合作，进行设计、开发，但要做到融合沟通，得心应手并不容易；尤其是专家们制作的化学ＣＡＩ软件成型后，就再难以通过教学实践反复检验、修改、完善了。
如何解决上述矛盾？我们在计算机软件的开发过程中，探讨了这个问题。通过实践，越来越体会到：中学化学教师有自身的长处──熟悉化学学科知识，可以在自己的教学活动中不断修改、完善；也有自己的短处──没有熟练掌握电脑软件的制作方法。因此，应当自觉地、主动地扬长补短。
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我们是怎样“扬长补短”的呢?概括起来，就是实行四个“相结合”。
其一，优化教学设计与编制软件脚本相结合。
我校长期坚持的实验引导探索法，就其本质来说，既强调了化学学科以实验为基础和依据的出发点，又突出了通过启发诱导促进学生拓展思维能力和提高化学素质的落脚点，它无疑是富有生命力的教学模式，这正是我们的“强项”。因此，我们在开发软件时，先把精力放在体现实验引导探索特点的课堂教学结构的设计上， 遵循如下的步骤：根据大纲的要求，把握教材的知识结构和认知结构；总结我们对该部分教学内容进行引探教学的成功体会，设计出“树*式教学网络图”，用其作为电脑软件的编制脚本，它包括：⑴以教学要点作为软件设计的主菜单；⑵以每一要点所包含的知识点及实验录像的命题作为分级菜单，根据知识点的内涵和容量还可再设立由粗至细的多级菜单；⑶以实验操作和实景录像、图片、动画、阶梯式思考题、教学资料等作为分镜头的画面。实际上，软件脚本的设计过程，也就是我们研讨、优化实验引导探索教学的过程。
其二，培养“两栖”骨干与全员参与设计相结合。
我校开展计算机辅助化学教学活动的时间虽然不长，但已经是迈开了坚实的第一步。其原因，除了领导的重视和扶植外，我们自身开展活动的机制比较健全也是重要的因素。在开发计算机软件之初，我们为自身不熟悉计算机这个“弱项”而深感不便， 非常希望通过自力更生解决问题。学校在华南师大电教系的大力支持下，积极组织中青年教师学习计算机技术,参加各种电脑培训活动。我们化学科组,有一位十分热衷于电脑设计的青年骨干教师，学校专门安排他脱产到华南师大电教系研究生班进修，从事开发软件的学习和研究，他刻苦钻研，成了既懂化学又会电脑的“两栖”人才。当然，光有电教骨干，开展电化教学活动还不够，因为我们从事的并不是为电教而电教的技术活路，而是借助电脑的辅助手段促使化学实验引探法“升华”到一个新层次的科研活动。所以，科组注意发挥全体成员的潜能，强调大家坚定不移地遵循实验引导探索的指导思想来开发计算机软件，要求教师结合自己的备课和教学过程，参加设计软件脚本。其步骤是：先安排正在任教的备课组教师拟好脚本的初稿，再经过全科组人员反复多次讨论；在此基础上，经由教学经验丰富、知识结构把握较完整准确的教师敲定设计方案；大家分头搜集图片资料，进行实验录像；汇集到“两栖”骨干教师手里编制软件，最后集体反复修改定型。
其三，突破教学难点与发挥辅助功能相结合。
多媒体计算机进入课堂之所以显示了巨大的魅力，正是由于它能够实现视频、音频的结合,通过千变万化的画面,给学生大脑皮层以大信息量的“刺激─反应─强化”，达到常规教学所难以达到的效果。然而，它不应当取代基本的教学活动，而只宜起有效地辅助教学的作用。否则，让教师被电教软件“牵着鼻子走”， 让学生接受的仅是“图文电视”，效果会适得其反。
究竟应当在哪些方面能较理想地发挥计算机对化学教学的辅助功能呢? 电教科研的实践使我们体会到应当根据化学学科的特点，围绕教学难点来寻求电脑软件的辅助。化学是一门以实验为基础，研究物质组成、结构、性质、变化及合成的科学。因此，化学教学必须十分重视引导学生观察化学实验，透过实验现象掌握物质的性质、变化，进而揭示物质组成和结构的奥秘。辅助化学教学的计算机软件就应当围绕上述化学学科的特点、尤其是其中那些常规教学难以突破的难点来开发。就化学知识来说，不同的教材内容，有其特殊的难点，必须突破；但就整体来讲，则有一些共性的化学问题亟待计算机辅助其突破：
第一，运用计算机媒体帮助学生探析微观粒子的构成和变化。
宏观物质是微粒构成的，而微粒的构造和运动却无法直接观察。常规教学通常用挂图或投影片、模型等媒体示意，由于其僵化、固定而缺乏直观的效果。那么，教学时可借助计算机电教媒体变小为大，变静为动，把微观粒子扩大为宏观的示意图像，用动画的形式给学生以生动的启示，例如原子的构造、电子云、电子得失、价键形成、晶体的微观结构、原电池及电解池两极的离子放电等等。
第二，运用计算机媒体帮助学生理解化学原理和变化规律。
我们在化学教学中，时常遇到学生对一些抽象的理论原理难以领会的问题，即使采用阶梯思考题启发学生探索，往往也不容易突破。因此，需要借助计算机软件，通过模拟动画，变静为动，化难为易。例如，在我校制作的《反应热》的软件里，为了帮助学生搞懂为什么写热化学方程式必须注明反应物和生成物的聚集状态的原因，便借助《物理化学》书中测定物质燃烧热装置的示意图，取其剖面，进行氢气在氧气中点燃爆炸的动画模拟。动画显示：当氢气燃烧生成水蒸气时，“温度表”仅升至不太高的位置，而当水蒸气冷凝成水时，“温度表”反而显示更高的位置，说明同一物质状态不同，反应热并不相同。于是在计算机软件的动画启发下，学生很容易明白热化学方程式必须注明物质状态的道理。
第三，运用计算机媒体帮助学生更好地观察和分析化学实验。
实验是化学学科的基础，也是实验引探法实施的前提，其重要意义无容置疑。然而，传统的课堂演示实验存在着一些不易克服的矛盾：⑴反应装置规模小而课室范围大，多数学生观察现象模糊；⑵许多化学变化瞬间即逝，学生注意力难以集中在应当着重观察的重点上，因而感官刺激强度不足；⑶一些化学实验需要较长些的时间才能完成，而课堂教学时间有限，无法直接观察结果；⑷演示实验时教师既要自己动手或指导学生操作，又要调控整个教室的学生注意力，因而无法组织他们同步思考讨论，所以，边实验边探索的气氛不浓。那么，怎样解决这个在化学教学中带有普遍性的难题呢？配以放映实验录像不失为解决问题的办法。但是，现阶段各地发行的实验录像带只能线性播放，难以根据教学的需要，随心选择某一片段、某一镜头，更不便在画面中穿插对实验的探索性思考，所以效果不佳。
近一年来，我们在电化教学的科研活动中，努力寻求在保证课堂化学实验的前提下，借助计算机穿插实验录像的途径，掌握了采用ＭＰＥＧ压缩卡，将视频信号转换成电脑可处理的视频文件（?ＭＰＧ格式），并结合ＶＣＤ编码系统制作ＶＣＤ视盘的方法。使用时完全可以通过按鼠标或键来选择任何一个实验的画面，边观察、边思考，明显地提高了实验引导探索的效果。例如，我校编制的《氮气》课堂演示软件作了这样的处理：根据教学设计，增添了火花放电条件下，氮气与氧气化合的实验，这个实验需３０分钟完成，我们采用间时拍摄，缩成１分钟的录像，上课时配合演示实验播放，通过大屏幕变小为大，变慢为快，迅速完成了观察过程；我们还增添了二氧化氮溶于水生成一氧化氮，后者遇空气自然氧化的实验，也拍成录像，播放时变快为慢乃至变动为静，定格讨论阶梯式的思考题：“⑴氮气和氧气为何需在放电条件下才化合？生成什么物质？你为什么会观察到红棕色？⑵二氧化氮和一氧化氮的颜色和水溶性如何？它们怎样互变？⑶为什么满瓶的二氧化氮倒扣入水，瓶内水面会上升但不超过瓶内容积的三分之二？⑷二氧化氮溶于水生成硝酸，那么，二氧化氮是硝酸酐吗？”上例所述的化学实验录像放映的变小为大、变慢为快、变快为慢、变动为静的自如操作，正好体现出计算机实现了传统实验教学所无法做到的辅助功能。
其四，深化引探教学与修改、完善软件相结合。
学校开发计算机辅助教学软件的优势，在于它能够与教学实践相结合，这不仅表现于可以根据教学需要进行软件的设计上，而且还反映在编制出来的软件可以回到教学实践中应用，发现其不足和毛病，不断修改、完善，以寻找教学与软件的最佳结合点。
回顾我校开展计算机辅助化学教学活动的历程，既是实验引导探索法的深化过程，又是通过教学实践应用、修改、完善软件的过程。──引导探索教学与计算机软件开发相互结合，相互促进。
一方面，引探教学促进了软件的开发与改进。以《氮气》一节电教的研讨和使用过程为例：我们开始时仅仅是将增添的化学实验进行录像，在课堂上播放；为了解决因增加实验录像放映而导致教学时间不足的矛盾，改用计算机软件展示知识点和讨论思考题；进而制成可供教学用的直线式的ＣＡＩ软件；针对此种软件程式固定的缺陷，又发展成为具有菜单式选择功能的交互式的ＣＡＩ软件；为了便于普及，我们又研制成功了更易推广的交互式ＶＣＤ视盘，我们的电教媒体的开发水平逐步提高。
另一方面，软件开发又促进了引探教学的发展和深化。这不仅反映在软件开发之先，教师更加重视搞好教学设计，也不仅反映在软件的使用，提高了引探教学的直观效果和探究化学问题的层次，而且更体现于促使教师进一步探索教学与电教媒体应当怎样结合才更有利于教学质量的提高。特别是当我们掌握了编制具有多级菜单选择功能的ＣＡＩ软件的制作方法后，教师便可利用较多的常规教学时间和空间，按自己的教学意图和习惯，设计不同的教学程序，决定对软件画面的取舍，更好地与常规实验、板书处理、学生课堂讨论和训练等结合起来，提高实验引探的效果。例如《氮气》一节教学，采用同样的演示软件，我校教师便有两种不同的教学程序的设计，它们各有特色。
综合上述四个相结合，可以归纳出我校开展计算机辅助化学教学的基本指导思想，这就是在坚持以化学实验为基础、以引导探索培养能力为主线，以提高学生化学素质为目标的前提下，发挥计算机的有效的辅助功能，自觉走出为电教而电教的误区，努力提高化学教学的效率和质量。