化学教学论文_年度教学论文化学

化学教学论文由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“年度教学论文化学”。

基于信息技术的化学实验教学案例研究

摘要：以案例研究的形式探讨了信息技术在实验技能培养、探究实验课设计、网络实验探究中的整合模式，通过教改实验案例研究的总结用问卷调研及数据分析，有力地证明：将网络资源、传统实验教学方式与实验教学多媒体课件有机地结合，能够卓有成效地提高学生实验能力、科学素质、化学实验教学质量，有利于学生的全面发展。

关键词：信息技术 实验教学 案例研究

随着现代科技的迅速发展，以多媒体技术和网络技术为核心的信息技术已成为教育教学过程中最理想、最实用的认知工具[1]。信息技术的优越性和教育信息资源的丰富性为转变教师的教学方式和学生的学习方式提供了必要的前提条件。新课标的实施建议明确提出，要利用现代信息技术来提高教学质量和效率，把现代信息技术的优势有效地融合在化学实验教学中是更好地提高实验教学质量的重要手段。

一 理论基础

以建构主义（Constructivism, 又称结构主义）为核心的学习理论，强调学生在学习过程中主动建构知识的意义。学习是学生主动建构内部心理表征的过程，学生以自己的方式建构对事物的理解。建构主义为信息技术在实验教学中的情境教学、自主学习和探究式教学提供了有力的理论基础。

1．情境教学 建构主义强调使学习在与真实性情景相似的情景中发生，认为学习总是与一定的社会文化背景即“情境”相联系的，因而可以利用生动直观的形象情景有效地激发学生的联想思维，从而使学生在新旧知识之间建立起联系，并赋予新知识以某种意义。化学实验教学情境是基于建构主义的化学实验教学的重要构成因素之一[2]。运用信息技术可以建立起与真实实验环境相近的学习场景。

2．自主学习 建构主义学习观认为学生可以通过总体教学目标的宏观调控和教师指导，通过自我调控的学习活动完成具体学习目标，学生处于主体地位，教师处于主导地位，整个过程充分体现了学生的自主性和创造性[3]。基于信息技术的实验信息资源有效地提供自主选择的模拟教学环境，而借助实验信息资源和真实实验的探究式学习要求学生在过程中主动参与，这必然也要求学生进行自主学习。

3．探究式教学 建构主义认为探究式教学是在教师的指导下，学生在一定情景中通过特定活动体验和了解科学探索过程，养成自主探索和创新的意识和习惯，形成和提高创造能力，增长知识，积累和丰富直接经验的活动过程[4]。化学实验是进行科学探究的重要方式[5]。将信息技术全面引入化学实验教学过程，使其成为学生学习、教师教学、师生互动的重要工具和手段，有利于学生探究型学习活动的开展。

二 整合原则

何克抗教授指出要利用信息技术的优势创设主动学习的情景，创造让学生最大限度接触信息技术的条件，让信息技术成为学生强大的认知工具，最终达到改善学生学习的目的。

分布性认知(distributed cognition)强调人的认知是在人与其环境构成的整个系统中完成的，人往往要借助外在的环境线索、文化工具（如计算机）和与他人的互动来完成各种认知活动[6]。技术不仅是教学媒体，更重要的是吸引和促进学生投入于认知加工活动的认知工具。现代教育理论认为，新型教学结构包括教师、学生、教材、信息技术四要素，这四个要素是一个相互联系、相互作用的有机整体，教师在进行课程整合的教学模式设计时，要密切注意它们的地位和作用，详见图-1。

图-1

图-2

信息时代的教学设计应该是基于学生为中心、教师为主导的互动式教学模式的设计（经春秋，2002），详见图-2。但以学生为中心，绝不能忽视教师为主导。把目前流行的“以教为主”与“以学为主”两种教学设计结合起来，形成优势互补的“学教并重”新型教学设计理论[7]，既发挥教师主导作用，又体现学生学习主体作用。

三 案例探究

1．自主学习——实验技能培养的设计

“新课程标准”强调学生应具备基本化学实验技能，为学习化学和进行探究活动提供必要的基础和保证，在教学中要重视实验操作的规范化，不仅保证实验安全，而且保证定量实验探究活动的顺利开展。学生的化学实验技能，为学习化学和进行探究活动提供必要的基础和保证。

【案例概述】

实验基本操作是进行化学实验探究和开展边讲边实验教学模式的基础，如容量瓶、分液漏斗、滴定管的使用等。在传统实验教学中物质条件的限制，学生对化学实验基本操作的掌握程度有待于提高。作者依据2004年5月调研结果显示——近于88.3%的学生认为应该利用信息技术的优势来帮助提高实验基本操作能力[8]。利用信息技术研制了“一定物质的量浓度溶液的配制”实验课件，通过学生的自主学习，在现有的实验条件下能有效地促进学生的化学实验基本操作能力和实验技能的发展。

【案例设计】

研制实验课件 例如物质的量浓度溶液的配制是非常重要的基本操作，对学生来说，实验中各种仪器的功能，托盘天平的使用移液的正确操作，准确定容的方法，操作误差分析以及实验流程是难点，在实验课件设计时要作为重点设计动画并配以解说，并在每个动画中设计回放、暂停和播放，方便不同学生的理解和掌握，帮助学生更好地体会和领悟每步实验操作的方法。同时还应设计实验细节部分，如托盘天平的使用规则，容量瓶的检漏，溶解和洗涤的注意点，胶头滴管的取用，摇匀的手势等动画，最后还应设计有交互性的练习和测试。以下是其中几个重要操作步骤的定格图[9]。

点击图片，播放flash

促进自主学习 把研制好的模拟实验上传到网络上，要求学生利用网络的跨时空性进行自主学习。学生可以利用学校的机房提供场所组织学生进行学习，也可在家自主选择时间和次数进行学习体会，熟悉实验的基本操作和注意点。

落实真实实验 学生熟悉实验内容和操作方法后，一定要到实验室进行真实的实践操作，这样才能落实科学素质教育，真正提高学生的实验操作能力，培养实验技能。

2．情境教学——探究实验课教学的设计

利用信息技术的优势，将课堂教学中难以完成的内容进行形象化和虚拟化，同时实现学生和计算机之间的人机交互，确保高效率地完成教学任务。

【案例概述】

探究型实验课是化学实验教学中的重要教学类型，本案例探讨如何在保证课时不变的情况下，充分利用现代信息技术的优势，有效地提供情境性教学，减少班级授课形式中对化学探究型实验课教学的限制，促进学生直观形象地探究和掌握有关反应规律和反应原则。对于有毒性气体如氯气，若在课堂上展开传统实验教学，必然会污染环境。如何利用信息技术的优势结合传统教学进行实验探究，是值得探讨的问题。

【案例设计】

探究型实验课的重点应落在探究过程上，教学过程设计中可利用多媒体实验课件或视频结合真实实验将探究过程具体化。图-3是氯气的实验室制法探究教学模式的设计图。

图-3 探究型实验课的教学流程设计

真实实验和实验课件两者相辅相成，相互间不可取代的。互动性实验课件有效地帮助学生在试误中掌握实验室制取气体的方案设计。而视频实验学生的后续讨论的展开提供了真实和稳定的教学情境。

点击图片，播放flash

3．探究式教学——网络实验探究的设计

浩瀚的网络化学实验信息资源为学生的化学实验学习提供了丰富的信息来源。利用网络资源和传统实验进行的探究式教学，体现以信息技术为手段、传统实验为本体、教师主导学生主体的新课程精神。

【案例概述】

常见气体的制法、性质与用途贯穿整个中学化学实验教学，其内容源于现有教材，又不拘泥于现有教材。学生在初中和高一阶段学习了氧气、氢气、二氧化碳和氯气等的制法、性质与用途，并学习掌握了根据气体的反应原理、反应条件和气体的性质设计反应装置的方法，这为在高一阶段开展常见气体的制法、性质与用途探究式学习提供坚实的基础。案例的探究承上启下，既有对已知气体的探究，又有对未知气体的探究，探究过程渗透着科学方法教育。学生可以充分利用网络上的化学实验信息资源和其它资源，结合实验本体进行探究式学习。

【案例设计】

总流程详见图-4。

图-4 网络实验探究式学习模式

（1）建立活动小组 学生自愿组合，成立活动小组。组建小组时应兼顾个人能力、性格、男女生比例等因素。

（2）确定探究专题 各小组分别选择一种气体，进行探究合作性学习。

（3）组织查阅资料 由教师率先提供化学网站或其他有关的网站，组织学生查阅资料。

（4）设计实验方案 各小组利用查阅到的资料设计初步方案，经讨论与改进，确定实验方案。

（5）实践实验方案 递交实验准备报告，进实验室实践操作。图-4 网络实验探究式学习模式

（6）研制演示文稿 在教师指导下，学生利用收集的图文、动画或视频实验等制作演示文稿。

（7）展示演示文稿 在班级内进行演示文稿讲解，各小组成员进行讨论并作出评价。

（8）撰写研究论文 引导学生，整理查阅的资料（如采用Word格式），结合实践探究的感想与收获，撰写心得体会及研究论文，录入打印，装订成册，分期刊出。

五 实践结果分析

基于信息技术的化学实验教学有针对性地利用网络资源，研制与利用实验教学多媒体课件，发挥其情境性、自主性及上传网络后的超时空性与交互性等强大教育、教学功能，使其成为提高学生实验能力、科学素质，提高化学实验教学质量，促进学生全面发展的有效途径。

在教学实践过程中，笔者根据设计的这三种案例落实实验实践，取得了很好的成效。同时设计量表从定性和定量两个角度获取数据，通过数据分析，得出以下结论。

（一）对学生全面发展的影响

1．情感态度与价值观的变化

为了全面地评价化学实验教学多媒体课件的教学功能，我们通过编制化学实验基本操作问卷前测与后测，对使用一定物质的量浓度溶液的配制多媒体课件的实验班进行课件使用前和实验实践后两次的调研，统计数据说明该课件的使用的确能帮助学生熟悉实验内容和实验步骤；显示自评操作认为很好与好的总和由36%提高到64%，说明该课件能帮助学生提高自我表现评价，94%的学生认为该课件对实验实践操作有帮助。

学生对该多媒体课件进行了定性的评价：

① “实验课件对我们学习等方面都有帮助，使我们更有兴趣提高实验的操作能力”

② “实验课件很真实、很逼真，给我们的印象很深，容易记住实验中的整个过程。

很有趣，并且有助于我很好地了解怎样配制溶液”，③“在操作过程中，把理论变为实践能使我们产生对动手实验的兴趣，使理论知识

更巩固，印象更深。”

由此得出：信息技术在化学实验技能培养中的应用增强了学生的自信心与成就感，使得学生在学习过程中的情感态度与价值观发生积极的变化，对学生的全面发展产生正面的影响。

2．知识技能的强化[10]

为了考查在实验教学中信息技术的应用对学生的发展所起的作用，通过选择实验班和对照班并进行知识测试和以配制250mL 0.1mol·L-1的NaCl溶液为例的实验操作能力测试，控制实验条件为 实验班1：实验教学多媒体课件 + 演示实验；实验班2：实验教学多媒体课件；实验班3：演示实验。

从学生的学业成绩可以得出：信息技术在化学实验教学中的应用的确能够帮助学生更好地理解和掌握化学实验基本操作的知识要点和实验方法。

从实验操作所用时间及操作正确率对比相关数据可以看出：实验班2、3的差异性不显著，实验班1有明显差异。

学生从实验技能角度对此处信息技术的应用进行定性的评价：

①“实验课件对实际的实验操作非常有帮助，它可以使同学们更好地了解实验的步骤和注意点，如果有看课件的同学，在课件中会比那些没看的同学做得更快、更好、更精确。”

②“看了实验课件后我基本弄清了实验操作的步骤和顺序，还有实验课件告诉了我怎样的操作是错误的，防止我亲自操作时犯错误，让我做实验更顺利，速度也更快。”

③“使我的操作步骤更清晰了，做实验时，不用一边看书一边做实验，简单了。”

④“实验课件使我明白实验的基本操作和一些容易发生错误的地方。不过，我认为看明白实验不等于就会做实验，理论知识和实际动手能力不是一回事。”

由此得出：信息技术在实验技能培养上的应用有助于加深对动作技能要领的认识，加深对实验原理、规则的理解，大大提高实验效率。但多媒体课件不能也无法取代传统实验教学，课件的应用必须与传统实验教学有机结合，才能真正有效地提高学生的实验能力，促进学生全面发展。

3．获取信息渠道的变化

信息意识和能力是现代社会公民科学素质的重要部分，信息技术的发展也为化学教学提供了前所未有的崭新平台，随着网络和多媒体技术的飞速发展，教材概念的内涵和外延大大扩展，形成了以教科书为中心的系列课程信息资源，给学生提供了大量的丰富多彩的感性材料，极大地激发了学生的学习兴趣。学生的学习是基于资源的学习，学生通过网络资源检索及查阅书刊等途径获得信息，多媒体网络教学为学生获取信息资源打开一扇崭新的“门窗”，大大拓展了学生的视野，使得学生获取信息渠道多样化。学生以信息搜集者和翻译者的身份使用信息工具解决实际问题，并在此过程中完成知识的建构；学习结果是将“信息读写能力”养成为一种积极有效的学习能力。

由于网络资源具有高度的共享性，强大的交互性以及丰富的内容，因而吸引着越来越多的学生。充分利用网络信息资源，对于培养学生的信息意识和信息的检索、收集、筛选、分析、处理等能力都有着不可替代的作用。

（二）教学方式的转变

信息技术在化学实验教学中应用研究突出了学生的主体地位，促进师生关系的转变，提供了全方位、多样化的教学整合模式。

1．突出学生的主体地位

基于信息技术的实验教学多媒体课件与网络资源，因其极强的情境性、超时空性与交互性，在教学过程中同时又可成为学生自主学习的学件，学生通过实验教学信息资源的交互来个别化地完成学习任务，学生在学习内容、学习步调、学习方式、学习时间、学习地点等方面具有较大的自主选择空间。学生有充足的时间去预习实验，用实验教学多媒体课件熟悉实验内容，带着问题来到实验室，有目的地实践实验，不仅可以在较短的时间内成功完成实验，还可以在此基础上进行创新尝试，从而能有效地从思维和实际操作两方面提高化学实验能力和科学素质。

基于网络化学实验信息资源与传统实验教学的网络实验探究式学习能充分调动各层次学生的激情和学习主动性，通过小组合作探究，展现了不同学生的优点，提高了学生收集、分析信息能力和解决实验问题能力，有着极为深远的意义。信息技术的运用，促进了新信息的传递和内化，促进了知识的巩固熟练和深化迁移，辅助了教学测评。学生通过探究网络实验认识实验规则和化学规律，为自主设计实验方案和操作真实的实验提供直观具体的依据；演示文稿的研制、展示和评价，研究论文的撰写有效地促进了学生知识与技能的内化和拓展。信息技术的优势使得整个探究过程变得更加富有挑战性，激起学生的学习兴趣，有效地促进探究学习，有助于学生掌握探究过程的科学方法，有效地提高学生的科学素质，突出了学生的主体地位，促进学生的全面发展。

2．提供全方位、多渠道的教学整合模式

利用信息技术的综合优势，自发研制的实验教学多媒体课件结合传统实验教学方式

和网络资源，在课堂情境教学、自主学习和探究式学习中发挥了独特的作用。同时还可以把研制的实验教学多媒体课件上传到网络上，丰富网络化学教育信息资源。三者相辅相成，提供了全方位、多渠道的教学整合模式，能够卓有成效地提高学生实验能力、科学素质及化学实验教学质量，其开放式、多样式的教学模式，有利于化学学科知识的建构，有利于科学方法的学习，有利于情感态度与价值观的发展，有效地促进学生的全面发展。详见图-5

图-5 基于信息技术的化学实验教学整合模式图

六 问题与思考

1．多媒体课件应用与传统实验教学方式的关系

多媒体课件因其具有超越时空性，制作成本低，省时，省人力、物力与财力等诸多优势，在推广使用过程中往往得到教师的青睐，产生用之取代传统实验教学的做法，这无疑是错误的！新课程标准明确提出探究式教学是以事实为根据，使学生体验真实的科学探究全过程，通过多媒体课件形成的感受与体验是绝对不能与亲自动手做实验相提并论，其差异不言而喻。

多媒体课件只能起到辅助传统实验教学方式的作用，是一种支持学生学习的认知手段，其辅助地位应予肯定与限定，不能无端、随意地扩大在教学过程中的影响与作用。只有正确处理好多媒体课件应用与传统实验教学方式的关系，才能发挥多媒体课件在教学中的优势作用。

2．网络资源的应用与传统实验教学方式的关系

网络资源具备高度的共享性。除了兼备多媒体课件优势外，丰富的信息内容以及强大的交互性，使其综合优势远甚于多媒体课件。与传统实验教学方式相比，网络资源在化学实验教学中的应用可以及时补充与更新教材内容、展现教材部分内容的多媒体情境、促进学生自主合作的探究式学习，拓展学生的视野。

然而，网络资源提供的大量信息，往往使初学者的脑海中产生许多“兴奋中心”，眼花缭乱、难以取舍......，这时教师的引导及帮助作用就显得十分突出，稍有疏忽就会影响教学任务的顺利完成。为此，正确处理好网络资源的应用与传统实验教学方式的关系，是顺利完成实验教学任务的关键。

现代信息技术与化学实验教学的整合教学模式尚有许多问题需要深入讨论研究，以化学实验为本，充分利用信息技术的优势是今后深入讨论研究的依据所在。只有教师亲身参与实践，大胆探索，才能不断促进化学实验教学质量大幅度地、迅速地提高。

参考文献

[1]祝智庭.教育信息化:教育技术的新高地.中国电化教育,2003,5:12-13

[2]郑长龙.化学实验教学新视野 北京:高等教育出版社,2003,6:105-112

[3]田小红.论基于建构主义以“学”为中心的教学设计.兰州石化职业技术学院学报,2004,3:47-48

[4]张修林.开展以建构主义为理论指导的化学教学改革.中学化学教学参考,2004,4:4-5

[5]中华人民共和国教育部制订.全日制义务教育化学课程标准（实验稿）北京:北京师范大学出版社,2001,7:11

[6]陈琦,张建伟.信息时代的整合性学习模型——信息技术整合于教学的生态观诠释,北京大学教育评论2003,7: 90-96

[7]曾庆怀.现代教育技术与“学教并重”的教学结构.湖南文理学院学报(社会科学

版), 2004,1:93

[8]胡冬雪.化学实验教学中模拟实验的应用研究,温州教育2004,10:38

[9]胡冬雪.物质的量浓度溶液的配置,信息技术与课程整合（电子版）,2005,1

[10]胡冬雪.模拟实验在训练实验技能中的应用.信息技术与课程整合（电子版）,2005,4