山东省电教馆课题实施方案

1、运用信息技术培养学生“宏观微观符号”三重表征思维方式的研究实 施 方 案嘉祥县金屯镇中学课题组 执笔者 杨志昌一、 课题的提出：课程改革和教学手段更新是现代教育发展的潮流。优化课堂结构模式是提高教学效益的需要，也是深化教育改革的需要，信息技术教育与学科整合教学是大势所趋。学科整合是素质教育的体现。现代教育技术以信息技术和教学设计技术为核心，为素质教育提供了方法；网络环境以大量快速提供教学资源和便利为特点，为素质教育提供了实施环境。它们的应用有利于发挥学生的主体作用，有利于促进学生认知能力的发展，有利于个别化、协作式学习的实现。中学化学课程标准指出：“注入式”教学限制了学生的创新思维和探究实践，

2、必须予以改变。教师应对教学内容进行必要的重组、整合和拓展，从中提炼出开放性教学的基本素材；高度关注学生的学习过程和活动方式，有意识的培养学生的观察能力、思维能力和实验技能。初中生学习化学课程的年龄为13-16岁，他们的抽象思维能力还很不成熟，因此，初中化学教材中的“宏观-微观-符号”三重表征的思维方式是造成化学困难根本的关键性原因，其它原因在别的学科中都会遇到类似的问题，只有三重表征思维方式才是化学学科独特的，也是最主要的学习困难问题，是影响化学科学习的瓶颈问题，解决好这一问题，就能找到一条统领化学学科教与学的有效方法。宏观-微观-符号“三重表征”思维方式的教学是课堂教学中的难点。在过去的教学

3、中，如何把学生仔细观察到的实验现象同动态的微观粒子、抽象的符号相联系这一问题一直未能很好地解决。现代计算机技术对图形处理功能强大，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、对瞬变实行定格分析。抽象思维的障碍、逻辑思维的障碍、语言表达的障碍在计算机技术环境下得以降解，可降低教学难度。信息技术的发展，为解决中学化学宏观-微观-符号“三重表征”思维方式的教学提供了丰富的网络资源和模拟微观粒子运动及结构的技术手段。课题组以此为切入点，将信息技术与中学化学宏观-微观-符号“三重表征”思维方式的教学相结合，探索具有“激发学生思维，学生主动参与建构”为特点的化学课堂教学模式。所以，我们提出了这

4、个研究课题。二、课题研究的假设、课题的界定（1）信息就是指载体传递的文字、符号、数据、视频图形、图像、声音、动画等多种信息的总称。（2）信息技术教育就是指运用音像影视技术，计算机技术，校园网络技术，多媒体计算机技术在教育领域实现网络交互，服务于教育，让学生自主学习，自由探索，培养批判性、创新性思维的一种教育形式。（3）宏观表征：是指对物质所进行的外在可观察的现象，在学习者头脑中的反映；微观表征：是指物质的组成、结构、反应机理等微观领域的属性在学习者头脑中的反映；符号表征：是指由拉丁文和英文字母组成的符号和图形在学习者头脑中的反映。这三种表征形式之间不是孤立的，而应是有机地结合统一起来，因此建立

5、对这三种表征间的相互联系，是化学学科特有的思维方式，我们称之为“三重表征”。、研究假设把信息技术教育应用于化学宏观-微观-符号“三重表征”思维方式的教学中，建构具有“激发学生思维，学生主动参与建构”特点的课堂教学模式，促进学生认知发展，培养学生微观想象力、空间想象力，及化学知识学习中的联想的习惯,提高学生的信息素养和技能。三、理论依据 化学学习论指出微观粒子的真实情况可以在物质的宏观状态和运动中得到反映。反映化学微观粒子真实情况的宏观感性材料越丰富、质量越高，化学微观想象的质量也越高。因此，有关的化学观察能力和化学思维能力是制约化学微观想象能力的关键因素。教师对微观粒子的运动情况描述得深刻、细

6、致、充分、生动和形象程度；学生对语言文字以及符号、图解、模型等实物的感知、理解能力，都对化学微观想象能力有一定的影响。为了形成和发展化学微观想象能力，应该注意发展、增强化学观察能力和化学思维能力，通过化学实验和化学观察活动获得丰富的感性材料，然后通过分析、综合、假说、证明、归纳、演绎等思维活动来剖析宏观的化学事物，获得对化学微观粒子的科学认识，推动微观想象表象的建立。马克思关于人的全面发展学说认为主体性是人的本质的最高层次和最高表现，是全面发展的人的根本特征。“主体性教学”促进学生生动活泼地发展，体现了全面教育思想的精髓。素质教育以全面提高全体学生的基本素质，培养其分析、解决问题的能力，培养创

7、造性为宗旨；以培养学生的三个发展（全面发展，全体发展，个性发展）为基本特征；以培养学生的创新精神和实践能力为重点。这就要求我们在实施过程中不仅仅是提供给学生进入高一级学习的基础，更重要的是为学生提供终身学习的基础。教师的中心任务不再是让学生“学会”，而是让学生“会学”，教给学生在信息社会获取、加工、分析处理信息和解决问题的能力，以便自主学习和终身学习。我们将微观粒子进行宏观模拟，有利于丰富学生的感性材料，有利于学生微观想象表象的建立，不断的提高微观想象水平。同时我们指导学生开展研究性学习培养学生自主学习能力和在信息社会获取、加工、分析处理信息和解决问题的能力，这也是素质教育和终身学习理论的需要

8、。四、研究的变量、自变量：将信息技术教育应用于中学化学宏观-微观-符号“三重表征”思维方式的教学中，建构具有“激发学生思维，学生主动参与建构”特点的化学课堂教学。、因变量：（）促进学生认知发展。（）培养学生微观想象力、空间想象力，及化学知识学习中的联想的习惯。（）提高学生的信息素养和技能。、无关变量及其控制不过份强调无关变量的控制，使研究在自然状态下进行。（）研究对象的确定本实验的研究对象由本校实地情境中形成的教学班级组成，即整群取样，在不影响正常教学活动的自然状态下进行实验，同时选择生源，学生人数，师资力量大致相当的同年级自然班作控制组，使实验组和控制组之间总体上接近，从而获得平衡效果。（）

9、实验教师的选择试验教师配备未作挑选，工作量不变，均为自觉参与课题研究。（）课时量的控制实验组与控制组一律按国家课程计划规定的课时开课，并按规定的作业量控制课外作业，严格做到不加重学生课业负担。五研究的基本内容和方法研究内容（1）研究运用信息技术，解决初中化学宏观-微观-符号“三重表征”思维方式的教学问题利用计算机技术对图形处理的强大功能，变抽象为具体、变静态为动态、将微观过程进行宏观模拟，使抽象思维的障碍、逻辑思维的障碍在计算机技术环境下得以降解，降低化学宏观-微观-符号“三重表征”思维方式的教学的难度。（2）研究运用信息技术，模拟各种实验中学化学教材中，有不少的实验无法在课堂上演示，而只靠教

10、师讲解显得枯燥乏味，运用信息技术可以模拟各种实验。用电脑模拟危险系数高的实验，如氢气与空气混合点燃发生爆炸，一氧化碳的毒性等。用电脑模拟错误的实验操作，进行安全教育，使学生牢记违规操作的危害。、研究目标（）认知目标通过信息技术与化学学科的整合，构建中学化学宏观-微观-符号“三重表征”思维方式的教学的课堂教学模式使之具有“激发学生思维，学生主动参与建构”的特点。（）发展目标、学生通过在信息技术环境下的化学宏观-微观-符号“三重表征”思维方式的教学，个体的认知呈现螺旋式的上升发展。、学生在信息技术环境下，通过观察模拟的微观知识，促进学生认知发展，培养学生微观想象力、空间想象力和学习化学知识时联想的

11、习惯，锻炼主动探索，协作学习的精神和勇于实践的能力。、学生在信息技术环境中寻找资源观察微粒的结构及运动，提高自己的信息素养和技能。、研究方法本课题以行动研究法为主，辅之以实验法，调查法，定性与定量相结合，准确测量因变量，确保实验的信度和效度。六行动计划本研究在初三年级进行，采用轮组实验法，计划三年分三阶段进行。、准备阶段（2007年18月）（）成立课题组，选定课题及研究对象。（）对现状进行调查：中学化学教材中哪些知识比较抽象，需学生发挥微观想象力和空间想象力。（）通过调查分析，确定在哪些内容运用信息技术辅助化学宏观-微观-符号“三重表征”思维方式的教学。（）制定第一步计划及实验目标，教师编写有

12、关知识的教学设计，编写动画脚本，制作教学软件。、实施阶段（2007年9月2008年12月）要求教师在研究过程中，根据需要在初三年级实施计划，努力实现预计目标。对实施效果及时测评，评价阶段性成果。集体研究，征求专家意见，调整计划，制订新的行动方案。进一步改进化学宏观-微观-符号“三重表征”思维方式的教学模式，下一阶段再行动探索，取得进一步成果。（）情景性问题解决（第一年年计划）利用计算机模拟功能和视频功能设立真实情境把微观世界搬进课堂，引导学生观察思考，然后就所提出的问题展开讨论，最终解决问题。（）网上探究教学（第二年计划）教师创设问题情境，向学生提出要研究或解决的问题。然后引导学生利用网上资源

13、自主探究，开展讨论，进行实验，最终达成学习目标。、总结阶段（2009年1月2009年6月） 全面检测，分析处理资料，总结规律，撰写实验报告。七资料收集及效果推测、资料收集（）教师、学生对初三阶段化学宏观-微观-符号“三重表征”思维方式的教学情况的调查问卷及统计分析报告。（）教师的典型教案、评课记录（注意实施方法，运用信息技术时机等）。（）教师的论文，教学软件、课件等情况。（）专家的评测意见。（）学生在实施主动参与建构的课堂教学模式前后的独立、主动、创造性学习情况。、效果预测（） 为初中多学科教学整合研究提供教学模式。（） 发展学生的实践能力与创新精神。（） 提高教师的教学与科研水平。、检测方法（）平时收集：学生竞赛统计、教师教案、典型课例、教学软件、教师论文。（）随堂记载：运用信息技术教育的方式及运用时