计算机辅助化学教学原则的构建

1、计算机辅助化学教学原则的构建王志庚唐山市教委教研室（063000） 一前言计算机作为一种现代化的教学工具应用于化学教学之中，已经成为教学手段现代化的重要标志。利用计算机不仅能够为课堂教学提供丰富的背景资料，而且可以利用它的模拟功能，重现某些无法演示的化学实验，直观地再现微观粒子的运动状态。不同形式的计算机辅助化学教学的课件，更使教与学的多元化成为可能。随着计算机硬件的普及和教学软件开发的日益完备，计算机辅助化学教学给我们的日常教学带来了深刻的影响。本文力求从反映计算机辅助化学教学的规律和教学实际的角度，来探讨计算机辅助化学教学的原则，以求能对目前的计算机辅助化学教学有一定的指导意义。二计算机辅

2、助化学教学原则的两个层次“化学教学原则是化学教学过程中的基本矛盾关系和化学教学规律的反映，是教学工作应该遵循的基本要求；也是教学论原理在化学教学中的具体体现和应用”。借鉴刘知新等的化学教学原则的多层次体系，对计算机辅助化学教学做了深入的思考后，我们对计算机辅助化学教学原则提出以下两个层次的构建设想，即计算机辅助化学教学的课件制作原则和计算机辅助化学教学的课堂教学原则。三计算机辅助化学教学的课件制作原则1.制约计算机辅助化学教学课件的基本因素：（1）化学知识结构化学知识及其内部联系构成了化学学科的知识结构，教学大纲和教材对其做了较为准确的阐述和体现。（2）学生的认知结构根据认知心理学的理论，学生

3、的认知结构包括三个特征：前发展区，涉及学生面临新的学习任务时，其头脑中是否已有与新的学习相关的概念、原理、规律及其概括程度；现发展区，涉及新学习的知识与同化它原有的相关知识的可辩度，两者的可分辨程度越高，越有利于迁移，并可避免因混淆带来的干扰；最近发展区，涉及同化新知识的原有知识的巩固程度，原有知识巩固程度越高，越有助于迁移。（3）教学法结构教学法结构要反映教学的基本规律和基本方法，只有将教法、学法、学习活动方式融于课件其中，才能使教学课件符合课堂教学的基本要求。（4）计算机技术计算机作为一种现代化教学工具，具有双向性，既可以用来呈现教学信息，又可以用来收集学生的反馈信息，并及时对学生的反馈信

4、息进行诊断和评价，根据诊断的结果及时进行矫正。2.计算机辅助化学教学的课件制作原则的构建按CAI课件的评价要素，考虑到效果、效益、科学、美学、心理学和技术等六个方面，结合制约计算机辅助化学教学课件的4个基本因素，对计算机辅助化学教学的课件制作，我们提出以下原则：(1)科学性和可接受性相结合的原则化学学科知识是人类客观世界总体认识的一部分，是按照一定的逻辑规律而形成的，这是由化学学科本身的特点所决定的，也是化学教学软件科学性的重要保证。这就要求我们所开发的课件，必须保证完美的科学性，不能出现科学性的错误。考虑到中学生的年龄特点和知识水平，在设计课件时，又必须充分注意学生的接受能力。例如，在设计酯

5、化反应机理的课件时，如果将完整的酯化反应机理呈现给学生，就超出了学生的接受能力；而如果只将“酸脱羟基醇脱氢”的结果展示给学生，就显得不太科学。因此，当二者不能得兼时，就必须将科学性和可接受性结合起来，合理取舍，再加以适当的说明，从而使课件有很好的教学效果。（2）连续性和层次性原则学生的认知发展是一个从量变到质变的过程，是既连续又有层次的上升过程，不同年龄学生的心理发展有其固定的特点和层次。因此，教学软件首先要遵循学生对化学知识的认知发展规律，既不能割断学生连续渐进的思维方式，也不能颠倒其思维发展阶段顺序，对一些适宜于应用计算机技术的较抽象的概念、理论、科学方法等应采取聚集渗透和逐步提高的方法，

6、切准学生的最近发展区，设计合理的学习阶梯，使学生不断获得成功感，从而形成“成功兴趣再成功再兴趣”的良性循环。例如，在晶体结构的教学中，我们设计了如下的课件，以说明离子晶体的脆性。该课件用Authorware设计，主要有以下画面： 外力 表示离子晶体中阴阳离子的紧密排列；用动画表示在外力的作用下，离子发生错位性移动，使得带相同电荷的离子相邻；表示在静电斥力下，离子发生崩裂式的分离。 教学过程中，教师先提出食盐晶体在受到外力撞击时容易碎裂的现象，进而引导学生分析食盐晶体具有脆性的原因，然后用动画演示以上微观过程。 按以上“提出问题，展示过程，创设情景”的思路，通过颇具连续性和层次性的动画演示和说明

7、，学生能轻而易举地掌握离子晶体具有脆性的原因。需要说明的是，如果学生的结论是正确的，则动画演示本身就是对学生的一种奖赏，能使学生获得成功感；如果学生的结论是错误的，则动画演示能纠正学生的模糊认识，从而在他们的头脑中形成正确的化学规律。（3）交互性原则计算机辅助化学教学的课件应该具有一定的交互性，这种交互性主要体现在以下两个方面：其一，通过设计友好的对话窗口，可使学生根据自己的需要和水平，选择不同的学习内容或不同的学习层次，从而使学生能真正自主地控制学习进程，并在学习过程中，给不同水平的学生以不同的帮助。我们用“VB”设计的“高中一年级化学题库”就是具有这种交互性的软件。其二，通过设计交互按钮，

8、使教学软件可以从不同的角度予以切入，真正实现人机对话，从而提高教学软件的针对性和效率。值得注意的是，在教学软件开发的过程中，应选择合适的软件开发平台，像Authorware、Director、Flash等都具有较强的专业性和简单易学的优点。特别是用Flash开发的课件，占用磁盘空间较小，适于相互交流，应该是我们首选的多媒体开发软件。我们用Flash和Authorware设计的高中化学课堂教学软件多数具有较好的交互性。（4）教法学法融于一体的原则化学教学的目的之一是使学生不仅要学会，而且要会学。化学教学软件应强调学生的学习过程。重视学习的参与性，而不只是教授的过程。学习过程也就是知识的获取过程，

9、认知结构的形成过程。传统的教学往往只重视结果及其应用，而现代化教学理念却非常强调学生概念的形成过程、原理和规律的形成过程、法则的归纳过程、解题思路的形成过程等。因此，化学教学软件设计制作过程中，要注意将学法、教法融于一体，既要考虑到教师如何教，又要考虑学生如何学。这是CAI课件开发过程中，非常重要的一点。（5）美学原则任何一种教学课件，都必然有一种外在的表现形式。美学原则，就是要求所开发出的课件，能给学生以美的感受、美的陶冶。为达到这一要求，可从以下两方面着手：其一，选择应用简明的文字，简洁的图形，明快的色彩，优美的画面，动听的音乐，并做到以上多种媒体的有机结合；其二，用动画模拟、展示那些具有

10、震撼力的科学完美的化学过程。高质量的化学教学软件应该比较完善地体现学科的特点，是教学技术的精妙集成。课件开发过程中，既要注意课件的教学设计思想，又要注意课件外在表现形式。只有这样，才能制作出高水平的化学教学软件。四计算机辅助化学教学的课堂教学原则计算机辅助化学教学的课堂教学具有其显见的特殊性，将其纳入一般的教学原则体系中附带说明，缺乏对教学的指导性，也难以体现其教学特色。根据皮亚杰的建构的观点，人的认识的本质是主体的“构造”过程，所有的知识都是学习者认识活动的结果；认识并非是主体对客观实在的简单被动的反映，而是一个主体在其中发挥积极作用的过程。这就要求我们的计算机辅助化学教学的课堂教学具有“激

11、发学生思维、学生主动参与建构”的特色。基于这种考虑，我们提出如下的原则：1. 辅助性原则应该认识到，计算机辅助化学教学不能代替传统的课堂教学，在丰富多彩的课堂教学中，只能处于辅助的地位。无论如何，计算机模拟也无法替代化学实验培养学生观察能力、思维能力的功能。在课堂上，大量地运用CAI课件，容易造成教师和学生的注意发生分离。因为教师的操作点在键盘和计算机，学生的注意点在屏幕，这种师生注意对象在空间位置上的分离，不可避免地会拉大师生间的心理距离，阻断师生间的情感交流。因此，将CAI课件作为一种辅助手段，与传统的化学实验，化学挂图，分子结构模型，矿石标本等教学媒体有机结合，以取得化学教学的高效率，这

12、是计算机辅助化学教学的精髓。2.课堂模式多样化的原则多样性的CAI课件的开发，为实现教与学的多样化奠定了基础。课堂模式的多样化，可以为培养学生的创新精神和实践能力创造条件。为此，我们提出以下几种计算机辅助化学教学的课堂教学模式：（1）“实验模拟讲解”的模式：即通过实验演示和实验观察，激发学生的思维，得出对化学问题的初步结论。然后，用计算机模拟微观粒子的运动情况，从而帮助学生理解实验结论，认识化学事物的本质。这种模式，特别适合用“探究法”学习有关化学基础理论的内容。（2）“模拟讲解练习”的模式：即对某些难以再现的化学实验或化学事实（如粒子散射实验、爆炸实验等），用计算机模拟其发生的过程，然后通过

13、学生的观察、讨论和教师的讲解，认识化学事物的本质。再通过练习，达到巩固知识、强化技能和培养能力的目的。（3）“学生自主练习（或测试）”的模式：即学生根据自己的需要（或教师的要求），从题库中选择一定数量的习题（或试题）进行练习（或测试），将答案输入计算机，然后由计算机给出学生的成绩或给出练习的反馈信息。学生可通过软件的交互功能，自主控制学习的进程。这种模式，能够适应不同学习水平的学生的需要，为学生的个性化发展提供了良好的条件。3.计算机模拟分析与启迪思维相结合的原则用计算机模拟微观粒子的运动，模拟难以再现的化学实验，提供丰富的背景资料，是许多传统教学媒体所无法办到的。但是，计算机模拟不是目的，而必须通过这些，激励学生的认知、情感、意志、行