192化学网络试验站在中学化学课堂的应用研究

192化学网络试验站在中学化学课堂的应用研究

一、网络虚拟学习环境的开发根据美国国际数据集团（idg）和新闻出版部联合发布的中国在线游戏行业报告，2008年18岁的在职儿童人数占所有在线游戏用户的15.7%。网络游戏的迅速发展给社会带来了不小的冲击,据《中国青少年网瘾数据报告(2007)》显示,目前我国网瘾青少年约占青少年网民总数的9.72%。随着网络游戏的快速发展,越来越多的教育界人士开始关注网络游戏,探索如何利用孩子爱玩的天性,开发出为教育服务的网络游戏,使寓教于乐真正落到实处。查阅美国化学教育文献和中国期刊网可知,目前国内外与化学学科相结合且针对中学生的网络教育游戏很少[3,4,5,6,7,8,9,10,11]。然而,从游戏的适用对象来看,游戏并不只是儿童的专利。游戏不是专门局限于儿童的,而是任何人都可以参与的有益的活动。对于目前中学生而言,学习压力和负担都很重,更需要一个在不受家长和老师反对的同时,还能够放松身心并且学到知识的游戏平台。另外,从化学学科本身的特征来看,化学是以实验为基础,从原子、分子微观层面上对宏观的化学现象进行分析阐述。这样,网络的虚拟学习特征能够为化学学科的学习提供一个得天独厚的学习环境。基于此,本课题组进行了“学科教育游戏———520化学网络扑克游戏”的设计,并对其在中学生中的应用进行了初步的探讨。二、“400化学网络游戏”:提供实时的信息互动和互动的学习新平台“520化学网络扑克”游戏以化学扑克牌为主体,把化学学习的难点(化学式、化学方程式、物质的化学性质等)用扑克牌的形式呈现,每张牌的中心有一个物质分类标志:“绿色双锥”表示单质,“黑桃”表示氧化物,“红心”表示酸,“蓝色草花”表示碱,“黄色方片”表示盐。按照一定的化学游戏规则,让生生或师生之间通过Internet,围绕化学知识展开有趣的智力竞赛,并为他们提供实时的信息交流(聊天)服务。“520化学网络扑克游戏”主要解决以下两个问题:1.为教师解决化学用语教学难点问题化学用语是指元素符号(类似的离子符号等等)、化学式、化学方程式三类。化学用语是中学化学学习的一个重点,同时也是一个难点。在化学用语的教学中,传统的教学方法依然是以教师为中心的“知识灌输式”,大量的化学元素符号、化学式和化学方程式使学生不得不去死记硬背。在这样的化学学习中,学生很容易对化学的学习兴趣下降。针对这样的情况,我们应该重新去审视化学用语现有的教学模式,寻求新的教学方法。化学网络扑克动漫游戏是一项团队式的学习活动,当参与者在游戏的过程中,每出一张牌,都是一个学习过程。它使学生能够有机会“做”中“学”,有助于激发学生的学习兴趣,改变传统的学习方式,扩大信息时空,提高学习效率。2.为中学生提供自主和合作学习新平台目前中学生的主要学习形式是课堂学习,绝大多数时间是坐在座位上听课,可以自主学习的形式很少。通过该游戏平台,学生可以打破地域、时间和学习水平的限制,在游戏中自主探索学习和合作学习。三、“520化学网络游戏”的设计(一)用户信息用户“520化学游戏网”的主要功能有:(1)发布最新版本的“化学网络扑克客户端”供全球用户下载;(2)为“化学网络扑克游戏”玩家提供在线注册、登录、管理个人信息和资料(如更改用户名密码)的服务;(3)介绍化学网络扑克客户端程序的安装指南,发布化学网络扑克动漫游戏的游戏规则;(4)发布化学网络扑克竞赛的信息,供游戏用户选择参与;(5)提供常见化学物质的物理性质、化学性质、用途等资讯服务;(6)介绍与网络游戏配套的纸质化学扑克牌的相关信息,为游戏用户提供纸质化学扑克牌订购服务。(二)“520化学网络游戏”的设计1.游戏界面界面选择游戏大厅是玩家进入游戏的第一步(见图3)。游戏大厅上端为功能键,方便玩家进入游戏厅、520游戏网主页、论坛,进行游戏积分充值以及退出游戏等。底端有大厅、房间和用户信息三个按钮,点击可以看到用户目前的登录状态以及个人信息(积分、等级等)。大厅中部分为左右两部分,左边的树形列表列出了所有游戏大厅,包括:化学扑克新手练习大厅、化学扑克初中大厅、化学扑克高中金属大厅和化学扑克高中非金属大厅,不同学习水平的玩家可以选择进入不同类型的游戏大厅。右边是“我爱你”游戏网站的主页,可以浏览网站发布的信息。2.位水空间的功能单击游戏大厅中部左边树形列表中的任何一个游戏大厅即可进入对应的游戏座位大厅界面,座位大厅的上端和底端与“游戏大厅”具有相同的功能键,中部左边为座位每一个座位,大厅都有10张桌子,每张座位最多可容纳4个人。右边可以看到进入该大厅的游戏用户的用户名、积分和等级信息。用户在座位大厅内选择一个有空位的桌台,双击空位,即可进入游戏界面。3.游戏界面的变化。根据游戏的过程该游戏一定要等到足够的人数(最少两人,最多4人)才可以开始。当玩家进入游戏界面时将出现“等待其他玩家加入……”的提示。当达到足够人数时,点击开始按钮后游戏开始,游戏系统自动洗牌发牌。玩家轮流根据规则出牌,化学网络扑克游戏的规则设计以“化学反应”为基础,出牌时以尽量凑齐一个完整的化学反应方程式为准则。如玩家A出反应物HCl和NaOH,则玩家B需出生成物NaCl和H2O;如玩家A出一个完整的化学方程式,则玩家B也需出一个完整的化学方程式等。游戏系统会自动验证规则,当玩家出牌符合规则时则出现“出牌成功”的提示,当不符和时,则不允许出牌,下家继续出。每个人出牌都有时间限制,如果在相应的时间内没有成功出牌,则视为放弃。一局中谁先将手中的牌出完,谁就为赢家。其余三方手中所剩牌的张数就是赢家得的分数。当游戏结束时,游戏界面会显示获胜者以及积分奖励情况。游戏结束,玩家可以选择退出或者继续开始。整个游戏界面以蓝色为基调色,卡通人物为背景,给玩家赏心悦目的感觉。界面分左右两部分组成,左边是进行化学扑克游戏界面,右边上部为个人信息管理界面,玩家通过该界面看到本人以及其他玩家的用户名、性别、积分和等级。右边下部为聊天界面,玩家可以根据聊天界面玩家在玩牌过程中,可以和出牌的伙伴相互聊天或者交友,增加了游戏的趣味性。四、“520化学网络游戏”的应用(一)在化学教育专业中的应用“520化学网络扑克”游戏既可以应用于国内高等师范院校、教育学院的化学教育专业本、专科生的必修课程中,还可以应用于教育硕士研究生、教师进修学校必修课程和教师教育化学教师的培训中,最主要的是可以应用于广大中学生的化学学习中。1.游戏设计的准备和教学阶段“520化学网络扑克”游戏是一款基于互联网多人在线的游戏,老师在课堂中应用时需要按照一定的程序来进行(见图4)。该教学流程分为三个阶段,前期准备阶段、教学实施阶段和反思评价阶段。(1)前期准备阶段。在前期准备工作中,教师首先需要向学生进行化学网络扑克动漫游戏的操作培训,包括向学生介绍下载和安装软件步骤、申请帐号和登录方式以及游戏规则等。然后向网站内部管理员申请和预定游戏大厅,确保该游戏大厅有足够的座位让每个学生参与游戏。继而确定和考察教学场地,通常选在可以联网的计算机多媒体室。在满足了客观条件后,准备阶段的最后工作就是教学设计了,教师需要分析教学对象的特征,选择适合“520化学网络扑克”游戏的教学内容,明确教学目的。同时还需要以教练员的身份在官方网站中设置游戏过程中需要练习的化学反应方程式,并且按照班级人数和学生学习水平的差异将学生分组(通常4人一组,优差搭配)。(2)教学实施阶段。在教学实施阶段过程中,教师首先可以利用5分钟时间引导学生进入相应的游戏大厅、按照事先的分组进入游戏中,同时提出本堂课所需完成的任务和游戏时间(通常为30分钟)。接下来就是学生游戏了,教师应该在此过程中观察学生的游戏行为,给予学生及时的反馈和指导。最后是10分钟的纸笔练习,教师应根据本堂课的教学任务让学生进行练习,巩固和检查教学效果。(3)反思评价阶段。在课堂结束后,教师还应写反思日记和组织学生对自己的游戏表现进行讨论和总结,找出不足和成功之处,为下次游戏教学的成功实施做准备。2.化学回收竞赛“520化学网络扑克”游戏系统为广大中学教师提供了一个组织课外活动的平台。所有中学教师都可通过Internet在本游戏系统平台上,开辟自己的课外活动小组,他们可在周末、寒暑假或者学校的科技活动周中组织学生进行“化学扑克竞赛”。在开展竞赛时,可按以下流程来进行(二)使用游戏的态度经过两年的发展,目前“520化学网络扑克”游戏已在全国11个省份,51所学校建立了“化学扑克牌”教育游戏实践基地。有化学扑克牌内容的中学化学教科书已在全国13个省内发行了100万册。中央电视台教育频道也曾经对“化学扑克牌”游戏做了相关报道。此外,这个网络教育游戏也得到了国内和国际同行的关注。为了进一步探讨修改游戏的应用效果,调查学生对该游戏的态度,在中山某中学选取了一个班共42名初三学生利用课余时间统一在计算机房进行了为时一个星期的游戏体验,在对学生进行访谈和问卷调查中显示:85%的同学认为该游戏十分有趣,55%的学生认为“通过该游戏进行学习能让我放松心情”,78%的学生认为“我在游戏的过程中有机会与其它同学合作学习”,82%的同学认为“玩这个游戏我能够结识新朋友”,并有64%的学生“愿意在课余时间中使用该游戏辅助学习”,72%的学生“希望该游戏能在学校中进行推广”。研究表明,许多同学都认为该游戏十分有趣,能够让他们在紧张的学习中放松心情。任务的挑战性以及可以结识新朋友吸引他们继续玩这个游戏。同时,他们都觉得该款游戏的积分等级判定非常有意义,与化学元素符号相结合的等级提升是在其他游戏中都没有遇到过的。以上说明在游戏设计中的动机激发策略取得了很好的效果。北京师范大学化学教育研究所所长王磊教授认为“化学网络扑克游戏引领‘在游戏中学习’的新趋势,在基础教育化学学习中产生较大的影响”;瑞典科学家、IPCC国际教育评价项目负责人IlanChabay在观看了这个游戏后称赞“该游戏对中学生化学的学习非常有意义”;新加坡南洋理工大学国立教育学院科学与教育技术专业的张宝辉博士看到该游戏后,认为其具有很大的推广价值。五、游戏开发存在的问题本文介绍具有自主知识产权的“520化学网络扑克”游戏的设计方法,并对游戏在中学的应用做了初步了探讨。该游戏目前取得了一定的成果,得到了国内外师生的普遍认可。