试析信息技术与化学学科整合模式

【摘要】随着素质教育的发展和教育信息化的推进，要求在中小学普及信息技术教育。而信息技术与课程的整合，是普及信息技术教育的关键，是信息技术课程和其他学科双赢的一种教学模式。本文就信息技术与课程整合的含义，信息技术与化学学科整合的理论依据、基本原则，以及课程整合的四种基本模式等作一些论述；着重论述了网络环境下化学教学模式。

【关键词】信息技术 课程整合 教学模式 能力培养

教育现代化既是我国经济社会发展的必然要求，又是人类文明进步的标志和当代教育发展的趋势。教育信息化是教育现代化的一个重要标志。教育部高度重视教育信息化工作，出台了一系列推进教育信息化的政策措施，这些措施的核心是促进教育思想、教育观念、教育手段、教育结构和教学模式的转变，推动信息技术教育与其它学科课程的整合，强化培养学生的创新精神和实践能力。信息技术与课程整合的本质内涵是：在先进的教育思想、理论指导下，把以计算机技术为核心的信息技术作为促进学生自主学习的认知工具，以此促进传统教学方式的根本变革，从而达到培养学生创新精神和实践能力的目标。"二期课改"提出"以学生发展为本"的教学理念，促使我们在教学方式、手段上要有一个较大的变革，以适应学生学习的需要。而教师使用信息技术手段进行辅助教学、优化教学过程，让学生不至于因为枯燥的上课方式而降低学习兴趣，更可以根据学生学习的进度来控制学习。同时，让课堂变得生动活泼，并能实景模拟，把知识与现实连接起来。因此，从这个意义上来说，在化学课堂教学中运用信息技术，让学生主动、生动地学，从而活跃思维，提高全体学生学习化学的兴趣和强烈求知欲。有利于学生在非常轻松的环境中掌握知识，有利于形成系统的知识结构，最终形成学生的创新精神和科学探究能力。

1.中学化学与信息技术整合的理论指导依据

教育部在《基础教育课程改革纲要（试行）》中对基础课程改革提出了对学生的培养的主要目标中其中重要的一点是：要培养学生"具有初步的创新精神、实践能力、科学和人文素养以及环保意识；具有终身学习的基础知识、基本技能和方法……"，因此我们要改变过去过于注重知识传授满堂灌的倾向，要改变课程实施中过于强调学生接受学习、死记硬背、机械训练的教学模式。我们教师要大力倡导学生主动参与、勇于探究、勤于动手，培养学生搜集和处理信息的能力，并从中获取新知识、学会分析和解决问题的能力，以及懂得如何协调合作、相互交流的能力。

化学课程的根本目标是提高每一个学生的科学素养。《化学课程标准》"从学生和社会的需要出发，明确了学生通过义务教育阶段化学课程的学习，从化学科学知识与技能、科学过程与方法、对待科学、技术和社会的情感态度与价值观得到全面发展。内容标准则从科学探究入手，并以日常社会生活和生产事物、现象等为主题：身边的化学物质、物质构成的奥秘、物质的化学变化、化学与社会发展等，引导学生关注身边的事物，理解科学与人类生活的关系，关注科学进步对社会的贡献。"

皮亚杰（J.Piaget）的建构主义的教学理论为我们选择信息化学习模式提供了理论的依据。这种理论，在知识观、学生观和学习观上提出了一系列新的解释，它充分强调了学习的主动建构性、社会性以及情境性。建构主义认为，知识不是通过教师传授得到，而是学习者在一定的情景即社会文化背景下，借助其他人（包括教师和学习伙伴）的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式而获得的。因而学生是学习的中心，是认知的主体，是知识意义的主动建构者。意义建构是学习的目的，它要靠学生自觉、主动地完成，教师和外界环境的作用都是为了帮助和促进意义建构。

2.中学化学与信息技术整合的基本原则

课程整合将信息技术看作是各类学习的一个有机组成部分，它主要在已有课程（或其他学科）的学习活动中有机结合使用信息技术，以便更好地完成课程目标。但整合不等于混合，它强调在利用信息技术之前，教师要清楚信息技术的优势和不足，以及学科教学的需求，设法找出信息技术在哪些地方能提高学习效果，使学生完成那些用其他方法做不到或效果不好的事。对于学生来说，信息技术则是一种终生受用的学习知识和提高技能的认知工具。课程整合的最基本特征，就是它的学科交叉性和立足于能力的培养；它承认事物联系的整体性和能力培养的重要性。据此化学学科与信息技术整合应遵循以下原则：

2.1 层次性原则

在同一个教学班中存在各种层次的学生，针对不同的教育对象，确立不同的创新教育目标，设置不同的学习目标和要求，使所有的学生都能得到充分发展。信息技术高度发展的今天使这一思想真正得到实现。

2.2 主体、主导性原则

在课程整合的教学模式中，要强调学生的主体性，充分发挥学生在学习过程中的主动性、积极性和创造性。学生是知识建构过程的积极参与者，是完成学习的目标和任务的主体。教师是教学过程的组织者、指导者、促进者和咨询者，处于主体地位。

2.3 探索性原则

课程整合的教学强调学生在学习过程中充分发挥主动性，自主地探求对客观事物的认识和解决实际问题的方法。通常是通过一个或几个任务，把相关的学科知识和能力要求作为一个整体，有机地结合在一起，让学生利用信息技术在探索过程中完成学习任务。学生解决问题的过程就是一个充满想象、不断创新的过程，同时又是一个科学严谨、有计划的动手实践过程，它有助于培养学生的创新精神和实践能力。

2.4 实践性原则

同志指出："教育是知识创新、传播和应用的主要基地，也是培育创新精神和创新人才的重要摇篮。无论在培养高素质的劳动者和专业人才方面，还是在提高创新能力和提供知识、技术的创新成果方面，教育都具有独特的重要意义。"课程整合教学强调发展学生的实践能力，对于学有余力的学生营造宽松的教育环境，给予相应的特殊政策，提高学生的求知欲和创造欲。利用信息技术完成学习任务的过程就是学生动手实践的过程也是学生的创造过程。开展信息技术与化学学科整合教学，是培养学生的创新精神和实践能力的一个极好的途径。

3.中学化学教学应用信息技术的四种模式

现代社会知识更新是人类历史上前所未有的，信息以几何级数在增长。传统的教学已不适应信息社会的变化。现代教育技术的广泛应用是现代教学的必然选择。现代教育技术在化学教学中的应用有四种模式可供选择。

3.1 基于传统教学媒体下的"常规模式"

它包括如幻灯机、大屏幕投影、电影录像等视听设备、语音实验室等教学设备。传统教学和目前大多数教学都属于此模式：所有的教学都严格按照教学大纲，把学生封闭在教材或简单的课件内，使其和丰富的资源、现实完全隔离。按照教材的安排和课时的要求来设计所有教学活动，如果课程内容较少，就安排一些讨论，多设计一些活动，如果课程内容较多，就采用"满堂灌"的形式，力保不超时、不少时。整个教学都在"提问、回答、讲授知识"为中心的指导下进行，教学目标、教学内容、教学形式及教学组织都和传统课堂教学没有什么区别，整个教学过程仍以教师的讲授为主，学生仍然是被动的反应者、知识被灌输的对象。信息技术的引入，只是在帮助教师减轻教学工作量方面取得了一些进步，而对学生思维与能力的发展，与传统方式相比，并没有实质性的进步。

3.2 基于多媒体计算机的广泛普及下，形成的"多媒体模式"

这种模式是目前中小学应用最广泛的一种模式。教师可以使用现成的计算机辅助教学软件或多媒体素材库，选择其中合适的部分用在自己的讲解中；也可以利用Powerpoint或者一些多媒体制作工具，综合利用各种教学素材，编写自己的演示文稿或多媒体课件，清楚的说明讲解的结构，形象的演示其中某些难以理解的内容，或用图表、动画等展示动态的变化过程和理论模型等。另外，教师也可以利用模拟软件或者计算机外接传感器来演示某些实验现象，帮助学生理解所学的知识。这样，通过合理的设计与选择，计算机代替了幻灯、投影、粉笔、黑板等传统媒体，实现了它们无法实现的教育功能。

3.3 基于Internet网的逐渐普及下的"网络模式"

这种模式是较新的模式，是对人类学习方式产生影响最大的一种模式。它正改变着人们获取知识的途径。信息社会需要有信息能力的新型人才，而信息能力就是指获取、分析和加工信息的能力，随着网络技术的飞速发展，网络资源可以说是浩如烟海，如何在广袤的信息海洋中快速、准确的找到自己所需的资源，如何迅速的判断资源的价值并对其进行取舍，如何合理的将资源重新组合为己所用，这些都关系到个人和团队的成败。用信息技术提供资源环境就是要突破书本是知识主要来源的限制，用各种相关资源来丰富封闭的、孤立的课堂教学，极大扩充教学知识量，使学生不再只是学习课本上的内容，而是能开阔思路，看到百家思想。在此模式，主要培养学生信息能力中获取信息、分析信息的能力，让学生在对大量信息进行筛选的过程中，实现对事物的多层面了解。教师可以在课前将所需的化学资源整理好，保存在某一特定文件夹下或做成内部网站，让学生访问该文件夹来选择有用信息；也可以为学生提供适当的参考信息，如网址、搜索引擎、相关人物等，由学生自己去Internet或资源库中去搜集素材。相比较来说，后者比前者更能培养学生获取信息、分析信息的能力。本文所思索的整合过程及相关的问题就是在化学教学过程中如何运用这种模式来适应新时期的化学教学的需要。

3.4 基于计算机仿真技术的开发运用而派生出来的"虚拟现实模式"

立足于网络模式，并及时跟踪新技术手段的应用，来服务于现代教学的更新和发展是新时期教师所应具备的基本素质。也是教师本身不断提高和终身教育的需要。

4.中学化学教学与信息技术整合模式——网络模式

Internet网是世界上最大的知识库、资源库。这些知识和资源都是按人类联想思维特点的超文本结构组织起来的，因而特别适合学生进行"自主发现、自主探索"式学习，为学生发散性思维、创造性思维的发展和创新能力的孕育提供沃土。网络环境还可最大限度地发挥学习者的主动性、积极性，可以个别教学、也可以协作，还可以分层次面向全体学生实施因材施教。网络技术具有超文本（Hypertext）、无疆界、大容量、非线性、多界面、交互性的优势和特点。加上多媒体积件（Integrablewarl）、超媒体（用超文本方式组织起来的多媒体信息）技术的应用，可以使学生快速灵活获取化学信息，学生的学习有可能真正建立在教师指导下的以自己为中心的学习，而且网络下的环境可以提供真正意义的情景（大容量、超媒体）、协作（交互性）、会话（师生对话、人机对话、BBS论坛）和意义建构（知识网络）而且在同一时空可进行高、中、低多层次非线性的教学以实现真正意义上的面向全体学生。因此，网络技术、超媒体的优势最适合建立建构主义学习理论的教学模式。

下面以《苯》一课为例，谈谈中学化学教学与信息技术整合模式——网络模式下的化学教学：

4.1 创设情景，激发学生感知兴趣和探究兴趣

上课之前，教师先将本节课所需要的资料（图片、文字资料）输入校园网资料库中。并为其专门建立一个网页，上课开始时学生打开本网页，便会出现如下信息：19世纪初，英国等欧洲国家城市照明已经普遍使用煤气，煤气生产时剩余一种油状、臭味、粘稠液体长期无人问津。油状物的大量废弃造成了严重的环境污染。英国科学家法拉第是第一位对这种油状物液体产生兴趣的科学家。通过5年时间的研究，1825年他从这种液体中分离出一种新的碳氢化合物。法拉第称之为"氢的重碳化合物"1834年德国化学家米希尔里希将它命名为苯。假如苯是你发现的，请根据你所获得的苯的样品，完成下列问题：

1、苯的颜色是 A 无色 B 红色 C 黄色 D 蓝色

2、苯的状态是 A 固态 B 液态 C 气态

3、苯的溶解性 A 溶于水 B 不溶于水 C 溶于酒精 D 不溶于酒精

在这时，学生通过观察苯的样品，选中且选对选项时，微机将播出一段欢快的音乐，以资鼓励并告之继续进行，此时屏幕出现"继续"按钮；否则，将告之错误或不完全的信息，并要求重复操作，当重复四次时给出正确答案。这样的设计使不同层次的学生可以根据自己的能力水平在不同的时间内完成相应的教学内容，并能引起学生的探究兴趣，有利于学生观察能力的培养和提高。

4.2 再现科学家探索过程，培养学生的创新精神，磨砺创新意志

在学生完成物理性质的探索之后，微机将给出以下信息：

法拉第发现苯以后，法国化学家日拉尔对苯的组成进行测定发现：苯仅由碳、氢两种元素构成，其中碳元素质量分数为92.3%，苯蒸气的密度是同温同压下乙炔的3倍，请确定苯的分子式为________。

学生通过计算，得出苯的分子式后，通过键盘输入"C6H6"后，微机将继续给出如下信息：

19世纪，有机化学刚刚发展起来，当时比较成熟的理论只有"碳四价学说"和"碳链学说"。苯会是怎样一种结构呢？请同学们根据"碳四价学说"和"碳链学说"设计出苯可能具有的分子结构。

此时，学生的兴致一般都非常浓厚，当迫不及待的输入自己的所设计的苯的结构后，微机提示学生通过设计实验验证假说。一般而言，学生会设计出以下实验，并得出结论：

1、往盛有 1mL 的苯的试管中滴加酸性KMnO4溶液5～6滴，震荡

2、往盛有 1mL 的苯的试管中滴加溴水5～6滴，震荡

实验事实：苯不能使酸性KMnO4溶液和溴水褪色

这个结论恰恰了学生所有的设计方案，学生的创新精神和创新意志遇到了空前的挑战，失败了。接下来，微机将播出一段配音动画：

那么苯到底是怎样的结构呢？这成了19 世纪最大的化学之谜。许多科学家为探索苯的结构，付出了艰辛的劳动。德国化学家凯库勒也同样长期被苯分子的结构所困惑。1865 年一天夜晚，他在书房中打起瞌睡，眼前又出现了旋转的碳原子。碳原子的长链像蛇一样盘绕卷曲，忽见一条蛇咬住了自己的尾巴，并旋转不停。他像触电般地猛然醒来，终于提出了苯分子的结构，如图简写为 ，史称凯库勒式。对此，凯库勒说："让我们学会做梦吧！那么，我们就可以发现真理。"

这样的设计，使学生通过倾听、观看、体验科学探索的艰辛，知道科学研究需要恒心和毅力，使学生的创新精神进一步得到提升，使创新意志更加坚定。增加了学生的学习兴趣及主体意识，培养了学生的抗挫折能力。

4.3 创设情景，大胆质疑，培养学生的批判意识

在得出苯的凯库勒式后，微机屏幕随即给出如下信息：

对于凯库勒式，你是否有不同意见？ 是 否

此时，如果学生选择"否"，则微机将提示：

如何解释"苯不能使酸性KMnO4溶液和溴水褪色"并转到"是"选项的提示。

如果学生选择"是"，则微机将提示：

若要确定苯的真实结构，你还需要知道 苯的碳-碳键长 苯的键角 苯分子的大小 苯分子的化学性质

微机将根据学生提出的要求给出相应信息，并要求学生完成对苯的结构描述性报告，发送到教师的信箱之中。学生完成上述操作后，微机给出苯的真实结构图形。

这样的课堂安排活跃了课堂气氛，使不同层次的学生可以根据自己的接受能力安排不同的教学进度，教师在学生的学习过程中充分体现了主导性。增加了学生的主体性的发挥，有利于学生创新精神的形成。

我们要充分利用信息技术的优势，通过各种形式使学生将信息的获取、分析、加工、利用等能力内化为自身的思维习惯和行为方式，从而形成可以影响人一生的优秀品质。根据"课程整合"的理念，将信息技术与化学学科进行整合，拓宽学生解决问题的思路和方法，培养学生使用信息技术的意识和兴趣，培养学生的创造精神和实践能力，真正发挥信息技术对教育的变革性推动作用。

参考文献

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