基于“E―学习”的高中化学校本课程资源开发的多样性

【摘 要】 “E-学习”（Electronic Learning），即“数字化学习”、“电子化学习”、“网络化学习”。在中学化学教学中，开发和利用仿真实验、数字化传感实验、平板电脑交流平台等现代教学手段，从不同层面整合化学教学资源，意在激发师生的学习研究热情和改变以往的学习方式。

【关键词】 课程资源；数字化实验；网络教学

中图分类号：G633.8 文献标识码：A 文章编号：1671-0568 （2014） 22-0052-03

一、问题的提出

高中化学新课程的实施对于教育现代化教学手段的运用提出了更高的要求。随着教育现代化的发展和网络的普及，高中化学教学与实验中，图形计算器或掌上电脑（掌上实验室）和信息传感器，已经广泛应用于课堂教学中。特别是应用于研究性学习中，由学校根据自身情况和学生特点自主设计研发的校本课程也如雨后春笋。因而，多样化的校本课程开发也成为高中化学课程发展的一个重要方面。但在当前教学评价体系还不够完善的前提下，开发和利用现代化教学辅助手段，进行常态化教学还有很大空间和时间。原因是多方面的，从师生两个方面来讲，在思想观念、学习机会、学习态度、动手能力、创新能力等。如大多数教师对学生在网上学习（慕课）的真实效果存在疑虑，也有的教师对数字化实验系统的熟悉程度较低，实验教学模式因循守旧，需要在教学实践中不断改进。为此，教育主管部门需要为一线教师多提供教学培训和支持措施。

二、概念的界定

“E-学习”（Electronic Learning），意为“数字（化）学习”、“电子（化）学习”、“网络（化）学习”等。一是强调基于因特网的学习，二是强调电子化学习，三是强调在E-Learning中要把数字化内容与网络资源结合起来。“E-学习”所强调的就是要充分利用现代信息技术为学生提供具有全新沟通机制与丰富资源的学习环境，实现一种全新的学习方式。E-学习使得学生能根据自己的时间和学习习惯随时在网上按照自己的需要学习。因此， E-学习不仅仅是一种学习方式的改变，更是一种学习理念上的转变。

三、开发教学资源方式的多样性

1. 开发数字化实验，实现宏观到微观。数字传感技术作为一种应用较为先进、实用性强、便于操作、集数据采集与分析于一体的实验系统，与传统仪器相比具有明显的优越性。将数字传感技术应用于研究性实验，既体现新课改下教育思想与理念的转变，又符合学生学习的认知规律。同时，减少复杂的计算过程，降低学生的学习难度，有利于学生学习积极性的保持。

以传感器为代表的数字化设备逐步进入中学实验室，数字化实验得到不断发展，数字传感器技术是利用传感器、数据采集器和计算机进行实验，将实验中不可见的、不显著的微观变化转化为宏观数据、图表的一种技术，是信息技术与化学教学整合的重要途径之一。数字传感技术具有操作方便、快速准确收集实验数据、精确度高和可视性等突出特点，有利于理解教学重点、突破难点，能实现对整个实验过程的动态测量，使实验结果更形象、更具体、更直接，用事实来证明结果，更具有说服力。实现宏观现象、数据曲线的同步记录，也有利于引导学生运用动态化的思维方式分析图表，提高阅读科学文献的能力。数字传感器技术的应用，有利于教师自觉学习新知识、新技术，提高自身探究能力和业务水平，不断适应时代要求。传感仪器数字化突破传统仪器的局限性，可以通过图像、数据等动态形式显示实验变化过程，尤其是能够使微观过程清晰呈现，并使之定量化的有效工具。通过传感技术可以获得精确的实验结果，同时对数据进行分析整理、对比，有效地帮助学生理解化学概念，进行科学思维，进而发展学生对科学探究的理解，培养科学探究能力，提高学习化学的兴趣。如：比较不同浓度的双氧水与催化剂氯化铁溶液反应速率的大小，通过气体压强传感器，可清晰地观察到两条曲线的高低。如：碳酸钠溶液与碳酸氢钠溶液分别与盐酸反应。可测量pH的变化，前者有两个突变点，后者只有一个。如：比较醋酸与盐酸电解质的强弱，通过等浓度或等pH、等体积的两种酸溶液进行加水滴定，绘制pH变化曲线。如测定钢铁电化学腐蚀微电流以及吸氧腐蚀、析氢腐蚀，分别利用电荷传感器、氧气传感器和氢气传感器来实现。

我国将数字传感技术仪器（包括传感器、采集器和计算机等）引进中学教学始于20世纪末，且化学领域的研究较多侧重于研究性学习，而对于传感技术整合于化学常规课堂教学的实践相对很少。此外，国外关于传感技术的研究较多集中于教学领域，但在具体化学科学的应用方面涉及相对较少。

目前，国内已有部分学校配备数字传感技术设备，但还有绝大多数多的领导和教师由于传统观念的束缚，对数字传感技术缺少足够的认识，甚至在思想上有所排斥，感到望而生畏，对掌握新的技术缺少信心和勇气，没有能够主动参与到数字化传感技术与中学化学教学整合研究中去。还有很多学校即使购置了一些数字传感技术设备，但由于长期无人问津和维护，白白浪费了实验资源，实为一件憾事。

值得可喜的是江苏省化学学会已成功举办了两届全国“威尼尔”杯化学实验创新实验设计大赛，显示出教育大省领先发展的战略方针。

2. 远程化网络教学，跨越时间与空间。赫尔巴特曾说过：“真正的感觉观察比单纯的描述更可取。”在传统的化学教学中，主要是普通实验、课本插图和一些投影，由于不能看到化学很多微观事物的运动变化，学生便难于理解一些抽象的知识。而用平板电脑独有的强大的交互功能，可以在短时间内向学生提供丰富的感性材料，使学生通过观察动画模拟、过程演示，使静止图变成动态图，并且亲手去调配各种各样的实验，从中观察到每个不同的变化。这样学生边观察，边思考讨论，既活跃了课堂氛围，发挥了学生的能动作用，也体现了学生的自主性学习的成果，边分享边学习，也使得教与学成为有机的整体，从而培养了学生的观察能力、想象能力、综合分析能力、解决问题能力，以及互相帮助启发思维，促进思维向纵深发展。

平板电脑便捷的交流与学习工具突破了时空限制，实现随时随地真正意义上的移动学习，让时间安排更加效率化。平板电脑引进化学教学，其核心作用在于丰富了教学资源。把信息化的教材、课外书 “装”进平板电脑里。与传统教学方式相比，运用“E-学习”模式让学生拥有了更大的自由度，为他们提供了自由探索、尝试和创造的条件。教师在教学中，可以结合教材，引导学生运用各种方法进行自主学习。如在讲授酸雨时，为了让学生了解酸雨产生的原因及其危害，并寻求解决的方法，可通过因特网获取有关国内外酸雨研究的最新资料。学生通过网络浏览器查询各种信息，调用网上的资源来自学，同时通过电子邮件等形式参加有关问题的讨论或请求教师的指导。从而，使学生了解环境污染的严重性，培养他们热爱环境、保护环境的意识。现代信息技术在中学化学教学中的应用还可以通过网上聊天室、邮箱、班级校友录论坛等等，甚至可以用上QQ、微信、微博等，交流学习心得和体会，开展研究性学习，同时可以把网上学到的知识输入电脑，与全班同学共享等。在这样的学习环境中，学生学习有了动力，发挥了创造精神，实现了学习的自我反馈。在教学中体现学生自主学习，在合作中学习、在实践中学习，使课堂教学能充分面向全体学生。学生在合作学习中互相关心、增进友爱，既学会知识，又学会做人，也使教师在课堂上成为学生学习合作的伙伴、讨论的对手和知心的朋友。学生在日常使用时，会浏览学习资源， 观看照片和视频等，并就此相互探讨，随时随地的学习。以往的化学教学局限于课堂，可是用平板电脑教学的方式，拓展了课堂的广度，可以方便学生体验互动课程和学习辅助。每个人都能丰富课外学习方式和内容。学生课外遇到问题。可以利用―些师生之间的互动空间，师生、生生之间也可以方便地实现异地之间进行的交流，教师可帮学生解决问题，学生之间也可以协作学习。

（1）利用“E学习”课堂创设情境，激发学生的学习兴趣。化学是一门内容丰富、富有趣味的学科，但是在传统的黑板加挂图的模式下，仅靠教师的讲解，犹如隔靴搔痒，难以激发大多数学生的学习兴趣，而学生通过平板电脑和一体机能变静为动，克服了传统教学中学生面向静态呆板的课文和板书的缺陷。运用形象、直观的“E-学习”课堂模式可创设出一个生动有趣的教学情境，以其独特的形、声、景让学生自己有一个非常直观的感受，扣动着学生的心弦，化无声为有声，化静为动，使学生进入一种喜闻乐见的、生动活泼的学习氛围，从而使学生产生极大的学习兴趣。

例如，讲授《我们周围的空气》时，开始播放一段各个地方的空气以及天空的情况的片段，把大家带到各个地方实际的生活中来，让学生能够很好地将理论和实际生活联系起来，通过生活中的实际情况学到知识，更加深了印象，因为再没有比实际生活更好的例子了，瞬时激发了学生的兴趣，学生都争先恐后地开始提问，想要了解究竟周围的空气是什么样子，唤起了他们求知的好奇心。这样一来，学生学得轻松，知识点也落实得很好。原本不喜欢学习化学的学生的兴趣也有大大地提高，甚至还有学生在下课后说自己开始爱上了化学。

（2）利用平板电脑仿真模拟，突破教学难点。由于时空限制，中学化学教材中有不少内容是学生所不熟悉的，这给学生的思维造成了障碍。在化学教学中，教师要充分运用集图、文、声、像为一体的现代教育技术，通过制作形象生动、动静结合的教学课件，逼真的还原实验情况，提供思维的各种感知材料，帮助学生对学习的难点充分感知，丰富其感性认识，从而顺利地从具体形象思维向抽象思维过渡，给学生的思维和创造以一个良好的铺垫、一个有力的跳板。

例如，讲授《电解水的实验》的时候，原来每次上这堂课的时候总是感觉很难让学生们真正的感受电解水时分子的变化，也只能通过图片的形式让他们强行的记住该如何认识电解水，但是通过“E学习”课堂模式，笔者先给学生们下发了一个flash小游戏，能够很好地模拟出来在电解水时分子的运动情况，他们非常清晰地从微观的方面看到了当电解水时，氢气在阴极形成，氧气则在阳极形成，溶于水中的矿物质钙、钾等带正电荷的离子向阴极移动。形象而且生动的小动画让学生对于离子的运动情况，了然于心，并且在他们的脑海里面形成了非常清晰直观的印象。每个学生看完后都不断地点头，在非常轻松的氛围中展开了有关“电解水”的知识点的学习。

在实际教学中，由于实验条件的限制，实验的科学性、直观性、探索性和操作性等特点在教学中就不能真正体现，很多实验（如危险性大、设备要求高的实验）不能现场操作，这样就会使某些教学内容抽象、枯燥、说服力不强，造成学生难以理解，达不到较好的课堂效果。因此，将现代信息技术应用于化学实验教学中，有助于克服实验条件的限制，提高演示实验的可见度，增加演示实验的时效性，保障演示实验的安全性，并加强学生实验操作的规范性。比如以下化学实验就可以借助平板电脑进行模拟演示：

（1）浓硫酸稀释实验，课堂上一般演示正确的操作，对不正确的操作进行讲解时，可以通过多媒体将浓硫酸滴入水中放出大量的热而使溶液飞溅的现象进行演示，使学生加深对这一知识点的理解。再如加热胆矾晶体实验，如果试管口没有向下倾斜，水流入试管底部，白色的无水硫酸铜又变成蓝色就会致使实验失败。将这一过程拍成录像，通过视频广播的形式再进行教学可以使学生正确掌握实验操作规则和正确认识实验装置。

（2）模拟有毒、有害物质的实验，可减少污染。如在讲“一氧化氮和二氧化氮的性质”时，由它们引起的光化学烟雾会损害人的呼吸系统，甚至危及生命，实验课堂上无法操作。但可利用flash软件制作一个课件，为学生展示多幅由光化学烟雾所造成的污染的图画以及它给人们的生命造成的威胁，引起学生们情感上的共鸣，使学生们对它的危害有深刻的认识，从而顺利地实现预先所设计的情境铺垫，完成课堂教学内容，让学生感知化学与人类社会生活的密切关系，同时也激发学生学习化学的兴趣。

（3）模拟化工生产过程。对一些化工生产过程，如接触法制硫酸、氨氧化法制硝酸等，学生大多数未见过，缺乏感性认识，用多媒体可形象、逼真地表现出每一步的生产过程，对于各个环节也可以反复演示或局部放大。

（4）模拟化学反应过程。断开化学键和形成化学键是化学反应的本质，如乙醇与金属钠、HBr、O2 （铜作催化剂）、乙酸（浓硫酸存在的条件下）等反应。

应用“E-学习”互动教学把信息资源引入化学教学活动中，合理、机动地运用信息技术，把学习空间还给学生，给学生提供视觉和听觉感受，丰富学生的想象，有效地培养学生自主学习、主动发展的意识和能力，充分挖掘学生的创造潜能。我们欣喜的看到已有部分学校尝试将仿真实验、数字化传感实验、平板电脑交流平台等现代教学，融入到传统的教学中来，以提高教学的认知性、实时性、可视性、精确性、互动性。

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