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發(fā)揮CAI在化學(xué)教學(xué)中的不可替代功能
[內(nèi)容提要]CAI已經(jīng)成為現(xiàn)代教育技術(shù)的重要組成部分，我們作為教育者，應(yīng)該積極應(yīng)用現(xiàn)代化的教育技術(shù)，但是，不少教師在使用現(xiàn)代教育技術(shù)時，沒有深入領(lǐng)悟現(xiàn)代教育技術(shù)的真正含義，存在不少誤區(qū)。合理使用多媒體手段，巧妙運用CAI課件，讓多媒體電腦走進化學(xué)課堂能促進教育觀念和教學(xué)形式的轉(zhuǎn)變，真正體現(xiàn)其具有的豐富表現(xiàn)力，課堂教學(xué)的大密度，良好的直觀性，極大的互動性等其他教學(xué)媒體無法替代的優(yōu)勢。[關(guān)鍵詞]CAI輔助教學(xué)；巧妙設(shè)計；直觀性；互補性；交互性；安全性；不可替代功能
CAI（Computer--Aided Instruction）指計算機輔助教學(xué)。它是集圖、文、聲、像為一體，通過直觀生動的形象來刺激學(xué)生的多種感官參與認(rèn)識的活動，能調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體，從而提高課堂教學(xué)效率的教學(xué)輔助手段。在教學(xué)之中使用CAI課件，目的是使用CAI技術(shù)來輔助教學(xué)，為了能夠產(chǎn)生更好的教學(xué)效果而采用的，到目前為止，做課件的老師也的確不少，課件也做了不少，但是粗制濫造的卻很多，在課堂、公開課中作秀、表演的也比較多，真正能恰如其分地用于課堂的就不多了。因此，作為一種新的教學(xué)手段具有它本身的特點和優(yōu)點，并且只有在正確的教育理論支持下，與原有的傳統(tǒng)教學(xué)手段一起相互補充，共同運用于教學(xué)過程，才能取得最佳的教學(xué)效果。否則必然會過于花俏，過于賣弄，直接影響教學(xué)的效果，或者，沖其量也只不過是僅僅代替了黑板的板書而已。
CAI輔助化學(xué)教學(xué)形式多種多樣，應(yīng)用比較普遍的是用大屏幕投影系統(tǒng)與傳統(tǒng)教學(xué)媒體有機結(jié)合來進行教學(xué)。教師可以邊講邊操作；也可以結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，展示事實、創(chuàng)設(shè)情景、呈現(xiàn)過程、提供示范，必要時再輔以課堂實驗等。這樣的教學(xué)模式除了公認(rèn)的信息量大、時間利用率高等優(yōu)點外，我認(rèn)為在設(shè)計時還應(yīng)具有以下不可替代的功能：
一、直觀性功能
想象力是智力活動的翅膀。在現(xiàn)實刺激物的作用下，人腦中的舊表象重新配合，從而構(gòu)造出與原有事物基本相符甚至完全嶄新的形象的心理過程稱為想象。豐富的記憶表象是培養(yǎng)想象力的重要手段。在化學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的想象力也是大綱和考綱的要求，是培養(yǎng)學(xué)生素質(zhì)的重要組成部分。想象的水平是依一個人所具有的表象的數(shù)量及質(zhì)量為轉(zhuǎn)移的。培養(yǎng)想象力，就必須擴大充實表象的數(shù)量，改善已有表象的質(zhì)量，以擴大已有表象的儲備。
化學(xué)研究的對象中有大量的微觀過程，若只通過教師的講解去想象實際發(fā)生在三維空間中的運動和變化是有難度的。在傳統(tǒng)的課堂中，由于給學(xué)生提供的感性材料受到很大的局限，有時因不能給學(xué)生直觀的表象而影響了學(xué)生對知識的理解與鞏固。如：化學(xué)中的一些微觀抽象知識一直是課堂教學(xué)中的難點。依靠傳統(tǒng)的講授和靜態(tài)模型的展示提高教學(xué)效果，已經(jīng)越來越不能滿足現(xiàn)代中學(xué)生的需要。因此，對原子結(jié)構(gòu)、分子在化學(xué)變化中的變化、電子得失、微觀粒子的基本特性等大量微觀現(xiàn)象進行動態(tài)的模擬是化學(xué)教師渴求的現(xiàn)代教學(xué)手段。
通過多媒體計算機可以把微觀抽象的內(nèi)容及某些實驗利用二維或三維的圖像、動畫進行模擬。用圖形、圖象、動畫、文字和聲音等方式向?qū)W生提供豐富的感性材料，特別是可以把從文字材料獲得的概念轉(zhuǎn)化成直觀的形象，把難于想象的微觀世界宏觀化，把難以演示的實驗形象化，通過直觀的視覺來幫助學(xué)生理解，大大降低了難度，使學(xué)生深入認(rèn)識事物的本質(zhì)，從而使教學(xué)難點順利突破。這樣學(xué)生多種感官同時參與學(xué)習(xí)，教學(xué)信息豐富，學(xué)生獲得的記憶表象數(shù)量及質(zhì)量均大幅提高，日積月累想象力自然得到長足發(fā)展。舉例如下：
①展示分子結(jié)構(gòu)及分子的分裂情況。這主要用于物質(zhì)結(jié)構(gòu)及化學(xué)變化實質(zhì)的教學(xué)中，如H2O 、H2、O2等分子結(jié)構(gòu)，可通過制成立體分子結(jié)構(gòu)動畫，生動地展示在大屏幕上。通過Anthorware制作動畫，加上閃爍與伴音，能形象地展示水分子分成氫原子、氧原子，氫、氧原子分別構(gòu)成氫分子、氧分子等。
②模擬工業(yè)生產(chǎn)流程。教材中有些生產(chǎn)流程的內(nèi)容，如鋼鐵的冶煉、石油的煉制及合成氨工業(yè)等，僅靠掛圖及教師講解，效果不理想。恰當(dāng)?shù)乩脛討B(tài)模擬，能使學(xué)生對主要生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)的反應(yīng)產(chǎn)生身臨其境的感覺，避免了書本上冗長文字所造成的呆板、枯燥。
③模擬實驗及視頻播放實驗錄象。化學(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)，演示實驗是必做的，不能用計算機來代替。但常規(guī)實驗受到條件限制有某些不足，這可以通過CAI課件中的動畫、視頻播放等手段來彌補。如液態(tài)空氣的蒸發(fā)，普通中學(xué)的實驗室是沒有條件得到液態(tài)空氣的，課堂上難以演示；再如濃H2SO4的稀釋時錯誤地將水倒入濃H2SO4，會帶來什么后果呢？這是不能用實驗來演示的。但都可通過動畫模擬及伴音得到解決。又如Na與H2O反應(yīng)實驗，通過投影實驗?zāi)苁谷w學(xué)生基本看清，但反應(yīng)太快，學(xué)生完整描述實驗現(xiàn)象有困難。這時可將該實驗的視頻文件反復(fù)播放，并通過幀數(shù)控制定格在幾個特殊階段，這樣學(xué)生就能將實驗的整個過程看得十分清楚。
二、互補性功能
CAI在化學(xué)課堂教學(xué)中不能起主導(dǎo)作用，只是化學(xué)教學(xué)中的一個必要的補充，這也要求我們在課堂設(shè)計的時候和CAI設(shè)計的時候充分考慮到這一點。課堂設(shè)計的時候，必須還是按照課堂必有的一些步驟進行課堂設(shè)計，如復(fù)習(xí)提問、引入新課、講授新課、板書設(shè)計等等。作為一個必要的補充，CAI可以在任何需要的時候出現(xiàn)。
1、與實驗的互補
化學(xué)實驗是有目的地使自然界中的化學(xué)現(xiàn)象在特定的環(huán)境、條件下簡單化、明晰化、突出重要因素重現(xiàn)出來，以便于進行觀察、研究，認(rèn)識物質(zhì)的性質(zhì)及其變化的規(guī)律。化學(xué)實驗中物質(zhì)的性質(zhì)及其變化通過聲、光、色、態(tài)的改變生動、鮮明的表現(xiàn)出來，為學(xué)生提供豐富的新意刺激，可以有效的調(diào)動學(xué)生的各種感官，全面、清晰、準(zhǔn)確的認(rèn)識物質(zhì)的性質(zhì)及其變化的規(guī)律�；瘜W(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，說明化學(xué)中的一些現(xiàn)象、變化，當(dāng)然必須充分通過課堂化學(xué)試驗來說明。CAI課件與化學(xué)實驗兩者必須相輔相成，相互補充，同時為化學(xué)課堂教學(xué)服務(wù)。也就是說，CAI課件中的模擬實驗也不能代替全部課堂演示實驗。如：在講水的組成時，首先在課堂上做電解水的實驗，兩電極產(chǎn)生的性質(zhì)截然不同的氣體引起學(xué)生的興趣，都想知道為什么水通電產(chǎn)生的為什么不是水蒸氣。接著老師展示CAI課件，從微觀方面以動畫的形式展示水分子在通電時變化的原因。學(xué)生心中的謎團終于解開了，同時也接受到了新的知識。在這里，化學(xué)實驗教學(xué)和CAI課件就起了非常好的互補。
2、與板書的互補
板書，是教師用以傳達(dá)教學(xué)信息的一種媒介，是化學(xué)課堂教學(xué)的重要手段和環(huán)節(jié)之一。它和教學(xué)語言，非語言行為或先或后或同時出現(xiàn)，互為補充、完善，是化學(xué)課堂教學(xué)不可缺少的部分。在一堂完整的課堂教學(xué)中，板書可以揭示教學(xué)內(nèi)容的要點和邏輯層次，體現(xiàn)知識脈絡(luò)和體系。板書直觀、精煉。它通過調(diào)動、刺激學(xué)生的視覺器官，將教學(xué)信息的結(jié)構(gòu)及其內(nèi)在聯(lián)系呈現(xiàn)給學(xué)生，使學(xué)生便于聯(lián)想記憶。流暢漂亮的書法，新穎別致的布局，搭配合理的色彩等無不給人以美的感受，對學(xué)生的審美觀和表達(dá)能力具有潛移默化的影響。人們把精心設(shè)計的板書稱為形式優(yōu)美、重點突出、高度概括的微型教科書�；瘜W(xué)學(xué)科的特點決定化學(xué)知識的層次性、階段性。沒有板書或者僅僅只是展示一下板書，知識的全面性或者層次性不能在學(xué)生頭腦中形成一個整體。一堂課下來，學(xué)生對CAI課件中的圖片、聲音、動畫有較強的記憶，而他們所記憶的知識點是零散的，不完整的，不系統(tǒng)的。
三、交互性功能
CAI網(wǎng)絡(luò)課件人機對話的方式有效地實現(xiàn)了程序化、啟發(fā)式教學(xué)�？蔁o距離地實現(xiàn)個別化教育，因人施教。“教師”與學(xué)生間可用文字、聲音、圖像、動畫等進行相互交流，這是“一塊黑板、一張嘴，一支粉筆講到底”的傳統(tǒng)教學(xué)方法根本無法實現(xiàn)的。交互式的教學(xué)方式使教學(xué)效果得到了顯著地提高。
教師講課前，首先發(fā)一道命令，封鎖所有學(xué)生的鍵盤，強制性地中斷學(xué)生操作，然后教師通過網(wǎng)絡(luò)軟件將自己屏幕上的信息實時地傳遞到各個學(xué)生機，隨著講課內(nèi)容的不斷變化，教師可以適時改變屏幕上的內(nèi)容。如學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到了問題，自己無法解決，學(xué)生只要按一下控制鍵，教師那邊就能得到及時的反饋，老師立即把學(xué)生的屏幕截取過去，通過自己的鍵盤和這位學(xué)生做一個雙向式的交流，共同地解決問題。這一切只是在“默默無聲”不影響其它同學(xué)的情況下完成的。如果老師發(fā)現(xiàn)學(xué)生的問題解答得很有創(chuàng)意，或者是覺得這個答案有相當(dāng)?shù)牡湫鸵饬x的時候，他還可以將這個學(xué)生的答案示范給在座的每位學(xué)生，讓所有學(xué)生分享他的成功和教訓(xùn)。這種新的教學(xué)模式比傳統(tǒng)課堂教學(xué)更能促進師生之間的交流與合作，教師在這種教學(xué)環(huán)境下，會感到自己更多地是一個管理者和引導(dǎo)者，而不是一個說教者。我認(rèn)為這完全符合目前教育教學(xué)改革的需要，通過這一方式可以使學(xué)生在各自的基礎(chǔ)得到更加全面地發(fā)展。
此外利用計算機的存貯信息量大的特點，可以大量儲存相關(guān)知識點的習(xí)題、例題以及與化學(xué)相關(guān)的課外資料，這對學(xué)生進行因材施教提供了極大的方便。現(xiàn)在軟件市場上的相關(guān)題庫均有各種層次的習(xí)題、例題及測試反饋系統(tǒng)，對于優(yōu)秀生計算機可以根據(jù)要求調(diào)出難度較大的資料供他們選用；對于基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生，也可以調(diào)出鞏固性習(xí)題，且計算機可以不厭其煩地幫助學(xué)生，適時地在屏幕上出現(xiàn)鼓勵性提示語，對于克服學(xué)生的厭倦心理和被動心理大有益處。
四、安全性功能
化學(xué)實驗教學(xué)歷來都強調(diào)要保障實驗的安全，安全是教學(xué)實驗必備的一個條件，過去對化學(xué)實驗的不安全因素主要考慮為爆炸、起燃、強腐蝕、極毒等。而現(xiàn)在，人類對環(huán)境保護日益重視，化學(xué)實驗產(chǎn)生有害環(huán)境的廢氣、廢液和廢渣等也被視為實驗的不安全因素，因為其結(jié)果同樣會影響到師生的健康，而且這種危害還具有廣泛性和持久性�，F(xiàn)階段的新課程改革就已非常重視這個問題，如刪除了會引起空氣污染的硫的燃燒實驗、引起危險的氫氣爆炸實驗等。但是硫的燃燒、爆炸的形成又是一個非常重要的基礎(chǔ)知識，如果使用CAI課件中播放視頻的方法，則可以很好的解決此類問題。此外對于下列實驗用CAI課件演示的方法完全可以起到很好的效果。
1.有毒、有害以及在短時間內(nèi)無法完成的實驗。如膠體的電泳、硫化氫的性質(zhì)與制取、CO、SO2、Cl2等毒性實驗。
2、錯誤的實驗操作所引起的后果呈現(xiàn)。如一氧化碳還原氧化鐵時先加熱后通一氧化碳；將水加入濃硫酸以稀釋濃硫酸；點燃?xì)錃馇拔打灱兊取?br />
3、化學(xué)生產(chǎn)流程的宏觀演示。如接觸法制硫酸、氨氧化法制硝酸等。
綜上所述，應(yīng)用多媒體技術(shù)輔助化學(xué)教學(xué)，具有其它手段無法替代的功能。只要善于將這種現(xiàn)代化教學(xué)手段與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合、互相滲透、互相補充和完善，必將大大優(yōu)化課堂教學(xué)，提高教學(xué)質(zhì)量。與此同時，也有利于學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的發(fā)展和教師水平的提高。另外，我呼吁有條件的學(xué)校應(yīng)該盡量給每一位教師配備一臺計算機，鼓勵他們平時多學(xué)習(xí)信息技術(shù)和CAI課件制作技術(shù)，把本學(xué)科與信息技術(shù)整合起來，根據(jù)需要決定在上課時使用哪一種媒體，是否使用CAI課件。
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