现代信息技术与化学教学整合的实践研究.docx
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现代信息技术与化学教学整合的实践研究
《现代信息技术与化学教学整合的实践研究》
结题报告
常州八中刘曼冯建飞
一、研究背景
21世纪是一个信息化社会,是一个以计算机为手段的知识经济时代。
随着现代教育技术的广泛应用,传统的教学模式、教学方法、教学手段等也必将发生根本性的变化。
作为一所普通中学,我们的教育目标是,培养自主学习能力,基础扎实,学有所长,学有所创,德智体美诸方面和谐发展的高素质毕业生。
基于这一目标,就化学这一门学科而言,研究信息技术与化学教学的整合在实践中的应用,培养学生的学习能力不仅有现实的而且有深远的意义。
当前创建新型教学结构的核心在于,如何充分发挥学生在学习过程中的主动性、积极性与创造性,使学生在学习过程中真正成为信息加工的主体和知识意义的主动建构者,教师则应成为课堂教学的组织者、指导者,学生建构意义的帮助者、促进者。
信息技术与化学教学的整合,正是体现了在保证学生主体性的前提下,促进学生全面发展的现代教育思想,这必将成为教育改革的着力点和发展方向。
多年来我们积极开展运用现代教育技术进行学科教学的活动,并经历了一个从初级到高级,从简单到复杂的过程。
目前硬件条件日趋完善,软件不断充实,而我们化学教师队伍年轻化,这些都让化学教师应用现代信息技术的主动性强、积极性高。
在这种情况下,进一步开展现代教育技术与化学教学整合的研究已成为我们化学教育教学发展的必要。
因此我们力图通过本课题的研究以及利用现代教育技术,加强教学过程的设计与开发,研究探索教与学的方法和模式,推进素质教育,培养创新人才,加强并促进我校化学教育教学改革,构建教育信息化的基础教学模式,教学相长,促进青年化学教师的成长,培养学者型的教师。
二、课题研究的目的与意义
本课题着重研究如何在科学教育观的指导下,把信息技术与化学教学有机结合起来,根据化学教学的内容、任务、要求,改革学科教学的模式、方法和策略。
那么这种新型的教学方式能否被学生接受,能不能切实的改变学生的学习方式,能不能达到提高学生的学习效率的目的,学生的自主学习能力能不能得到真正的提高,实验研究过程中会遇到哪些问题?
用什么方法,采用什么措施解决问题,这些问题都要我们认真研究。
因此以信息技术优化化学教学过程,通过本课题的研究,推动信息技术教育与化学教育的有机联系,充分发挥学生的能动性,运用已有的知识,自学新知识和分析探究问题,通过协作学习,运用化学知识,从多元角度探究和解决问题,对问题进行分析、综合和评价,从而增强学生实践能力和创新精神,提高学生的化学素养,为全面推进素质教育创造更好条件。
通过信息技术与化学教学的整合,改革传统教学结构的弊病,创建新型教学结构,充分发挥学生在学习过程中的主动性、积极性与创造性,使学生在学习过程中真正成为信息加工的主体和知识意义的主动建构者,而不是外部刺激的被动接受者和知识灌输的对象;教师则应成为课堂教学的组织者、指导者,学生建构意义的帮助者、促进者。
三、课题研究的理论依据
建构主义学习理论认为,知识不是通过教师讲授而得到,而是学习者在一定的情境即社会文化背景下,通过人际间的协作、讨论而实现对知识的意义建构。
建构主义教学理论特别强调学习环境的创设,并以“情境”、“协作”、“会话”和“意义建构”为学习环境的四大要素。
信息技术为学科教学创设真实的情境、为学习者之间的交流协作提供了许多新的潜在可能性。
例如,多媒体技术能更加逼真的模拟出微观世界中的各种现象,在视觉上提供一些能表现真实世界现象、事件和故事的实例,学生能用这些实例进行问题发现和问题解决的活动,从而有利于培养学生的创新能力。
又如,计算机网络技术将能促进本地和远距离的协作以及师生之间的通讯,并且能帮助他们成为由学者和科学家组成的更大世界的一部分,使“天涯若比邻”不再是梦想,有助于培养提高学习者的合作、讨论和反思能力等等。
这是传统手段无法实现的。
因此,以建构主义学习理论作为本课题研究的理论基础是适宜的。
现化教学论认为,多媒体辅助教学是一种高层次、高效率的现代化教育手段。
将多媒体技术应用于教学过程中,打破了传统教学模式的束缚,为学生的参与提供了有利的条件,为学习者提供了丰富的、生动的学习资源、为学习者提供了许多发现知识、探究知识和表达观点的有力工具。
因此,利用多媒体进行教学,对于学生主体性的发挥、思维能力的培养与发展有着不可估量的影响,对化学教学非常有利。
四、课题研究的方法
1、文献资料法。
查阅部分国内外理论文献和国内外有关化学教学改革和信息技术整合的主要文献,并上网随时注意更新。
2、问卷调查法。
设计问卷,对符合条件的研究对象进行了问卷调查。
并严格的进行了规范化的调查,确保调查的可信度和有效性。
3、访谈法。
深入学生和教师中,与学生和教师一起交流,倾听他们对教学方法的意见和改进方案,获取大量的第一手资料。
还对有代表性的学生实施随机访谈和跟踪访谈。
4、行动研究法:
针对课堂教学模式的研究,采用行动研究法
5.案例研究法:
对研究过程出现的得失及时进行分析、总结,及时总结经验,吸取教训,对研究过程不断改进。
6、数据统计法。
对比不同阶段的数据,进行分析和总结。
五、课题研究的步骤
1、准备阶段(2004.10—2004.12)
(1)学习理论,统一认识。
(2)成立课题组
(3)形成课题研究方案
2、实施阶段(2005.1—2005.12)
(1)依据研究内容每人至少学习一本有关信息技术与化学教学方面的书籍,及时了解国内外相关的教育动态。
(2)每月分别交流学习经验,并且在相应的班级开一节研究课。
(3)每学期至少请一位专家来指导一次。
(4)依据实际实验情况,进行经验交流、修正调改、培训研讨等活动。
(5)阶段性及时作好资料收集、教育心得、实践经验的归纳整理工作。
(6)建设专题性网站,构建交流平台,做好材料汇集、整合、交流工作。
3、总结阶段(2006.3—2006.12)
(1)课题组的总结、回顾。
(2)材料分类、整理。
(3)鉴定结题
六、研究的原则
在整个研究过程中,我们遵循了以下六个原则。
1、可行性:
信息技术与化学教学有效整合,要切实可行。
在学校的信息技术可行的情况下组织实施。
2、选择性:
对多种媒体的使用,科学地、认真地进行选择,摒弃随意性。
3、多样性:
信息技术的使用和呈现的方式,尽可能达到多样化。
4、灵活性:
根据课程内容、要求,根据大纲精神,采取灵活运用的原则,避免呆板的形式。
5、交互性:
使信息技术与课程有效整合,具有交互性,切实达到培养学生能力的目的。
6、系统性:
对化学教学与信息技术的有效整合,要有一个全局的、系统的规划,以便充分利用信息资源、培养学生多种能力。
七、研究的过程
1.根据教育教学和现代信息技术的发展趋势确立研究课题
根据现代教育技术的发展态势以及新一轮普通中学课程改革的理念,在各学科中运用多媒体辅助教学,化解了教学中的难点,突出了教学中的重点,增强了课堂教学中的看点,但是在新课程的理念下,我们觉得还缺少教学中的亮点。
在高中新课程标准中,各个学科都将是网络等信息技术作为课程资源的一部分,新课标对化学教学提出了整合信息技术的要求。
我们课题组成员在认真学习有关理论的基础上,在结合化学教学实践,深深体会到,信息技术和化学教学的整合存在着三个阶段:
第一阶段:
封闭式的,以知识为中心的整合阶段,信息技术作为演示、交流和个别辅导的工具;
第二阶段:
开放式的,以资源为中心的整合阶段,信息技术作为资源环境建设、信息加工,协作和研发的工具;
第三阶段:
全方位的与化学教学整合阶段,信息技术与化学教学的整合引起了课程内容、教学目标和教学组织形式的全面变革。
目前信息技术在化学课堂中的应用不但仅仅停留在第一阶段,教师可以从计算机辅助教学软件或多媒体素材库中选择合适的部分用于教学;也可自制一些课件,帮助学生理解所学知识,但是目前的程序缺乏人性化的人机交换。
所有的教学都是按照教学大纲安排和课时要求来设计教学活动,整个教学仍是以“知识”为中心进行,缺乏三维整体目标的设计,在教学中虽然重视了学生的主体地位,但学生又成为了“机灌”的对象。
信息技术的引入虽然提高了教学的效率,而对学生的思维与能力的发展并没有实质性的促进!
基于目前我校作为一所普通高中,带着新课程的理念,参照目前信息技术在我校的实施情况,学校的各项基础设施以及各位课题组成员与信息技术整合研究的能力,我们课题组决定在做好第一阶段整合的基础上,努力探索信息技术与化学在第二、三阶段的整合,争取课堂中探索出若干整合的课堂教学模式。
2、探索信息技术与化学教学整合的课堂模式
我们课题组分析了传统的课堂教学模式对学生的学习产生的影响:
从教学方法上来看,传统的课堂教学基本上还是以行为主义为理论,单一地强调“刺激”与“反应”,教师在这一过程中只是起到一个外部刺激作用,忽视了学生内在的心理反应。
这一根深蒂固的“满堂灌”教学模式仅以教师为中心,教师在台上讲,学生在台下被动地接受,师生之间的信息传递是单向的,只有老师发出,学生被动接受,而很少或没有学生对老师的信息进行反馈。
在教学媒体上,传统的课堂教学仍主要以“一支粉笔一本书、一块黑板一张嘴,”进行的教学。
在教学过程的针对性上,传统的教学习惯于全班集中统一教学。
但学生的认识水平和知识需求却存在着明显的个性差异,对某些学生来说是新鲜的、难懂的知识,对另一些学生来说也许是老生常谈,毫无吸引力。
这种统一的模式严重压抑了学生个性的发挥,学生由于失去了选择适合自己需求的知识的权利,从而在课堂上变得无所适从,最终逐渐失去对知识的渴望,极大影响了教学效果的提高。
从学生主体角度来看,传统的课堂教学还经常引起学生的课堂焦虑感。
心理学告诉我们,情感是人对客观事物是否符合自己的需要所做出的一种心理反应。
我们的民族是一个内向、害羞的民族,这种性格在课堂上的表现就是不敢主动回答老师的问题,有了疑问也不愿向老师请教,在大庭广众之下回答问题就更紧张、窘迫,缺乏自信心等等。
学生的这种情绪也在某种程度上不利于学习,使他们的学习能动性得不到充分的发挥。
针对这些问题,课题组进行讨论,用行动研究法进行实践反思,在研究过程中,我们以信息技术作为学生的认知和建构工具的整合模式为抓手,着重朝信息技术与化学教学整合教学模式的研究方向进行探究实践,同时也期待着其他问题的解决。
通过学习和实践,我们课题组在研究初期主要构建了基于主题(webquest)的教学模式,即在教师给出了研究的主题后,由学生通过网络进行知识的逐步建构,整个过程学生需要寻求理论支撑同时还要能用这些理论来解决教师提出的主题。
随着研究的深入,我们发现这一教学模式,只能适应于一些信息技术水平比较高,学习比较刻苦钻研的同学,教学中容易忽视了另一部分不是特别优秀的同学。
于是我们课题组又进行了几种教学模式的比较,以期望得到一种比较理想的化学课堂教学模式。
我们进行了一组比较,即在同一年级对于同一教学内容采用了三种不同的教学模式,观察学生在三种不同的教学模式下的学习状态以及学习结果。
案例一;传统的教学模式
[计划]教师精心备课,准备好上课的各个知识点,老师理出这堂课的难点、重点部分,明确教学目标,设计好上课的流程,准备好上课需要提出的问题,认真准备好组织课堂的所需要进行的演示实验,精心设计了课堂习题与课后巩固练习并且提供了一定量的课外阅读资料,以供学生在理解知识点的时候,掌握一些课外知识。
[反馈]课堂上老师依据这节课的重点、难点,投入的对知识进行讲解,从二氧化硫的物理知识进行课堂切入,然后讲解化学知识,其中着重分析了二氧化硫作为酸性氧化物具有的通性,以及其具有的漂白性,并且做了演示实验,最后讲到了二氧化硫对环境的污染,由于缺乏感性的认识,老师重点介绍了二氧化硫的化学治理方法。
[反思]对这个主题用传统的教学方法,主要是教师向学生提供大量的阅读材料,以及老师讲授。
学生们对这个命题的理解取决于教师的理解,这种方法确实能体现出“要向给学生一杯水,教师就要一桶水”的教育思想,但在这种模式下,学生的个性化学习无法体现、学生对这个主题想多了解也不大可能,教学的唯一结果就是“千人一面”。
由于对二氧化缺乏感性的认识,演示实验虽然成功了,但是由于教室空间比较大,实验的过程又比较快,很多学生无法仔细看到实验的现象变化,故学生只能从老师的只言片语中寻找对二氧化硫漂白性的理解。
所以学生对于知识的理解仅仅局限于老师的讲解,并没有深刻的掌握。
最明显的是为何要对二氧化硫进行治理问题,由于学生没有社会经验,不能想象到如果不治理会有怎样的后果。
课堂上学生的发言机会不多,学生在课堂上主要是记笔记,课堂气氛比较沉闷,参与性不足,不能体现新课程的理念即以学生为主体。
案例二、基于问题(资源)的教学合作模式
[计划]教师精心备课,制作了图文并茂的多媒体课件,同时将演示实验中学生难于观察到的实验现象用课件将其放大,使二氧化硫的漂白性更加明显。
教师在进行备课主要将课堂预设为:
创设情景→引导诱思→学习交流→训练运用→总结评价这样一个流程。
[反馈]在这节课上,学生面对画面、频视、材料和老师生动的讲解,讨论,学生感到开阔了视野,了解了更多的信息,与传统的课堂教学相比较,学生的有更深入的感知和体验,课堂上的气氛比较活跃,学生思维比较开阔。
但是由于流程式的教学设计,以及与事先过于严密的课堂教学情景设计,束缚了学生的想象,使学生对问题没有质疑,缺乏讨论的欲望。
[反思]环境污染是现实社会的一个主要问题,而二氧化硫在其中扮演了很重要的一个角色,所以对于它的学习除了在知识点上需要考虑如何建构以外,对于学生的爱护环境,热爱生命这一三维目标中的情感、态度、价值观的实现也是这堂课的一个重点。
学生对主题的了解深入了,获得的信息量多了,但对主题仅仅停留在感知的层面,教学的结果仍然是“千人一面”,不过是把“人灌”变成了“机灌”,在这种模式下,学生的探究能力、思辩能力没有得到锻炼,学生的个性仍没得到张扬。
二氧化硫部分在环境保护部分这个主题的内容上相当丰富,老师讲,或用电脑展示,也只能传授很有限的内容,课堂缺少师生、生生之间的交互,学生是在教师的牵引下发展的,学生的个性没得到张扬,学生的学习能力没有明显的提高,也就是说学生的积极性还没有充分调动起来。
案例三、网络环境下的教学模式的构建
[计划]根据对学习者的影响,网络化学习环境可以分为控制环境和开放环境,控制环境的特点是在教师的控制下进行,教师学生双主体,以引导式学习和局域网为主。
开放环境的特点是学生自主学习,学生为主体,以开放式和互联网使用为主。
由于学生知识储备、学习自觉性和自学能力的不足,学生进行化学学习时,不能完全设置为开放环境。
但是,有效的化学学习离不开学生的自主学习和探讨。
所以化学的网络化学习环境,应是伴有控制的开放环境。
不过教师的控制仅限于给学生提供“支架”,引导学生的学习紧紧围绕学习目标进行。
所以基于网络下的化学课堂教学模式可以概括为“创设情景—提出课题—自主探索—网上协作—课题小结—网上测试—课题延伸”七个环节。
[反馈]教学过程设计
①创设情景:
教师利用多媒体技术与网络技术,收集了各种与环境保护有关的漫画素材,以此设计学习情景。
上课开始时学生在教师指导下,通过网络进入教学资料库进行自助式学习。
②提出课题:
通过情景激趣,激发学生了解环境保护的热情,教师适时通过网络提出本节课的中心问题:
地球真的在变暖吗?
你有何证据?
你认为其主要原因是什么?
臭氧层变薄甚至出现空洞,你认为有何危害?
针对臭氧层变薄,人类可以采取什么措施去遏制?
什么叫酸雨?
你认为酸雨形成的原因是什么?
有何危害?
我国酸雨的情况如何?
分布有何特点?
为解决我国的酸雨问题,我国政府采取了哪些有效措施?
③自主探索:
先由学生通过网页访问“6.4环境保护”网页进行程序式学习,明确教学目标,了解重点难点。
带着问题独立地通过网络课件左侧的导航条的必要帮助,随机进入教师制作的网站探索问题的解决方法。
④网上协作:
学生在通过人机协作进行自主探索的同时,可以通过网络进行各种形式的协作(如生生交互、师生交互等),还可通过对全球变暖、臭氧层的破坏和保护、酸雨的成因、危害与防治进行分析,在“BBS”上发帖子交流,并讨论其可行性。
⑤课题小结:
学完知识点后由学生完成本课题小结,教师作适当补充,并与课件上的小结进行比较。
⑥网上测试:
课题小结后,教师指导学生进入测试——复习巩固测试题。
由每个学生根据自己的实际情况与能力水平选择不同层次的测试题,独立在网上完成测试,测试结果由计算机网络反馈给师生。
⑦课题延伸:
课后由学生根据自己的需要访问与环境保护有关的网站,阅读课外知识,扩大知识面,作为课堂教学的补充。
在多次实验课后,我们觉得化学学科的学习,借助工具性软件,有更好的效果。
这种在网络环境下的化学学习,对于知识涉及面比较宽的内容比较合适。
在教学过程中,借助网络的交互性,有助学生了解更多的科普知识,通过在线测试,统计测试结果,有助于了解学生的差异,有助于教师的针对性教学和学生对自己学习的了解,明确自己努力的方向
[反思]教师让学生在课堂上直接在Internet上搜索信息,这样做确实能锻炼一部分学生收集信息的能力,但代价却是整体教学效率的下降,部分网络应用能力差的学生受到挫伤、部分自控能力差的学生失控。
为了克服这些状况,教师又不得不设置时限、辅导网络应用知识、监视无关浏览等,而这些活动多数与教学目标无关。
在资源引入方面同样存在问题,一方面,学生在特定时间内收集特定信息总是存在这样那样的不足;另一方面,Internet上的信息是泥沙俱下、鱼龙混杂的。
这样,为了得到一条有用的信息,往往要以浏览大量无用的信息为代价。
所有这些使得网络课堂教学客观上存在一定的松散性和不确定性。
现行课堂教学只有45分钟,虽然教师精心设计了教学过程,对每个教学环节的教学时间由一定的预见性,但要使学生在一堂课内完成整个模式流程,是非常紧迫的,网络教学的开放性和课堂教学的完整性必然产生了矛盾。
对此课题组研讨出了一个“小课题,一节课;大课题,大变小,分目标,多课时,系列化”的方式,从而有效地利用课堂教学时间,提高课堂教学的效率。
从以上案例中看出,信息技术与化学学科的整合,关键是课堂,课堂是我们改革的主阵地,虽然许多专家和学者指出应该把课上和课外相结合,但从我们学校的教学设施、学生的学习学情、学校的管理实情出发,我们觉得只有抓住课堂,切实做好课堂的教学设计,我们的研究才能有保证。
我们抓住课堂这个主阵地,以学生的学习能力的培养为目标,在教学策略、课堂的教学模式上下功夫,其他问题,如学生的学习成绩,学习信心等问题也就迎刃而解了。
3、实验效果的调查、统计、分析
为了探索信息技术对课堂教学效果的影响,我们采用调查问卷方式进行研究。
在课题组教师所带班级中对学生问卷调查发出了150份问卷,收回有效问卷135份,对其中的50份问卷进行了问卷分析。
结果分析如下:
(1)对学生非智力因素方面的影响:
①学生的适应性和认可程序:
适应程度
完全适应
逐渐适应
有一定困难
不适应
百分比
34%
42%
15%
9%
以上调查说明:
a、在传统课堂的基础上加工而成的信息技术辅助教学学生总体上是可以接受,而且认可度也较高。
b、对新课程状态下的学生使用信息技术教学在适应度性上需要一定时间和一个过程。
d、学生比较薄弱的知识,需要老师在用信息技术辅助教学时,要因材施教,尽量根据学生实际情况进行辅助教学,使用学生以适应信息技术教学。
②在提高学习兴趣方面:
教师使用信息技术辅助教学比传统教学感兴趣程度比较表
等级情况
更感兴趣
一样
不感兴趣
响应百分比
70.5%
26%
3.5%
从表中反映出的学生对教师使用信息技术进行教学时感兴趣的学生为70.5%这表明:
用信息技术辅助教学明显提高学生对学习的兴趣。
这是电子信息技术具有较强的表现力,它可以将一些枯燥抽象的理论概念、教师难于表达的内容,以生动直观、形象逼真的图形、动画、声音等来呈现给学生,使学生产生全新的感受,学习的兴趣也立即被调动。
我们的调查结果表明:
信息技术辅助教学是激发学生兴趣的一种有效手段。
(2)对学生智力因素方面的影响:
①学生注意力集中程度方面:
与传统教室相比较,你在多媒体教室上课注意力集中程度情况表
集中程度
很集中
较集中
一样集中
较分散
无法集中
百分比
33.5%
51%
10.5%
4%
1%
由表中很集中和较集中的百分比数据可知,学生在多媒体教室上课集中程度较高。
用信息技术辅助教学你的注意力主要集中在哪些方面
内容
响应百分比
课堂知识点上
30%
教师的语言形态上
15%
信息技术中各媒体对象的呈现上
45%
为自己老师能否顺利完成教学而捏把汗或其它
10%
由表中各百分比数据说明:
学生的注意力主要集中在媒体对象(即文字、图形图象、声音、动画和颜色等课件设计的内容)的呈现上,这也是媒体对象生动直观,符合学生的认知规律。
又从“课堂知识点上”占30%表明:
信息技术不仅本身设计要求美观,更重要在于能对教学起真正辅助作用,而不是课件“花俏”或技术含量高就是好。
②在记忆、理解知识点方面:
信息技术教学与传统教学相比,你对所学的知识记忆程度情况表
记忆情况
增强
一样
下降
百分比
77%
15%
8%
由表中记忆增强百分率77%表明:
学生对所学知识的记忆增强了。
显而易见,采用信息技术辅助教学能充分地调动学生多方感官参与学习活动,记忆的保持时间也长了。
信息技术辅助教学与传统教学相比,你对所学的重点、难点理解程度表
理解程度
很容易
一样
难于理解
很难理解
百分比
41.5%
37%
18%
3.5%
由表中两种容易理解的百分比率可知:
学生对教学中重点、难点的理解较传统教学方式更容易些。
这也正是采用信息技术形象直观、生动等特点。
但是还存在以下几个问题:
①信息技术制作太累太繁,教师没有太多精力为每堂课制作辅助教学课件。
②信息技术要因材而制、因人而施。
部分教师认为并非所有课程都需要信息技术,比如:
计算机专业中的WINDOWS操作部分、WORD文字处理内容、网页制作等本身已经可以起辅助教学作用,然而有些老师却使用其它软件来课件,累倒老师,负担了学生。
③信息技术制作,无论是网页或课件不宜过分花俏。
部分教师往往按自己所爱好的颜色、字体等进行设计,结果使课件个性化,代替了学科特色。
④使用信息技术辅助教学时,师生的思维空间容易受信息技术流程所牵制
2005~2006学年,我们课题组在课堂教学中进行了信息技术与化学整合的大胆实践。
为了检查实验、实践的效果,我们用实验研究法对课题组的几位实验教师的实验效果进行了跟踪调查,搜集了一学年以来,期中、期末的几次重要的考试成绩,制成了表格进行对比、分析。
表一(初三化学实验教师薛斐)
第一学期期中
第一学期期末
第二学期期中
第二学期期末
实验班
66.8
70.9
79.2
78.3
对照班
67.8
69.3
76.7
69.9
分差
—1.1
1.6
2.5
8.4
表二(高一化学实验教师刘曼
第一学期期中
第一学期期末
第二学期期中
第二学期期末
实验班
67.2
69.3
74.3
77.9
对照班
69.0
68.1
71.8
72.6
分差
—1.8
1.2
2.5
5.3
表三(高二化学实验教师冯建飞)
第一学期期中
第一学期期末
第二学期期中
第二学期期末
实验班
66.5
68.4
76.8
74.5
对照班
66.3
67.6
70.3
66.7
分差
0.2
0.8
6.
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