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1、信息技术与化学课程整合的研究*“第四届全国化学教师教育学术研讨会”学术交流论文，陆真：zhlu , 025-83598975本文系江苏省教育科学十一五规划课题：高中新课程（化学）实践中教学策略、模式和优秀案例的研究（课题批准号：D/2006/01/093），南京师范大学教育教学改革研究资助课题（2009）的研究成果。 化学新课程实施的探索陆 真(南京师范大学教师教育学院 课程与教学研究所 江苏南京 210097) 摘 要 根据中国基础教育课程改革的实施情况，论文对近年来信息技术与化学课程整合研究的主要领域：网络课程、思维和学习方式二个方面的研究与成果进行了总结。提出了教师主导和学生自主学习的过
2、程和模块化自主探究式网络课程结构，并以“物质的量”内容为案例介绍了课件的制作过程；应用思维导图和Mind Manager在中学进行了教学实践，观察了它对学生化学学习成绩的影响。研究与应用结果表明，在化学课程教学中应用信息技术，可以有效地支持教师教学和克服困难，同时激发学生对化学的学习兴趣，形成学习动机，提高学习效率和成绩，达到提高学生科学素养的课程目标。关键词 信息技术 化学课程整合 网络课程 思维导图 科学素养 0前言 新世纪以来，中国基础教育对课程设置、体系和课程目标等进行了全面的改革。强调从知识与技能、过程与方法、情感态度和价值观三个维度去实现课程的教育功能和目标，对理科课程而言，更加明
3、确地要求以培养学生科学素养为宗旨，提倡以科学探究为主的多样化学习方式。（2001，基础教育课程改革纲要（试行）全新的课程结构、标准和教材体系需要更多、更加有效的教学技术、信息资源、互动方式和及时有效的评价，并以信息技术作为平台来支持这场教育变革。在化学课程中，要求有效地应用信息技术来支持科学探究教学和教学目标的实现（2003，普通高中化学课程标准(实验)）。信息技术与科学和化学课程如何进行有效的整合成为研究和实施的热点，并随着信息技术的发展而不断地深入。成为20多年来教育信息化发展的主要内容。当前，教育信息化发展进入了第二阶段。强调教育信息化在教学过程中的应用，并要通过与课程和教学的整合来有效
4、的提升学科教学质量与学生的综合素质。通过教育信息化在教学过程中的应用，来实现教育质量提高跨越式发展。在基础教育领域，面临严峻的挑战是“教育信息化能否显著提升学科教学质量与学生的能力素质”的问题。其核心是“信息技术与课程整合”，探索有效的整合的途径和方法是当前教育信息化能否健康、深入、持续地开展下去的命脉所在。信息技术与课程的整合是：通过将信息技术有效地融合于各学科的教学过程来营造一种新型教学环境，实现一种既能发挥教师主导作用又能充分体现学生主体地位的以“自主、探究、合作”为特征的教与学方式（何克抗，2005）。信息技术与化学课程整合的目的是：应用信息技术创造新型的化学教学环境，构建以学生为主体
5、、教师为主导的新型课堂教学结构。与中学化学教师共同探索符合中国实际情况的信息技术与学科整合理论和有效的模式。达到最终培养化学科学素养和创新精神与实践能力的目标。整合的研究思路是：在教学论思想的指导下，进行学科教学特征、探究学习所需的技术过程和支持环境建构的研究；教学设计和教学策略、教学模式进行研究；在化学课程和教学层面上进行整合的实践应用探索。我们在“自主探究型”网络系列课程的设计、制作、应用的研究；信息技术支持下新型学习和思维方式的应用研究等方面进行了整合的实证研究。1自主探究型网络学习课件的设计与实现是以Web技术为基础研制的网络教学课件，包含各种学习资源与练习、评价，其学习内容及形式丰富
6、灵活，适合于学生开展自主探究性学习。1.1 自主探究型网络课程的设计构成自主探究型网络课程由教和学两个部分组成。教的部分以教师为主体，学的部分以学生为主体。两个部分相互联系和作用，构成自主探究的互动教学过程,。1.1.1 教师主导过程的设计教师主导过程设计结合网络教学的特征、学生的认知心理发展水平、学生的信息素养水平等因素，主要环节为：1.1.2 学生自主学习过程的设计学生自主学习过程的教学设计主要环节为：1.1.3 课件结构模块化课件主要模块分为：准备知识模块、探究学习模块、思考与活动模块、站内搜索模块、软件支持模块、在线讨论模块等。根据需要进行组合，集成制作成所需的网络教学课件。1.2 自
7、主探究型网络课件的制作案例简介以必修1教材中的物质的量为案例。1.2.1 课程教材分析“物质的量” amount of substance是一个国际单位，作为一种物理量，它将一定数目的原子、分子或离子等微观粒子与可称量的物质联系了起来。因此，它可说是连接宏观世界与微观世界的桥梁，物质的量在以后的化学学习中将被广泛应用，其不仅是一种知识的掌握，而且是一种学习化学所必须掌握的基本技能。由于“物质的量”概念抽象程度高，知识点与应用要求多，一直是高中化学学习的难点，直接影响整个高中化学的学习。应用网络教学的优势，组织充分、详实的素材帮助学生自主学习，来克服困难，推动他们建构起宏观与微观之间的桥梁。1.
8、2.2 课程设计的教学目标课程的教学目标拟订如下：1.了解掌握物质的量、物质的粒子数、物质的质量、摩尔质量之间的关系，了解摩尔的重要性，找出其在实际生活中的应用。 2.正确理解和掌握气体摩尔体积的概念，学会有关气体摩尔体积的计算，培养学生分析、推理、归纳的能力，体会定量研究的方法。3.掌握一定物质的量浓度的溶液的配制步骤，掌握物质的量浓度的涵义及其相关计算。4.使学生了解宏观世界与微观世界的联系。1.2.3 课程教学内容课程的内容分为三个模块：准备知识、物质的量、思考与活动模块，来作为网络课件的主体内容。根据学生的认知能力和顺序，做适当调整和扩充。模块一、准备知识将初中学过的相关化学基础知识呈
9、现给学生，分为“物质和质量”、“分子和原子学说”、“阿伏加德罗”、“国际单位制”等四部分。过渡和复习作用。模块二、物质的量分为物质的量、物质的量浓度、气体摩尔体积三个部分。分别描述物质的量的定义，应用背景、意义；物质的量浓度定义、应用；气体摩尔体积的定义、应用等具体知识。在相应子模块中，整合了大量的素材以丰富学生对化学科学所取得的成就的认识和了解，是探究学习的主要“活动区域”模块三、思考与活动设计了四道思考题和两个活动来供学生进行自主的探究活动，巩固所学习的内容。可以在课堂进行讨论和课后作业进行解答。作为探究性学习的任务或课题。1.2.4 自主探究型网络课件结构 1.3系列网络课程的制作采用了
10、容易掌握的FrentPage编辑工具，并将课件的各个部分制作成标准化模板。使更多的第一线教师能够加入到系列课件制作的研究中来。共制作了“中学化学序言”、“原子结构与周期律”、“金属”、“制碱法”等10多个自主探究式网络课件，使学生有更多机会地体验科学探究学习的过程，在知识的形成、联系、应用过程中养成科学的态度，获得科学方法。教师给予定向引导和帮助，创造性地解决问题，进而构建新的化学知识体系和概念。 2. 思维导图（MindMap）和Mind manager 的应用研究对化学学习的影响、对化学解决问题能力的影响研究2.1 思维导图MindMap及其电子绘制工具Mind Manager和化学课程思
11、维导图是一种新型思维方式。通过绘制思维导图协调左右脑的功能，综合地使用文字、图形、色彩、线条等信息载体以发散性思维方式进行，思维导图计算机绘制工具Mind Manager，应用IT技术拓展了思维导图的使用范围和功能，促进了在理科教学方面的应用范围。依据化学学科学习的特点，化学学习可以分为宏观、微观和符号表征三个相互关联、影响的层次。学生在学习化学知识的过程中，既要注意观察化学反应的宏观实验现象，又要给出合理的微观解释，能够通过化学式、方程式等符号表征进行适当的表达和分析，才能实现有意义的化学学习。2.2 应用思维导图辅导学生进行化学模块学习的实践研究2006年，在南京市第三中学高一年级开设了“
12、应用思维导图学习化学新教材”选修课程，进行了一个学期的化学思维导图教学训练，有45名学生参加。1. 学生初步了解思维导图理论及其制作软件Mind Manager的特点和绘制方法； 2. 将学生分为12个小组，以小组为单位，通过交流和讨论绘制出各个知识单元的思维导图，展示出学生本人的科学概念； 3.采用Mind Manager制作思维导图式，先整体展示该专题所要讨论的内容，然后对各部分功能进行具体阐述，学生使用该课件并通过校园网与电子教室，进行文件分发、学生作品批改和交流等，方便地了解选课学生的学习状态。4. 每个知识单元结束后，要求学生应用Mind Manager绘制出相应的思维导图，并进行组
13、间交流和修改。学生逐步学会手绘或采用Mind Manager对所学化学知识加以整理、归纳和演绎，并与原有的知识结构相联系，建立系统的化学知识体系，通过讨论与交流，有效的激发了学生的学习兴趣，培养了他们主动探究的能力， 图 学生物质的量电子思维导图作品 图 学生的手绘思维导图作品 图 学生利用电子思维导图进行课堂学习在为期四个多月的专题教学实践中，师生以每个学习单元作为思维导图的中心主题，逐步将零星的化学知识组织起来，最终汇总为化学必修的模块整体性思维导图。2.3 思维导图对化学学习的影响学期结束时，我们对化学思维导图选修课程的实施情况进行了问卷调查。有97.8%学生认为思维导图对化学学习有所帮
14、助；有69%的学生愿意利用计算机绘制思维导图；有51%的学生表示更乐于通过小组交流的形式来绘制思维导图。 同时，对高一年级648名学生的化学成绩进行比较，为对照组学生为603人，实验组学生45人，对他们的入学成绩与期末考试成绩作了分析。在进行方差齐性检验的基础上，我们对对照组和实验组进行双侧T检验，统计结果可见表1、2。表1 各组两次考试的平均成绩和标准差组别样本容量入学成绩期末成绩平均分标准差平均分标准差对照组60385.117.2763.9116.09实验组4586.095.8869.6914.19全体64885.187.1964.3116.02表2 对照组与实验组两次考试的T检验结果统计
15、成绩类别方差齐性检验T检验FPtP入学成绩.593.441-.884.377期末成绩2.097.150-2.343.019*从表中可以看出，对照组与实验组的入学成绩的方差检验F值为0.593，P=0.441，方差具有齐性，可得出结论，经由双侧T检验，P=0.377，大于显著性水平0.05，表示对照组与实验组的入学成绩无显著性差异。而对照组与实验组的学期期末成绩的方差检验F值为2.097，P=0.150，方差具有齐性，可得出结论，经由双侧T检验，P=0.019，小于显著性水平0.05，表示对照组与实验组的期末成绩的差异具有显著性。实验表明，来自于同一整体的实验组和对照组在经过思维导图的培训后有显
16、著性差异，在教学中应用思维导图可以优化化学学习。五年多的研究与实证结果表明，在化学课程模块教学中应用信息技术，可以有效地支持教师进行教学和克服困难；同时还可以激发学生对化学的学习兴趣、形成学习动机；提高化学学习效率与成绩。需要进一步地深入研究、推广和应用。参考文献 1 Theresa Julia Zielinski and Mary L. Swift. Using Computers in Chemistry and Chemical Education. American Chemical Society. 1997:183-200. 2 OECD. The PISA 2006 Scienc
17、e competencies for tomorrows world. OECD Publication. 2007: 254-262.3 OECD. School for tomorrow learning to change: ICT in schools. OECD Publication. 2001: 35-52.4 Lu Zhen. Designing Supporting Information System on Internet for Distance Chemical Learning. Journal of Science Nanjing Normal Universit
18、y, 2003, 5(2): 107-110.5 Sarah Horton. Web-teaching guideA practical approach to creating course web site. USA. Yale University Press. 2000:28-40.TheStudyofInformationTechnologyIntegrating with ChemistryInstruction:ApproachofImplementNewChemistryCurriculumLU ZhenCollege of Teacher Education, Institu
19、te of Curriculum and Instruction, Nanjing Normal University, Jiangsu Nanjing 210097, ChinaAbstract: The thesis reports the approach of Information Technology integrating with chemistry curriculum in China. According to curriculum reform of Chinese element education the summing focuses on web course,
20、 thinking and learning method.Designing double instruction processes, teacher leading and student self-determination learning, framework of self-exploring web courseware by modularization. Making “Amount of Substance” web courseware as an example of courseware realization.Application and practice Mi
21、nd Map and Mind Manager in high school Chemical instruction. Observing their influences to students chemistry learning grades and ability changing of chemistry problem solving. The study and results show using Information Technology in chemistry instruction, we can support effectively for teachers t
22、eaching and overcome difficulties, can inspire students interest in chemistry learning, form learning motivation, can enhance efficiency on learn and achievement. Reach the Sciences Education object of improving students science literacy. Keywords: information technology, chemistry curriculum, integrating, web course, Mind Map8