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1、北京市优化学习过程课题研究成果“运用现代信息技术促进化学学习过程优化的研究”的研究报告怀柔区第一中学执笔人: 丁晓非邮编：101400 联系电话: 69643291“运用现代信息技术促进化学学习过程优化的研究”的研究报告怀柔区第一中学 执笔人 丁晓非内容提要： 新一轮基础教育课程改革，突出强调信息技术与课程的整合,信息技术不再仅仅是一种技术手段，而是一种学习方式的根本变革。本研究报告通过运用现代信息技术促进学生化学学习过程优化的研究，将现代信息技术有机的引入到学生化学学习过程中，科学的创设研究情境和途径，构建网络化学习模式，转变教师、学生角色和教学方式、学习方式。总结出如下结论：现代信息技术可
2、以创设学习情境，优化学生认知过程、知识反馈过程和课外学习过程，为开展研究性学习提供保证，同时对培养学生终生学习能力，对全面推进素质教育具有重大意义。关键词： 现代信息技术 优化化学学习 1. 问题的提出新一轮基础教育课程改革，突出强调信息技术与课程的整合，要把现代信息技术与课程改革有机地结合起来，即信息技术不再仅仅是一种技术手段，而是一种学习方式的根本变革。现代信息技术就是运用现代教育理论和现代科技成果，通过对教与学过程和教与学资源的设计、开发、利用、评价和管理，以实现教学优化的理论与实践。它为教育、教学的改革，为学生的实践能力的形成和发展提供了有利条件，以计算机为主的多媒体教学系统无论从教学
3、规律、教学模式、教学内容还是从教学手段上看，对培养、提高学生的实践能力都具有巨大的优势。为此，运用现代信息技术促进学生学习过程的优化成为可能。前苏联教育家巴班斯基提出来的教学最优化理论是以人的发展，尤其是个性化的发展为核心的。个性化的发展必须以尊重学生的个性为前提，然而在以班级为单位的课堂教学中，要体现这个特点是很困难的，用传授和灌输的方法无法做到既考虑学生的共性又顾及学生的差异。信息技术在课堂中的运用，改变了传统教育过程的特征，教师由原来的知识传授者、灌输者变为课堂教学的组织者和指导者；学生由原来单纯的知识接受者变为知识的探究者，学习者的主体性得到体现，原来辅助教师教学的教学媒体成为学生学习
4、和学会学习的认知工具；灌输式的教学过程变为开放式的新型教学模式，原本沉闷的充满师道尊严的课堂气氛变得民主、平等、和谐。在充分运用信息技术的课堂里，学生的主体意识和创造精神被唤起，学生获取信息的途径变得直接、快速，从而提高了学习的效率，优化了学习过程。我校化学教师在计算机辅助教学上进行过专题研究，信息技术运用具有较好的物质基础和技术水平，在实践过程中也认识到现代信息技术为教学内容的呈现方式、学生的学习方式、教师的教学方式和师生互动方式的变革提供了可能，对提高学生学习兴趣、突破重点难点、优化学习过程具有不可替代的优势。那麽在现代信息技术环境下如何实现化学教学中优化学生化学学习过程，就必然成为我们要
5、研究的一个新课题。 2. 研究的目的、意义（一） 研究的目的推进素质教育、培养创造型人才是21世纪我国的基础教育的总体目标。在最近中共中央和国务院颁布的关于深化教育改革全面推进素质教育的决定中提到：“要让学生感受、理解知识产生和发展的过程，培养学生的科学精神和创新思维习惯，重视培养学生收集处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力、语言文字表达能力以及团结协作和社会活动的能力”。 本课题就以此为目标，借助现代教育技术理论、教学最优化理论及相关教学理论，发挥现代信息技术优势，为优化学生化学学习过程进行实证研究，探索利用现代信息技术优化学生化学学习过程的途径和方法，培养学生科学素养，实
6、现学生整体素质的全面提高。（二）研究本课题的意义信息化是当今世界经济和社会发展的大趋势，以多媒体和网络技术为核心的信息技术已成为拓展人类能力的创造性工具。为了适应这个发展趋势，我国已经确定在中小学普及信息技术教育，并特别强调要加强信息技术与其他课程的整合。“信息技术与课程整合”是我国面向21世纪基础教育教学改革的新观点，是与传统的学科教学有着密切的联系和继承性，又具有一定相对独立特点的教学类型。对它的研究与实施将对发展学生主体性、创造性，培养学生创新精神和实践能力具有重要意义。研究本课题可以使我校良好的教学资源得以充分的利用，使学生在浓厚的信息环境下学到更多的知识和技能，对于深化课堂教学改革、
7、探索全新教学模式和学习模式具有重大意义。3研究的方法及过程我们的研究主要采用行动研究法，辅之以观察法、文献分析法、问卷法、经验总结法等。研究力量：由李鹤年校长负责课题实施的全面工作，刘宇宏主任负责实验课的研究工作，具体实施由化学教研组的15名任课教师及化学实验员承担。研究对象：面对全体学生。在开展课题研究过程中，我们做了以下几项工作：1、增强教师的课题意识，进行理论指导 将教师的精力从对“教”的研究转向对学生“学”的研究，这是一个极其艰难和痛苦的过程。这就要求教师在具体实施过程中，摒弃以往教学习惯，教学方法，彻彻底底的转变教育理念，实现教学模式的变革。在课题实施以来，我校组织教师先后学习了现代
8、教育技术理论、教学最优化理论及相关教学理论，教师具备了较高的教学理论，较先进的教学理念，自然产生主动实践的课题意识。这样，为我们的研究得以顺利实施提供了保证。2、继续提高教师现代信息技术应用水平为了使课题实验顺利进行，在原有的基础上，学校对教师进行了flash动画制作、网页的制作以及intel未来教育的培训，教师不但了解、掌握、运用现代教学资源，还能够独立建立师生互动平台。使教师真正从学生发展的角度积极去研究如何处理教学内容，如何发挥信息技术的最大优势，如何优化学生的学习过程。在研究过程中，我们举行了讲座、展示课、研究课、课件比赛等一列活动，以期从多个角度进行引导教师参与到课题研究的进程中来。
9、3、帮助学生转变学习习惯，树立学生是认知主体的新意识我们的学生从小学到中学的学习，一直都是在以教师为中心的学习环境中进行学习，形成了被动学习的习惯。要实现教学模式的变革，只有帮助学生转变被动学习的旧习惯，树立学生是认知主体的新意识，明确自主学习、协作学习的要求和目标，才能在学习中发挥其主动性、积极性和创造性。以学生为中心的学习，要求学生在老师的指导下，在信息化学习的环境中自己主动去搜集并分析有关的信息和资料，对学习的问题要敢于提出各种假设并努力加以验证，要采用探索法、发现法、协商法去建构知识体系；要善于把当前学习内容所反映的事物尽量和自己已经知道的事物相联系，并对这种联系加以认真的思考；还要善
10、于借助其他人的帮助，包括教师的指导和与学习伙伴交流、讨论与协作，有效地实现对当前所学知识的意义建构，从而达到提高自己的信息搜集、信息分析、信息处理、信息创新和信息表达的能力，培养自己协作、创新的精神。4研究成果将知识体系的形成、科学方法的学习、信息素养的培养统一在化学课堂教学中，是信息时代课堂教学的特点；充分发挥多媒体计算机和网络资源优势，营造有利于学生创新性自主学习环境，优化学生学习过程，是当前教育改革的热点。（一）现代信息技术，创设学习情境优化学生认知过程1、运用现代信息技术，优化学习内容在课堂这个充满活力的情境中，学生获取知识的多少以及运用知识的能力强弱，很大程度上取决于学习内容的优化。
11、信息技术对学生学习内容的最优化主要表现在：它可以改变传统教学信息单向传输的模式，使课堂变成一个多样化和开放性教学信息交换的过程。在此过程中，学生焕发了自主精神，激发了学习的兴趣和积极性，提高了自我学习的能力。例如，在“原电池原理”的教学中，传统的教学中，教师多以挂图、幻灯和模型来帮助学生想象，但因这些辅助手段的静止和单一性，实际效果并不理想。运用现代信息技术节省时间，把认知过程留给学生，成功地完成学习任务，优化学生学习过程。首先，教师为学生创设好学习、研究的环境：用心脏起搏器、常用电池、燃料电池、原电池等生动信息引入课题，运用清华同方化学教学素材库素材编辑课件，使学生掌握了“什么是原电池？”，
12、即原电池的构成条件；“为什么能产生电流？”即原电池的工作原理解决了电子转移和电流的形成的问题；“能否将电极材料（锌板或铜板）用其他材料替换？” 把想象的空间留给学生，给学生留出二十分钟的时间供学生实验探究，从电极名称、电极反应、电子转移方向及能量转化到原电池的构成条件，学生自主学习完成了原电池原理的认知全过程；把交流和评价的权利留给学生，学生相互交流取长补短，协作学习，相互评价，使学习任务完成得更完美。2、运用现代信息技术，突破教学重点、难点化学是研究分子、原子及核外电子等微粒运动的科学，而微观粒子的运动又是用肉眼看不到、用手摸不着的，通常情况下我们只有借助于挂图和模型、教师讲解使学生理解，而
13、微粒运动变化的过程却无法充分展示。例如，高中化学的电子云、化学键、晶体结构、有机物分子空间结构、有机物反应机理如消去反应等、电解池原理、原电池原理、胶体的渗析与电泳等等。现在我们都可以用多媒体课件来模拟微粒的分开和结合的过程，能使学生很快地理解和接受。在晶体结构学习中，晶体模型只能使学生建立晶体框架，并不能完全理解晶体空间结构，运用多媒体课件的三维动画演示，帮助学生发挥想象空间，将直观模型无限延展，形成完整知识体系。在解决问题时，学生就可以突破模型框架，站在三维立体角度更完美的完成学习任务。 在烷烃的系统命名法学习中，一个繁杂的多支链的长链烷烃的结构式，通过计算机的图形转换功能、闪烁提示功能很
14、容易比较出“最长碳链”的位置及碳数；利用不同色彩的区别也很容易比较出碳链编号的起迄端的正确选择。教师在软件的配合辅助下使学生顺利完成了由“知”到“懂”到“会”到“对”，再到“规范”的全过程。（二）现代信息技术，优化学生知识反馈过程计算机及其网络技术的发展，信息高速公路的建立为个别化的教学构建了一个技术平台。在网络和虚拟网络的世界里，教师与学生对于许多新事物、新知识的认识常处于同步状态，学生完全可以按照自己的意愿捕捉、筛选和处理各种信息，教师则可以根据学生的个性充当组织者和指导者，通过网上师生和学生之间的合作及教师的点拨、释疑，实现个别化教学。建立计算机多媒体教室，为计算机辅助教学创设特定的环境
15、，在这个环境中一人一机操作，可进行教学、练习、检测等。重要的是，缩短了时空距离，加速了人与人之间的联系沟通。教师还可以利用网络技术将全部学生答案迅速收集统计，及时分析教学效果，从而调整教学的节奏和进程，迅速地及时反馈，使教学的调控合理化，又进一步调动了学生学习的积极性和主动性。课堂教学效率提高了，学生课业负担减轻了。我校化学教研组的老师在使用溶液中离子共存问题气体的制取与发生装置两个课件的实践中深切地体验到及时反馈迅速调控的必要性与优越性。在练习或检验过程中的任何时刻都可了解任何学生的进度、成绩及任意一题的通过情况，这是过去常规教学中难以实现的；常规教学往往是：要么耗时费力，时过境迁；要么望洋
16、兴叹，心有余而力不足。这样的课件还能随意调出需要重新讲解或答疑解难的问题，重点剖析，加强教学的针对性，形成了课时内讲、练、评一体化。在原电池原理学习中，利用计算机的交互性把学习的新知识设计成各种问题情境，设计成电子动画习题：根据给定的化学方程式设计原电池，让学生与计算机交互，使学生在与计算机交互过程中不断修正错误、巩固深化新知识，构建较为完整的知识体系。根据不同的学习内容和学习目标，个别辅导软件提供的交互方式也有所不同，包括：操练和练习、对话、游戏、模拟、测试、问题解答等，体现了不同的教学或学习方法，从而形成了不同学习模式。我们主要采取的教学策略有个别辅导式教学和个别化学习等，虽然教学仍是封闭
17、的、以“知识”为中心，但是，学生有丰富的和优秀软件相接触的机会，对学习有较高的积极性，当学习遇到问题时可以向教师或其他学生请教。教师要时刻关注学生的学习进展，在其遇到障碍或问题时，给予及时的辅导和帮助，最后的评价方式仍以测验为主。在非典期间，我们尝试着利用“空中课堂”、 网上交流等形式对学生进行学习指导，尤其是针对不同程度的学生进行一对一的辅导，效果非常突出，当年怀柔一中的升学率创了历史新高。（三）现代信息技术，优化学生课外学习过程现代信息技术环境下，不仅优化学生课堂学习，而且优化学生课外学习过程。例如设计开放性的作业： 设计环保电池，介绍新型电池；原电池原理论证“电池回收与环境保护”或“金属
18、的腐蚀与防护”。要完成好这项作业，学生需要查阅大量资料，可以从科普书籍、报刊文摘及网络信息等途径进行查询，而最佳途径是网络信息学习。学生自由结合成小组，上网查找有关信息，下载了大量的图片、数据、文字资料，深化了对原电池原理的理解，将所学知识与实际相结合，认识到科学技术的价值。学生自发撰写了科学小论文 “废旧电池回收与再利用”、“新型绿色环保电池或高能电池”、“常用电池优劣分析”、“金属的腐蚀与防护”等等。在完成作业过程中，不但将所学知识得到了巩固和深化，同时也培养了学生自主学习习惯，掌握了一定的科学学习方法。加强化学与生产、生活、社会的联系。中学化学中，关于化工生产的内容较多，传统方法：一般采
19、用模型、挂图、板书等演示手段，真实性和直观性较差，无法激起学生对化工生产的兴趣。若利用计算机的模拟功能，编写化工生产的流程图，向学生展示物质的转化和流动情况，就可以使学生对整个化工生产过程及反应原理在头脑里形成一个框架。模拟化工生产的全过程，如用3DS的动画功能制成三维动态过程，就可以向学生展示如：硫酸工业中沸腾炉、接触室、吸收塔，氨的合成塔等中的真实的反应现象。在展示讲解该课件时，再配以播放相关的化工厂的全貌及车间内部设备的场景，这样学生很容易产生身临其境的感觉，增强学习化工生产的真实性，理论与实际的联系，激发了学生应用所学解决实际问题的热情。（四）现代信息技术，为开展研究性学习提供保证现代
20、教育不仅教给学生关注学科知识，即“什么”的问题，更应关注学科知识的形成条件、背景、发展，即“为什么”、“怎么样”、“还能怎样”等。在学习过程中构建学生的科学知识体系，训练和培养学生的科学研究方法及能力。“研究性学习”是为进行某项专题性学习活动而互助协作、共同完成研究探索的任务，并在任务解决中达成课程目标的学习方式。利用网络可以在学习活动中方便地搜寻与问题相关的信息，并对信息进行加工处理。运用网络还可以方便地进行研究性学习的过程交流和成果评价，这种交流评价是多边的和自由的。这些对培养学生信息获取、处理和交流表达能力非常有效，有利于促进学生信息能力的发展。充分利用现代信息技术，使得学习活动不受时空
21、限制，它是现代信息技术环境下研究性学习的一种开放形态，是现代教育的一种新形式。这种学习活动的基本过程是： 基于互联网资源的研究性学习活动，要达到学习活动预期的目标和成效，制订周密的计划和进行规范的评价是至关重要的，而学习活动过程本身就是研究性学习和信息素养交互作用、协调提高的学习成果。下表是高一化学环境主题研究性学习的活动计划。 为学生制定好学习评价标准：我们为学生制定了两个评价表，一个是学生自我评价表（从积极参加小组和班里的讨论；清晰地表达对问题的看法；参加调查和实施实验时责任心；针对问题提出建议和解决方法等四个方面评定成绩。）；一个是活动小组评价表（小组成员互相评价，团结合作、表达交流、设
22、计实施、评估等四方面的行为及表现）。把学习评价引入课堂教学，起到了自我反思，相互督促的作用；有利于学生研究性学习的顺利进行。5、几点思考将现代化信息技术有机引入学习研究过程构建网络化学习模式，促进教师角色和教学方式的转变。创造更大范围、更多人参与的交互学习、合作探究的空间和环境，创设科学研究的情境和途径，让学生通过自主的探究学习、对大量信息收集分析和判断，体验科学研究的过程，有利于发展学生终生学习的能力，对全面推进素质教育具有重大意义。通过几年来的实践，我校化学教研组编制的教学软件正在逐步从单课件走向系统化，从无声彩色动画走向多媒体，从顺序执行走向多项选择，从群体教学发展到个别教学，向着具有教师备课、课堂教学、课后辅导、学生自学的多功能方向发展。现代信息技术在教学以及学生学习过程中已经发挥了巨大作用，但在研究中我们发现特别符合教学和学生实际情况的课件、素材并不是十分丰富，有待讨论和研究的问题：（1）如何继续深入研究、开发多元化教学软件；（2）如何促进学生学习习惯的转化。参考文献：1曾晖中学化学“自主开放性学习”的教学尝试及其实施策略化学教育，2001，（11）：152栗亚冬论计算机多媒体技术的发展与现代课堂教学的应用中小学电教，2001，（l2）：63.网络教学与素质教育 钟文龙4.运用现代信息技术提高化学教学质量田玉凤