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1、信息技术与中学化学教学有效整合的软件及案例研究报告定南三中 黄丽群课题名称：信息技术与中学化学教学有效整合的软件及案例研究课题负责人：黄丽群研究内容：1.将中学化学知识按模块进行系统分类，明确课程类型，分析每个知识模块在常规教学中的困难和利用信息技术解决这些困难的优点。2.根据不同知识模块的教学特点，从情境创设、启发思考、信息获取、自主探究、协作学习、拓展学习、自我评价等教学环节进行信息技术与化学教学整合的软件、案例的教学设计。3.信息技术在不同知识模块教学的各个环节实施的关键，各环节实际操作易出现的问题及其对策。4.总结、提炼信息技术与中学化学不同知识模块类型有效整合的典型案例，构建一般操作
2、规程。预期成果：1.课题结题报告。2.开发制作一套与中学化学教学相同步的，具有推广价值的优质课件。3.提供信息技术与中学化学不同知识模块类型有效整合的的典型教学案例。4.提炼信息技术与中学化学不同知识模块类型有效整合的的引领性操作规程。结题时间：2015.8课题组成员：刘汝珍，廖月熠， 冯小平，陈淑婷等其他成员一起。内容提要：我们按年级，所任教班级分成协作小组对信息技术与中学化学教学有效整合进行研究。主要从两个方面进行了研究： 一是从教学环节方面，研究了信息技术在新课引入、新课讲授、应用反馈、小结提升等环节中的应用，分析了在每个环节中引入现代信息技术的优势，总结了整合有效途径； 二是从教学内容
3、方面，研究了信息技术在化学基本概念和基本理论、常见无机物及其应用、常见有机物等模块中应用，归纳了各个模块中行之有效的整合方法。关键词：信息技术 中学化学教学 有效整合一、研究问题的提出（一）研究背景以计算机、多媒体、网络及软件为核心的信息技术已渗透到我们生活的各个方面。在教育领域，许多地区的学校已经实现了“班班通”，信息技术已经成为一种重要的课程资源，为传统的教学注入了时代气息。教育部颁布的基础教育课程改革纲要(试行)中明确指出“大力推进信息技术在教学过程中的普遍应用，促进信息技术与学科课程的整合，逐步实现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，充分发挥信息技术
4、的优势，为学生的学习和发展提供丰富多彩的教育环境和有力的学习工具。”（二）研究现状大学和中学的许多教师对此领域进行了研究，查阅相关的文献，我们发现有的论文侧重理论研究，教学的实践性不高；有的以信息技术为中心，对具体学科指导性不强；有的太过笼统，可操作性不强；有的研究内容支离破碎，不成体系，可借签性差。因此，我们课题的研究注重系统性、实效性。我们参考北京师范大学何克抗教授的相关文献，对核心概念“有效整合”界定为：信息技术只是一种“中性”的工具，必须在先进的教学理念指导下，根据教学目标的性质、教学内容的特点以及学生学习水平，恰当地使用，植入传统教学中，优化教学环节，改善学习方式，提高学习质量。（三
5、）研究目的及意义1. 研究目的（1）共同搭建资源共享平台。集教研组之力，本着“人人为我，我为人人”，平时注重素材的积累，每一节按学案、教案、课件、习题、动画、图片、视频、拓展材料等文件夹分门别类进行有序收集整理，为提高备课质量打下坚实基础。（2）课题组教师通过参与本课题的研究，可以提高信息技术与化学学科整合的意识、理念、技术水平。（3）优化传统教、学方式，提高教、学两个过程效率。2. 研究意义在平时教学中，我们教研组教师都一致认为课堂中引入信息技术，是大势所趋，但在实际的教学中，由于素材资源缺乏、信息技术功能不清、技术不熟练、整合意识淡薄等原因，感觉两者好像“两张皮”，使用不太协调。如何让信息
6、技术与传统教学扬长避短，相得益彰，集成优点，有效整合，最大限度地为教、学服务，这是一个非常有研究价值的课题。中学化学的内容精选于化学学科最核心和最基础的知识，具有稳定性的特征，每次教材变革，知识内容变化幅度较小，教学内容大同小异，另外，我校的生源层次较稳定，更决定了教学具有很强的周期性。因此，通过一轮精心整理与研究，其成果对以后的教学具有很强的借签性。二、研究内容的简介本课题有关信息技术与中学化学教学有效整合的研究，主要从教学环节及教学内容两方面进行实践探索。（一）主要研究了信息技术在教学过程中有效整合，根据传统常规教学将教学过程分为四个教学环节，即新课引入、新课讲授、应用反馈、小结提升，通过
7、分析在每个环节中引入现代信息技术的优势，总结整合有效途径，从而改善学生的学习方式，提升各个教学环节效率，优化整个教学过程。（二）将中学化学内容按化学基本概念和基本理论、常见无机物及其应用、常见有机物及其应用等三方面研究了信息技术与中学化学不同教学内容的整合。根据信息技术的特点，研究了在不同模块中应用信息技术，优化教师的教学方式、学生的学习方式、教学内容的呈现方式和课堂活动方式，来提高学生学习兴趣、化解教学难点，提高学习效率，归纳总结了各个模块中行之有效的整合方法。三、研究过程与方法运用（一）准备阶段(2007年1月2007年6月)：对课题组成员进行分工，并进行指定内容自学、集中培训（学校、进校
8、专业信息技术人员进行技术指导）、专家讲座指导三种形式培训。收集资料结合查阅文献，主要来源于教育理论书籍、化学专业杂志及网络资源，通过分析与研究这些材料，可以准确地界定课题研究的可行性、“有效整合”等关键概念的内涵与外延，并制订科学的课题实施方案。（二）研究阶段(2007年7月2010年1月)：在教与学的过程中，边实践，边探索，边检验，边完善，把研究与实践紧密结合起来，边归纳，边总结，边提升，最终形成一套系统的信息技术与教学整合的有效策略，这种行动研究法是本课题研究的最重要方法。通过“同课异构”教学活动，采用比较研究法，分析几位教师对同一节教学内容，信息技术用于不用，或对于同一知识点使用不同的信
9、息技术手段，从教与学两个方面进行专项比较评价，得出最佳整合教学方式。通过个案研究法，每位课题组成员针对自己较成功的某一课例进行个案研究，或备课组针对某一教学模块进行个案研究，最终提炼出共性的结论。通过案例研究法，对网络、专业杂志等收集的优秀整合案例进行剖析，吸收其整合的理念、途径、切入点等。总课题组专家刘晓中教授中期来我校对课题研究进行了指导。（三）总结阶段(2010年1月2010年10月)：收集整理材料，对课题研究进行全面总结，完善课题理论框架，撰写课题结题报告。四、研究结论与研究成果说明和介绍下面分别从具体的教学环节和教学内容加以阐述。（一）信息技术在不同教学环节中的应用1.新课引入根据中
10、学生心理特点，利用网络资源或平时积累的素材中选取与教学相关，学生感兴趣的材料，内容包括日常生活、新闻事件、科技前沿等；形式包括文字、图片、声音、视频等，通过多媒体向学生展示，为他们提供丰富、典型的材料，创设教学情景，充分调动学生的非智力因素，产生学习的需要，并将与本节课相关的知识从长时记忆提取到短时记忆系统，使之处于活化状态，在较短的时间内达到学习定向作用。如在学习无机非金属材料的主角硅时，可以在上课时先播放一段风景秀丽的海岸线，海浪拍打着沙滩，学生会被美丽画面以及动听的声音所吸引。2.新课讲授信息技术可以方便地将与教学内容相关的视频、图片、动画、声音等媒体集成在一起，极大地刺激学生的视、听、
11、触、嗅、味觉各个感觉通道，使大脑皮层受到多方面的刺激，从而对学习内容留下较深的印象。在新课讲授过程中，利用信息技术向学生提供丰富的感性材料，使学生获得的记忆表象数量及质量均大幅提高，更容易把握事物的本质。通过设计动画或借助软件演示，将微观机理、结构宏观化，变抽象为形象，降低教学难度，加深对所学知识的理解与记忆。在讲授新课中，可以借用演示文稿中的链接技术，通过幻灯片之间的快速切换，及时实现知识的重复再现。在制作幻灯片时，在字迹清晰的基础上，尽量做到美观，如内容要图文并茂、布局要错落有致、颜色要自然和谐、形状要互相搭配，播放要精心巧妙，让学生在学习时潜移默化接受美的熏陶，身心愉悦，学习效果会更佳。
12、3.应用反馈利用网络资源收集各种与本节课知识相关的素材，借助多媒体向学生展示，使学生获得知识在各种真实的场景中应用，对知识融会贯通，增加所学知识的迁移性，同时体会到所学知识的价值。利用多媒体能迅速、快捷地为学生展示各种习题，并利用相应软件将试题设计成具有趣味性、交互性，优化问题的呈现方式，改变传统一问一答形式，使学生在解题的过程中，感觉学习轻松，用多种形式冲淡知识学习的枯燥。如在课堂中，将学生当中有代表性的答案或典型错误用投影仪向学生展示，让他们觉得这些答案来自他们中间，具有真实性，更易于接受，效果更好。4.小结提升用演示文稿整理本节课重点内容，理清本节课知识明线，外显方法暗线，提高学生的自学
13、能力。用演示文稿辅以动画揭示本节课知识与其它知识之间的横向、纵向联系，搭建知识网络，使学生更易理解与记忆。利用信息技术帮助学生从经验的直接动作表征、经验的图像表征提升到经验的符号表征，促进学生整合新旧知识，提高认知水平。（二）信息技术在不同教学内容中的应用根据新课程标准和2010年北京市高考大纲，将中学化学知识按化学基本概念和基本理论、常见无机物及其应用、常见有机物及其应用三方面进行阐述。1.化学基本概念和基本理论基本概念、基本理论的理论性强，学生学习时往往因其抽象而理解不深，容易遗忘；同时由于教学内容比较枯燥，思维容量大，学生的学习兴趣不高。在教学中，要充分运用实验、实物、模型和信息技术，并
14、发挥各种教学方法的作用，应尽可能使基本概念、基本理论的讲解具有形象性。 （1）提供丰富材料，帮助学生形成概念与理论根据从感性认识到理性认识，再从理性认识到实践这一认识规律，在教学中，通过多媒体展示多种文字、图片材料，让学生在感性认识阶段，由感觉、知觉直到形成丰富表象，学生经过分析与综合、归纳与演绎等科学方法，去伪存真、去粗取精，提取出材料中本质内容，上升到理性认识，从而掌握概念的内涵与外延，或发现不同材料之间的联系，找出事物的本质规律，建立形成理论的基础。如原电池的教学，通过ppt为学生展示各种化学电池的图片，将生活中的问题转化为化学问题，再通过动画演示各种电池的核心部件，找出这些电池的工作原
15、理的相似性，构建原电池模型。 （2）使抽象思维形象化，实现基本概念和基本理论的教学直观化。根据学生的形象思维强于抽象思维这一心理特点，在讲解化学基本概念和基本理论时要尽可能做到形象化，把本来是很抽象的东西变为生动形象的东西，帮助学生建立表象，降低思维梯度。由于微观粒子看不见摸不着，和宏观物体的运动有不同的规律，难于想象，用宏观实物模型去形容和比喻都比较困难。可以借助各种软件制作图片、动画模拟微观，使微观现象宏观化，从宏观现象出发帮助学生理解微观粒子的变化实质，以便树立概念，掌握知识。如，刚接触原电池时，对于形成电流比较抽象，它涉及微观电极之间电子移动以及溶液中离子的移动，需要学生具有丰富的想象
16、力，因此也是难点,学生难以理解，可以借助软件如flash设计原电池工作原理动画，让电路中的电子、溶液中的离子动起来，可以形象、直观地向学生展示原电池工作时的电子、离子运动的动态模型，使整个过程生动形象，加深理解，更加清晰地从本质上把握原电池的原理，弥补了化学实验难以展现的微观世界的动态变化。 （3）使单调的课堂变得丰富多彩。借助现代信息技术，可以改变传统粉笔加黑板的单调教学模式，使教学方式更加多样化，提高学生学习兴趣。使用精心编制的多媒体课件，可以激活课本内容，让静止变为运动，让抽象变为具体，让微观世界变成宏观世界，可以将外部资源引入课堂。如在讲述原子结构时，利用网络收集相关资料，结合形象的图
17、片资料，讲解人类认识原子结构的发展历程，使本来枯燥的、高度抽象地讲解变得形象生动。 在讲解概念和理论在生产生活中的应用时，可用视频材料结合生产工艺流程中的每个具体环节，进行详细讲解，使学生感觉身入其境，使学习的内容真实，明确基础知识在实践中的重要意义，增加知识的迁移性，提高学习的动机水平。 （4）利用软件进行数据计算。 利用Excell强大的数据处理功能，可在化学数据处理时，发挥其作用。如在讲解化学平衡常数时，课本用HI的分解数据，通过计算发现规律，如果通过笔算，不仅费时，而且准确率低。为提高运算效率，可借助Excell，编辑各种计算公式，下拉可迅速得出计算结果，这样现场演示，增加研究过程的真
18、实感。 在酸碱中和滴定中，将数据输入Excell中，利用其中作图功能，纵坐标以pH，横坐标以滴定体积做出酸碱中和滴定曲线，从图中可明显看出突跃范围。 （5）利用软件，构建知识网络图。采用概念图使基本概念和基本理论横向、纵向之间产生联系，形成良好的知识网络，从而达到提纲挈领、纲举目张之效果，就比较容易记忆和提取了。如采用MindManager软件制作知识网络图，每一层级概念可以用不同的字体、颜色等，还可以在字的周围插入花边、图片等，增加了制作概念图的趣味性，学生可以根据自己的爱好制作有个性的概念图。由于这种学习方式充分发挥了学生的自主性，可以提高学习积极性。 2.常见无机物及其应用元素化合物知识
19、是学习化学的基础，属于描述性的化学知识，内容庞杂、材料琐碎、涉及的化学现象和各种化学反应较多，面广量多，使学生在学习中感到知识杂乱，思维容量较小，学生感觉易学难记。在教学中，可以发挥信息技术独到的优势，改善学生学习方式，提高学习效率。（1）创设情境，使学生主动积极地参与教学活动元素化合物知识在日常生活和生产中有着广泛的应用，在教学中教师可以利用日常生活中生动的自然现象和化学事实、化学科学与技术发展及应用的重大成就、化学对社会发展影响的事件、典型的化学史料等素材，通过多媒体向学生展示，创设学习情景，调动学生学习的主动性和积极性，帮助学生理解学习内容，体验化学与技术、社会的紧密联系，引导学生认识化
20、学在社会发展中的重要作用。这样，不仅有利于开阔学生的知识视野，有助于他们理解记忆有关元素化合物的知识，使获得知识更具有迁移性，而且可以从多方面激发他们的学习兴趣和动机。（2）明确知识间的内在联系，使之形成网络 无机化合物知识具有丰富的内容，从横的方面，元素化合物知识教学对金属元素一般按照：单质氧化物碱盐；非金属元素，氢化物对应的盐氢化物单质氧化物酸含氧酸盐的知识体系进行学习。从纵的方面，物质的性质反映着物质的结构，物质的性质决定物质的制法、用途、保存和检验这一元素化合物知识的自身体系。这就提供构建网络图的基础。在教学中，借助相关软件，按照元素化合物的知识内在联系，由点到线，最后到面，将繁杂的知
21、识点连接成一个有机整体，勾画出知识网络图，展示知识间联系，使知识间的条理清楚，脉络更加清晰，促使学生加强联想和意义识记，让学生容易记忆，方便存储、提取。如铝的相关知识体系网络图：（3）借助信息技术，使讲解更形象具体在介绍工业上制硫酸、合成氨等时，由于设备复杂、过程较多，单纯用语言描述时，不易讲清，可以借助软件设计的模拟工业生产动画，形象的展示、详细的剖析各个设备工作原理。无机物的学生实验较多，对实验过程可以用图片来展示，图片不是语言，但比语言更直观、形象，比语言拥有更大的信息量。（4）化学用语的书写元素化合物中所用的化学用语较多，而这些化学方程式、离子方程式、电子式、原子结构示意图等化学用语在
22、Word中输入比较困难，可以借助相关化学专业软件，如chemdraw、chemwin、化学金排等，可以轻松实现化学用语输入，不用考虑大小写和上下标问题，可由软件中的强大的智能识别替换系统自动完成。（5）借助专业软件，模拟化学实验元素化合物的化学性质主要通过化学反应来体现，但由于条件、时间、毒性以及试验危险等因素的限制，许多实验无法进行，可以借助专业软件，如ChemLab，进行模拟。ChemLab是一个交互式的化学实验模拟工具。通用的实验装置和步骤用于模拟一步一步执行化学实验。它是演示实验、准备实验、进行危险实验和由于时间原因不能进行的实验的理想工具，还可以让学生用相对实际实验很少的一部分时间来
23、快速预习、复习化学实验。3.常见有机物及其应用在有机化学的教学中，现代信息技术可在以下领域发挥其作用。（1）借助软件如chemoffice等，画各种形式的分子结构。有机化学分子与无机相比，较复杂，而且经常需画出有机分子平面结构，立体结构以及键线模型、球棍模型、比例模型等。可以借助化学专业软件如常用的chemoffice等，很容易达到目的。 在判断分子共面问题时，对于抽象能力较弱的学生，往往难于理解，可以采用软件如chem3D，自由拖动分子按各个方向旋转，通过这种立体动画效果，便于学生观察。（2）利用软件设计动画，模拟有机反应微观机理。有机反应实际就是官能团的反应，学生若能从微观掌握一个反应机理
24、，则触类旁通，掌握一类反应，如取代反应，酯化反应，加聚反应，缩聚反应等。通过设计有机反应的微观机理动画，形象清楚显示有机分子旧键断裂、新键形成过程，从而更深入地理解该类反应的特征。（3）利用多媒体播放有机实验有机实验反应时间长，仪器装备复杂，产物分离繁琐，毒性大，危险性大。多数实验不适于学生实验和演示实验，可借助多媒体播放相关视频材料。如甲烷与氯气在光照条件下的取代反应所需时间较长，油滴的现象不易观察，可先录像，然后截取几个片断在课堂上播放，对于关键地方，可以特写镜头清晰展示。（4）利用多媒体展示有机化学在生产生活中的用途及最新发展进展。有机化学与我们生产生活紧密相连，从饮食、服装、医药、日常
25、用品以及油漆、涂料、石油化工等等。将相关内容以图片以及视频材料的形式，在课上展示给学生，让他们感觉到所学基础知识的社会价值，增加学习的主动性。有机化学和其它学科一样，正处于高速发展中，不断取得新的成果。教师平时多收集相关材料，在课堂上，以演示文稿的形式讲解，如合成可降解的材料，耐高温、低温材料，人工合成人体内高分子等等，让学生感觉现在所学知识美好前景，提高学习的热情。（5）新教材新增现代仪器的介绍，根据仪器产生的各种谱图来鉴定有机物。中学没有元素分析仪、质谱仪、红外光谱仪、核磁仪等昂贵仪器，利用多媒体可以展示这些仪器的实物照片。可以从网络搜索，如五、研究工作中存在的问题分析及建议在研究该课题的过程中，我们也发现一些问题需要进一步深入研究。如，经常变抽象为形象对学生抽象思维能力的培养是否有利；经常用声音、色彩、视频强化学生的感官刺激，学生对传统的教学刺激弱化；教师的需求与自身课件制作水平之间的矛盾；网络资源真实性问题；信息技术的大容量与学生独立思考之间的平衡；信息技术长时间使用与师生之间的情感交流等。【参考文献】1.毕华林 亓英丽 高中化学新课程教学论2006 高等教育出版社。2.代蕊华 课堂设计与教学策略 2006 北京师范大学出版社。3.刘知新主编 化学教学论（第二版）1997 高等教育出版社。4.陈琦 刘儒德 当代教育心理学 2008 北京师范大学出版社。