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1、信息技术环境下的高中化学研究性学习研究,化学教学论文研究性学习是新课程改革研究的热门之一,深切进入研究运用研究性学习促进课程教学有特别重要的作用.以高中化学为例,从研究性学习的特点和高中新课程教学的要求入手,辨析二者的契合,并着重讨论怎样依托信息技术,采用研究性学习方式,利用其时空特性、资源丰富等优势优化高中课程教学,进而推进研究性学习在高中课程教学中的实践应用. 一、信息技术支持的研究性学习概念厘定 研究性学习从提出到当前一直遭到教育界诸多学者的关注.教育部印发的(普及高中 研究性学习 施行指南(试行)把研究性学习正式作为学习方式提出来,并把研究性学习表述为 学生在老师的指导下从学习生活和社
2、会生活中选择和确定专题,用类似科学研究的方式,主动地获取知识、应用知识、解决问题的学习活动 1.聂幼犁先生以为,研究性学习即为以探究的方式学习外在的客观事实及其联络,促进主体的内在发展2.还有学者以为,研究性学习是指老师或其他成人不把现成结论告诉学生,而是学生在老师指导下自主地发现问题、探究问题、获得结论的经过3.总的来讲,所谓研究性学习,是指个人或小组主动地、有选择地确定主题,解决问题,进而获取知识、技能,构成态度和价值观的学习活动. 信息技术支持的研究性学习具体表现出的是信息技术在研究性学习开展的经过中重要的支持作用,主要表现为:首先,它可作为获取各种信息资源的工具.学生利用百度、搜狐等搜
3、索引擎直接输入关键字即可快速获取所需资源.其次,信息技术能创设丰富的教学情境.老师可根据一定的学习内容,利用多媒体及网络技术创设富有趣味性、具有真实性的社会、自然情境,让学生从中获得真实的情境体验,在特定的情境中学习.通过在所呈现的情境中观察、分析、考虑,激发学习兴趣、提高观察和考虑能力;通过对问题情境的考虑、探寻求索,学会从中发现问题并解决问题;通过在虚拟实验环境中操作、观察现象、读取数据、科学分析,培养学生的科学研究态度和能力,把握科学探寻求索的方式方法与途径4125.最后,信息技术拓宽了师生交往的时空.学生还能够借助MSN、E-mail等网络通信工具,实现互相之间的会话沟通、讨论协商,促
4、进有效沟通. 二、信息技术支持的研究性学习操作形式 以创新能力的培养为宗旨,研究性学习在施行的经过中构成了特定的操作形式.有学者以为,研究性学习的操作形式为:创设情境-提出问题-讨论及解答-确定或否认-解释或修正-结论及评价-制造悬念5.这种形式把学习的主动权交给学生,学生不再受老师限制,拥有广阔的思维空间,能够尽情地去考虑、实践和再创造,真正成为学习的主人,有效地促进学生的发散思维和创新能力的培养.也有学者以为,研究性学习的操作形式应分为五步:定标-分解目的-主动围绕目的收集素材并进行初步加工-对目的进行加工-创造性加工目的6.这种操作形式以目的为导向,同样强调学生的主体地位,注重培养学生的
5、发散思维和创新能力. 两种操作形式各有其特点,我们在开展研究性学习时可根据实际情况进行借鉴.当然,当前也存在其他的操作形式,但无论哪种形式,都关注学生的主体地位,注重学生的自主或协作探究. 由于在研究性学习经过中存在分组研究和个人独立研究两种形式,其对应的研究性学习形式也分为两种,见图1.图1略 研究性学习形式分为下面步骤: (1)在老师指导下,组织学生选择并确定研究的主题. (2)制订主题研究计划. (3)组织学习小组开展研究活动. 选择小组合作学习的形式(讨论、角色扮演、竞争、协同、伙伴),合作沟通并确定研究方案;老师提供与研究主题相关的资源目录、网址和资料搜集方式方法及途径;指导学生阅读
6、相关网页和资源,对信息进行分析挑选;学生构成解决问题的方案. (4)成果展示.学生以研究报告的形式(电子文稿或网页等多媒体形式)向全体学生展示. (5)总结性评价.老师对学生的研究性学习结果进行评价. (6)构成性评价.这一评价贯穿于整个研究性学习经过,包括对学生收集和整理资料、与小组成员的讨论情况等进行全面评价. 三、信息技术支持的研究性学习与高中化学教学的契合 (一)高中化学 新 课程的要求 (高中化学课程标准(下面简称为(课程标准)指出高中化学属于基础教育课程,它对提高学生的创新思维、丰富学生的科学知识,促进学生的全面发展有着重要的作用.高中化学教学愈加注重学生的个性发展,通过选修内容的
7、学习,有利于每位学生的特长得到充分发展.除此之外,高中化学教学在让学生学习化学知识的同时,培养学生用化学视角认识问题,用辩证思维分析问题,进而构成科学的知识观、世界观.同时,高中化学教学还注重从学生已有的社会经历体验和实际生活出发,让学生认识到化学和我们的日常生活密切相关,以增加他们的社会责任感.(课程标准给高中化学课程内容、老师和学生提出了新的要求: 第一,课程内容的灵敏性.(课程标准指出,为适应学生个性发展的需要,高中化学应设置多样化的课程模块,并努力开发丰富的课程资源.这就要求高中化学教学内容不能仅仅仅是传统的、固化的、静态的书本知识和间接经历体验,而是开放的、丰富的、灵敏的,是知足学生
8、个性发展需要的体验、探究的情境,是学生直接经历体验的获得和丰富. 第二,重构老师教学观.(课程标准强调,以人为本,关注学生的个性发展,这就要请教师教学施行经过中首先应积极转变教育理念.思是行的先导,老师的教育理念直接影响其教学行为,老师应积极转变教育理念,符合课程标准的要求.其次,重建师生关系.新课程强调老师是学生学习的帮助者、引导者,这就要请教师应建立平等、民主、互动的师生关系,通过师生交往到达教与学的统一.再次,创新教学方式方法.新课程强调学生的自主探究,这就要请教师要改变传统的、包办的、 满堂灌 的教学方式方法,创新教学方式方法,强化学生的主体介入.最后,丰富评价方式.新课程积极倡导学生
9、自我评价、活动表现评价等多种评价方式,这就要请教师改变传统的、单纯以考试、分数为标准的评价方式,施行面向学生发展、面向经过的多元性评价方式. 第三,重建学生的学习观.新课程注重学习经过、体验和能力培养,鼓励、引导学生积极探寻求索、沟通,这就要求学生改变以往简单模拟、被动接受、机械记忆的学习方式,在老师的帮助下积极主动探寻求索,由机械学习到有意义学习转变,由封闭式学习向开放式学习,由记忆知识到理解知识,由重现知识到迁移应用知识. (二)研究性学习活动的特点 研究性学习具有开放性、探究性和实践性的特点,是师生共同探寻求索新知的学习经过,是师生围绕着解决问题共同完成研究内容确实定、方式方法的选择,以
10、及为解决问题互相合作和沟通的经过7. 第一,注重开放性.由于研究性学习的起点、经过和结果均表现出不确定性8,这种不确定性就要请教师不能对全体学生施行同一步调、固定内容的格式化教学,应突显学生的主体地位,焕发学生活力、发挥学生个性、发挥学生的创造性,因而,研究性学习是开放的. 第二,注重建构性.对于研究性学习,其本质是建构的.强调学生在学习、探究经过中 生成 ,建构对外部世界的理解. 第三,注重合作性.知识是社会性的,学习是知识的 社会协商 8.因而,研究性学习将合作学习方式作为其主要学习组织方式,注重合作性,让学生以小组的形式完成探究经过,通过各种小组形式引导和帮助学生 生成 知识. 信息技术
11、环境下的研究性学习除了具有研究性学习的一般特点外,还具有其技术特点:首先,信息技术环境下的研究性学习具有跨时空、交互的特点.研究性学习强调全体学生的积 极参 与,互相争论,互相帮助,互相提示或 进 行 分工411.其次,信息技术环境下的研究性学习具有资源丰富性、分享性的特点.最后,信息技术环境下的研究性学习还具有教学环境虚拟性的特点. (三)信息技术支持的研究性学习与高中化学教学的契合 新课程教学是基于建构主义、人本主义的,它要求高中化学课程教学必须面向全体学生、促进学生个性发展,选择开放、灵敏的课程内容,创新教学方式方法,丰富教学评价方式,培养学生合作、探究能力.而研究性学习的后当代主义特征
12、及其建构性本质,使研究性学习应是建构性的、开放的、合作的. 高中化学课程的教学要求与信息技术支持的研究性学习的关系,就像诱导契合理论里的 酶 焙蚡 底物 ,二者本非完全吻合.但是,当研究性学习与高中化学课程相遇时,研究性学习活动的特征正好与高中化学课程教学所提出的要求符合,那么,研究性学习理论上就构成了与高中化学课程教学的本然契合关系. 四、基于信息技术的高中化学研究性学习案例设计 基于信息技术的网络环境能为学习者提供世界上最大的知识库、资源库,它集图、文、音、像于一体,丰富多彩的交互式人机界面,可为学生进行 自主发现、自主探寻求索 式研究性学习创造条件9.以高中化学(二氧化硫和二氧化碳对大气
13、的污染一课为例进行信息技术支持的研究性学习案例设计,主要的学习活动和学习内容设计如下. (一)前端分析 1.教学内容分析 本课是人教版(化学1(必修)教学材料第四章第三节,此节除了要求学生把握基本的化学知识外,更重视对学生环保意识的培养,加强他们对人类社会的责任感. 2.学习者特征分析 本课的教学对象为高一学生.他们求知态度认真,探寻求索未知领域欲望强烈,已能够熟练操作计算机,并且能在信息技术环境下有效地开展研究性学习. 3.教学目的分析 知识与技能:能够通过网络探究,把握二氧化硫和二氧化氮的物理化学性质,并且能够用化学方程式进行表述,并了解对应方程式的实验现象;通过网络探究,了解二氧化硫和二
14、氧化氮对大气污染的现在状况;培养通过网络获取知识的能力和研究的能力.经过与方式方法:了解学习化学性质的方式方法;初步建立从化学的视角认识事物的基本角度;把握运用信息技术手段获取研究资料的方式方法与技巧.情感态度与价值观: 通过对二氧化硫和二氧化氮污染的研究,深入感受化学与生活的关系,培养学生科学的环境观、资源观,提高学生对环境保卫的紧迫感和责任感. 4.教学重点、难点分析 重点、难点:二氧化硫和二氧化氮的物理化学性质. 5.教学环境 多媒体网络教室,每名学生1台电脑,学生分组(45人)按区域落座. (二)教学经过设计 1.情景导入 向学生展示有关酸雨的新闻资料:20世纪70年代,美国东北部及加
15、拿大东南部地区的湖泊开场变质,动植物不堪忍耐,大面积湖泊停止了 呼吸 ,成为一潭死水,情景惨不忍睹;1985年,几场雨后,我们国家重庆市奉节县9万亩(约6000万平方米)华 山 松 全 部 枯 死,重 庆 市 南 山 县2.7万 亩 (约1800万平方米)马尾松死亡过半. 使用媒体:网络视频、网页新闻. 设计意图:播放视频,给学生以直观形象的第一感受,鼓励动机,激发学生的求知探寻求索欲望,培养学生的科学探寻求索精神. 2.引导学生提出问题 (1)师生共同观看新闻资料后,引导学生提出什么是酸雨,酸雨的主要成分是什么. 老师:酸雨的危害如此之大,它是什么东西?什么原因会造成酸雨呢? 学生活动:带着
16、问题阅读教学材料、查找网络资料,以小组形式探究和讨论,并引导学生逐步构成问题的答案:酸雨的主要成分为硫酸、硝酸 老师:硫酸、硝酸又是如何构成的? 学生活动:借助计算机查找资料,找到硫酸、硝酸的化学方程式,并讨论分析酸雨的构成经过. 设计意图:诱发学生好奇心,引导学生提出问题. (2)提出当前二氧化硫和二氧化氮对大气的污染问题. 老师:通过化学反响方程式我们能够看到排放到空气中的二氧化硫和二氧化氮溶解到雨、雪中,构成了硫酸和硝酸.二氧化硫和二氧化氮宏大的危害已经被我们日益关注,它们又经过什么反响对大气造成污染呢? 学生活动:通过小组讨论,老师引导学生再次分析化学方程式,加深对酸雨中的化学反响的理
17、解:稀硫酸中的氢离子与硝酸结合成硝酸,硝酸与亚铁离子反响,产生氮氧化物气体严重污染空气,同时剩下的废液中含有有毒的三价铁离子,污染水源. 硝酸与非金属反响:能氧化C、S、P等非金属. 老师活动:板书相关化学反响方程式. 老师:酸雨对我们造成了哪些危害呢? 学生活动:学生通过老师提供的资源链接,查看阅读相关资料,并进行小组讨论后,构成小组意见,并做发言. 设计意图:设计真实问题情境,让学生将化学学习与生活实际相结合,深入体会化学与生活的关系. 3.确定研究主题 确定本节课的研究主题:二氧化硫和二氧化氮对大气的污染. 4.制订研究计划 学生活动:小组研讨,制订研究目的、计划进度. 5.开展分组活动
18、 老师:利用幻灯片提供如下材料让学生研讨 有一组学生在研究二氧化硫和二氧化氮对大气的污染 这个问题时,只查找了一些资料了解了二氧化硫和二氧化氮对大气的污染,并没有清楚这华而不实的详细原因.你们分析一下,他们的方案合理吗? 学生活动:分组讨论研究方案,并学会科学制定研究方案的方式方法、技巧. 设计意图:引导学生开展自主评价,并进行内归因,鼓励和保持学生探究欲望. 老师:请同学们根据讨论结果制定、修改研究方案. 学生活动:确定合作形式,各成员之间沟通沟通,最终确定施行研究计划的详细方案. 老师:提供一些网站和地址供学生参考,并适时介入学生学习经过,及时给予学生帮助. 学生活动:借助网上资源、软件、
19、网络平台,开展研究性学习.在这个经过中,学生们能够通过查找网站资源、课件资源、素材资源来获取解决问题所需的各种信息.同时,可运用几何画板、字处理软件等处理信息.网络平台中的E-mail、QQ聊天工具等为学生的合作沟通提供便利. 设计意图:通过网络丰富的资源,为学生创设开放、灵敏的学习环境,以知足学生的个性发展. 6.成果展示 老师:带领学生认真观看各个小组的作品. 学生活动:小组将所构成的方案借助多媒体展现给全体学生. 老师:根据学生研究情况,总结防治措施: 调整能源构造,发展清洁能源,优化能源质量,提高能源利用率;加强环境治理,强化环保执法,严格控制二氧化硫和二氧化氮的排放量;研究、开发合适
20、我们国家国情的二氧化硫和二氧化氮的治理技术. 设计意图:通过学习汇报,拓宽学生知识理解范围,培养学生信息处理及运用多媒体的能力. 7.总结性评价和构成性评价 老师组织学生开展自评和互评,构成观点和意见,到达意义建构的最终目的.包括研究经过中碰到的问题、困难和解决问题的情况;学生在研究性学习经过中获得的体验,研究成果的表述等;构成性评价主要对学生收集和整理资料,与小组成员的讨论情况等进行全面评价. (三)总结与反思 从案例的试用情况来看,学生主动介入学习经过的积极性较以往有较大提高,学习结束后对所学知识的理解也愈加深入.根据试用的实际情况,笔者有下面三点体会:学生要有一定的计算机操作能力,能够上
21、网查找资料,否则研究性学习难以开展;老师在课堂教学经过中要发挥引导作用,必须做好对学生的监督指导工作,这样才能确保教学效果;在信息技术环境下开展研究性学习,要求师生必须具备一定的信息素养,如从日常生活中获取及使用信息的能力,主动寻求信息与处理信息的能力等. 新课程改革强调学生创新精神和实践能力的培养,核心是促进学生的全面发展,研究性学习则为实现这一目的提供了有效的途径.借助信息技术手段将研究性学习运用于高中化学教学中,建构了相应的学习形式,并进行了教学实践应用,获得了一定的效果,对研究性学习在高中化学教学中的应用具有一定的参考作用.关于研究性学习的教学应用,还需要我们进一步研究课程教学特点,深
22、切进入开展教学实践探寻求索,最大限度地发挥研究性学习在促进学生全面发展方面的作用. 以下为参考文献: 1陈忠良,王晓燕.指导学生有效地开展研究性学习J.学科教育,2002(3):38-40. 2钟启泉,聂幼犁.历史课程与教学论M.杭州:杭州教育出版社,2004:223. 3钟启泉,崔允漷,张华.为了中华民族的复兴,为了每位学生的发展:(基础教育课程改革纲要(试行)解读M.上海:华东师范大学出版社,2001:123. 4赵徽.研究性学习的理念与施行M.北京:开通明达出版社,2003. 5肖红. 英特尔将来教育 培训与学生研究性学习能力的培养J.中小学老师培训,2001(5):16-17. 6徐学福.美国(国家科学教育标准中的探究J.外国教育研究,2003(3):52-57. 7李培启.探究式化学课堂教学形式的构建与实践J.化学教育,2003(5):21-23. 8曾祥翊.研究性学习活动的教学设计形式研究J.电化教育研究,2018(3):81-88. 9姜建文.化学教学设计与案例研讨M.北京:化学工业出版社,2020:166.