（教育技术学专业论文）信息技术与高中化学实验教学整合的实践研究.pdf

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mc h e m i s t r yl e a r n i n g e x p e r i m e n t a ls t u d yi st h ef u n d a m e n t a lm e a n st os t u d yc h e m i s t r y w i t ht h ed e v e l o p m e n to f i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y ，t h es t u d ya p p r o a c ha l s on e e dr e f o r m h o w e v e r , t h ei n t e g r a t i o no f t h et r a d i t i o n a lm e a n so f s t u d ya n dt l l en e wt e c h n i q u e sh a sb e c o m e a ne f f e c t i v ew a yt od e e p e nt h en e wc o u r s er e f o r m a t i o n t h i sa r t i c l ei sm a i n l yt os o l v et h ep r o b l e mt h a ti nt h eb a c k g r o u n do f t h en e wc o u r s e ，h o w w ec a p s o l v et h ec h e m i c a le x p e r i m e n ts t u d yw i t ht h e h e l po f t h ei n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y a e c o r d i n gt o t h ec h e m i s t r ys t a n d a r d so n n e wc o u r s eo f h i g hs c h o o l a n d t h eg u i d eo n s u b j e c t so f z h e j i a n gp r o v i n c e ，c o m b i n i n gt h ea n a l y s i so f t h ec h e m i s t r yc u r r i c u l u mm a t e r i a l s ， w c 啪f i n dt h a ti n t h et e x t b o o k s ，s u c ha sc o m p u l s o r yc o l u - s e1 ，2a n ds e l e c t i v ec o i e s ei ，2 ，3 ， 4 ，5 ，t h e r ea r et w ok i n d so f e x p e r i m e n t s o b s e r v a t i o n sa n dt h o u g h t s a n d a c t i o nt e a c h i n ga n d i n q u i r i n a n di ns e l e c t i v ec o u r s e6 ，i tr e g u i t e st h es t u d e n t sf i n i s ht h ec h e m i s t r ye x p e r i m e n t s b y1 5e x p e r i m e n t a ls u b j e c t s t h et o t a lt e a c h i n gm a t e r i a l sp r o v i d et h r e ek i n d so f w a y st o p r e s e n t , a t et h ee x p e r i m e n t s ，i n c l u d i n g t h eo b s e r v a t i o n sa n dt h o u g h t s ，a c t i o nt e a c h i n ga n d i n q u i r i n a n d e x p e r i m e n tt o p i c s a c c o r d i n gt ot h et h r e ew a y s ，t h ea u t h o rd i v i d ec h e m i c a l e x p e r i m e n t sl e a r n i n gi ns e n i o rs c h o o li n t ot h r e el e a r n i n gm o d e l s ：l e a r n i n gm o d e l sa b o u tt h e o b s e r v a t i o n sa n dt h o u g h t so f e x p e r i m e n t s ；l e a r n i n gm o d e l sa b o u ta c t i o nt e a c h i n ga n di n q u i r i n ； a n d l e a r n i n gm o d e l sa b o u te x p e r i m e n tt o p i c s f u r t h e r m o r e ，t h ea u t h o ra l s og i v ea c o r r e s p o n d i n gl e a r n i n gs t r a t e g y u n d e rt h e s ef o u n d a t i o n s ，t h ea u t h o rp u tf o r w a r ds i xi n t e g r a t i o np o i n t sa n dt h e i rs o l v e s t r a t e g i e s ：d e v e l o p i n gt h ev i s i o n ；c h a n g i n gt h ew a y so f p r e s e n t a t a t i o n ；c a r r y i n go u tt h e r e s e a r c ho fl i t t l ee x p e r i m e n tt o p i c s ；s y s t e mc o n s t r u c t i o n ；i u t r o d u c i n gt h ed i g i t a le x p e r i m e n t s ； s e t t i n gu pav i r t u a ll a b o r a t o r y f u r t h e r m o r e ，t h ea u t h o ra l s og i v es o m ec a s e st oi l l u s t r a t et h e t h r e ew a y so f e x p e r i m e n tp r e s e n t a t a t i o na n dl h es i xi n t e g r a t i o np o i n t s k e yw o r d s ：c h e m i c a le x p e r i m e n tt e a c h i n gi ns e n i o rs c h o o l ； i n t e g r a t i o np o i n t s ；i n q u i r yl e a r n i n g ；l e a r n i n gm o d e 目录 摘要i a b s t r a c t i i 目录i i i 第一章绪论1 1 1 研究背景和意义1 1 1 1 研究背景1 1 1 2 研究意义1 1 2 国内外研究现状与主要问题2 1 2 1 国内外研究现状2 1 2 2 存在的主要问题2 1 3 本文研究定位及主要内容4 第二章相关概念和理论基础5 2 1 基本概念5 2 1 1 探究式学习5 2 1 2 信息技术与课程整合5 2 1 3 整合点6 2 2 建构主义学习理论6 2 3 新课程标准6 第三章高中化学实验栏目分类和实验学习模式研究8 3 1 高中化学实验栏目分类9 3 2 高中化学实验学习模式研究9 3 2 1 观察与思考实验学习模式9 3 2 2 活动与探究实验学习模式1 1 3 2 3 实验小课题学习模式1 2 第四章高中化学实验学习整合点分类和解决方法研究1 4 4 1 整合点分类1 4 4 2 解决方法1 4 4 2 1 拓展视野1 4 4 2 2 改变呈现方式1 4 4 2 3 开展小课题研究1 4 4 2 4 系统建构1 5 4 2 5 引入数字化实验1 s 4 2 6 建立虚拟实验室1 5 第五章高中化学实验学习案例分类和案例设计研究 5 1 案例分类1 7 5 2 案例设计1 7 5 2 1 观察与思考实验学习案例1 7 5 2 2 活动与探究实验学习案例2 0 5 2 3 实验小课题学习案例2 7 第六章总结与展望3 1 参考文献3 2 致谢，3 4 东北师范大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 研究背景和意义 1 1 1 研究背景 信息技术服务于教育，已经成为时代的要求。2 0 世纪9 0 年代，美国开始把信息技 术作为教育改革的重要途径，1 9 9 5 年日本尝试通过网络来进行校际间协作学习，随后， 西欧各国掀起了信息技术应用于教育领域的高潮。2 0 0 0 年，我国决定在全国中小学普及 信息技术教育。如今，十年已经过去，随着课改的推进和发展，信息技术和学科整合越 来越成为一个重要课题。化学是在实验中产生和发展的一门学科，化学教学中最具学科 特点的教学方式就是做实验，随着信息技术的出现，化学教学方式也面临着变革，其中， 将信息技术和化学实验整合有效整合是推动中学化学教学改革的必然选择。 1 1 2 研究意义 化学实验不可替代。化学实验能帮助学生了解化学概念、化学原理的形成和发展， 认识实验在化学学科发展中的重要作用【1 1 ；帮助学生认识物质及其变化的本质和规律； 帮助学生掌握基础知识和获得基本技能，并通过综合运用所学的知识和技能，进行实验 设计和实验操作，分析和解决与化学有关的实际问题【2 】，形成实事求是、严谨细致的科 学态度，培养批判精神和创新意识。 信息技术有优势。信息技术集图、文、声、像及动画等多种信息方式于一体，能多 形式、多角度地展现各种信息。信息技术改变了教学内容的呈现方式、教师的教学方式 和学生的学习方式。 信息技术与化学实验整合是高中化学实验教学必然的选择。信息技术有助于师生 拓宽和加深认识，从微观到宏观，从抽象到具体，从现象到本质，从感性到理性进 行发展和联系，全面深入地理解知识信息技术有助于控制反应速度和程度，便于 学生观察和思考；信息技术有助于改变物理空间和时间，弥补因条件限制而不能完成 实验所带来的不足；信息技术有助于安全、绿色、更为合理地进行实验，教师、 学生、实验、媒体之间的交流更广泛、更民主、更有效：信息技术有助于复习实验知 识、梳理知识结构，增加知识容量，扩展视野，提高解决问题的能力，增强创造 性。 1 2 国内外研究现状与生要伺题 1 2 1 国内外研究现状 1 、国内外研究现状及学习理论： 从2 0 世纪8 0 年代到现在，随着哲学、心理学，教育学的发展，科学技术特别是信 息技术的进步，信息技术应用于教育在世界各国早己得到了迅猛的发展。从2 0 0 0 年以 来，伴随着我国新课程改革，信息技术与课程的整合也已经成为热点问题。随着新课程 改革的深化，教学活动的各个方面正在发生着深刻的变化。 ( 1 ) 教学目标发生转变。新课程教学目标立足于学生适应现代生活和未来发展的 需要，善眼于提高2 1 世纪公民的科学素养，构建“知识与技能”、“过程与方法”、 啊禽翻窆与赣靓。相融合的高中化学课程目标体系1 2 j 。 q 誊博喱念发生转变。随着2 0 世纪以来科学思潮的影响，心理学，特别是行为 科学韵发展，人们意识到，教学也是科学，它不仅有科学的基础，而且还可以用科学的 方法来研究。人们开始关注教学的哲学、心理学、社会学的理论基础，以及如何用观察、 实验等科学的方法来研究教学问题。 ( 3 ) 教学方式发生转变。转变学生的学习方式是新课程改革的基本要求。在教学 中引导学生进行自主学习、探究学习和合作学习，帮助学生形成终身学习的意识和能力。 在教学中强调联系生产、生活实际，拓宽学生的视野，突出化学学科特征1 2 j ，发挥实验 教育功能，激发学生学习化学的兴趣，创设生动活泼的教学情景，帮助学生理解和掌握 化学知识和技能，启迪学生的科学思维，训练学生的科学方法，培养学生的科学态度和 价值观 5 】，重视探究学习活动，发展学生的科学探究能力。在教学中强调调动学生主动 参与探究学习的积极性，引导学生通过实验、观察、调查、资料收集、阅读、讨论、辩 论等多种方式，在提出问题、猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、解释与结 论、反思与评价、表达与交流等活动中，增进对科学探究的理解，发展科学探究能力【o j 。 ( 4 ) 课程评价发生转变。新课程改革倡导学生自我评价、活动表现评价等多种评 价方式，关注学生个性的发展，激励每一个学生走向成功。高中化学课程评价方式同样 多样化，以促进学生在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等方面都得到发展。 这些评价方式主要包括纸笔测验、学习档案评价和活动表规评价等1 2 j 。 ( 5 ) 教育技术发生转变。新的教学环境已经包含四个教学要素：教师、学生、教 材和信息技术。信息技术给教学活动带来了前所未有的机遇和挑战，信息技术与学科教 学的整合模式、整合点和支撑平台等的研究已经成为信息技术与学科教学有效性的关 键。 1 2 2 存在的主要问题 新课程高中化学教材体系中，除实验化学外，化学实验教学通过“观察与思考” 和“活动与探究”两个栏目来完成。在实验化学中，化学实验教学通过课题来完成。 在实际的教学活动中，不少教师由于各种各样的原因只采用演示实验来完成教学任务， 演示实验是以前教材中的实验栏目，并不能承载新课程实验教学的全部功能。演示实验 存在着一些不易克服的矛盾，比如：反应装置规模小而课室范围大，多数学生观察现象 模糊；许多化学变化转瞬即逝，学生来不及感知；一些化学实验需要较长些的时间才能 完成，课堂单位时间内无法完成；危险、有毒有害实验不宜在课堂上演示；一些工业生 产装置无法在课堂内演示。 边讲边实验是完成“活动与探究”实验栏目的主要模式。边讲边实验有助于改变教 东北师范大学硕士学位论文 学方式，强调过程和方法，强调体验和思考，强调合作和探究，但在教学实践中，也有 一些问题值得我们思索。比如：学生实验能力差异与课堂教学进度统一冲突，实验能力 强的学生已经完成了实验，能力差的学生却不知从何入手，很难保证同步完成教学任务； 教师讲和学生做冲突，教师要提示操作要点，纠正不规范操作，引导学生分析讨论，还 多同学却在埋头做实验，听也没听好，做也没做好；偶发现象和课堂纪律冲突。自主实 验和自由讨论本身有一个无法回避的问题就是不能统一，这种自由和谐的气氛对培养学 生的实验能力和创造能力正是新课改的精髓之一，但过度就会有负面影响。 ( 一) 外界因素 1 社会环境 毋庸讳言，尽管无数的人做过无数的努力，但是，绝大多数家长还是希望自己的孩 子能考上好大学，行政管理部门仍然在用各种变来变去的指标考核学校，学校暂时还不 可能没有升学压力，而这些压力一定会传递到教师和学生的身上，讲实验也能考得好， 甚至比做实验考得更好，所以，高中化学讲实验仍普遍存在。 2 教师 ( 1 ) 观念陈旧。极少数教师坚信用粉笔和黑板就足够了完成新时代的教学任务， 不愿使用实验信息技术辅助教学。 一( 2 ) 信息技术薄弱。在相当长的一段时间内，绝大多数教师还不能做到随心所欲 应用信息技术。 ( 3 ) 技术至上。少部分教师崇尚技术至上，追求刺激的声音、眩目的色彩、超快 的节奏、超大的容量和高超的技巧等，却忽视了知识本身的内容。 3 教材 我和我的学生所使用的教材是苏教版高中化学教材体系，苏教版高中化学必修教材 包括必修1 和必修2 ，选修教材包括选修1 化学与生活、选修2 蜇化学与技术0 选 修3 物质结构、选修4 化学反应原理、选修5 有机化学基础和选修6 实验 化学。其中涉及到，在必修1 、2 和选修1 、2 、3 、4 、5 等7 本教材中只有“观察与 思考”和“活动与探究 两种实验栏目，在选修6 实验化学中，通过1 5 个课题来完 成实验学习。整套教材是按照螺旋式上升的逻辑顺序来进行编排的，在高中各个学习时 间段内，应当怎样把握实验教学的广度、深度和衔接，是教材提供给教师和学生共同的 课题。 4 媒体 多媒体的过度使用和使用不当会使学生在很短的时间内接触到很多的信息，又没有 对这些信息进行处理和加工，信息很快就被遗忘了。 ( 二) 内界因素 1 注意力不能集中 电视电脑等媒体对学生的吸引力使得学生的刺激域限变大，对于老师普通的讲解刺 激，个别学生不能集中注意，一不小心就分神。 冀 东北师范大学硕士学位论文 2 实验基础薄弱 学生在小学和初中并没有做好应有的知识准备，也没有打下应有的实验基础，动手 能力差，基本的实验操作都不会，安全意识也没有，不能很好地完成学习任务。 3 观察能力不够 学生没有养成观察的习惯，也没有接受过怎样观察，记录和分析处理观察现象的方 法指导，在实验中不能全面获取到各种信息，更不能筛选出有价值的信息。 4 创造能力缺乏 学生缺乏创造性解决问题的能力。学生不会提出问题，分析问题和创造性地解决问 题。 5 情感态度价值观需要培养 很多学生做实验仅仅是未来好玩，享受实验带来新异刺激。个别学生过于害怕实验 对有毒有害物质表现出过于夸张的反应。部分学生缺乏余人合作、交流和共同探究的习 惯。 1 3 本文研究定位及主要内容 本文研究主要定位在信息技术环境下高中化学实验学习模式构建、整合点分类与诊 断等方面。 主要研究内科町包括高中化学实验的分类、每类实验学习模式的构建、整合点分类 及诊断及案例研究。 本文所研究的教材是苏教版高中化学教材。苏教版高中化学必修教材包括必修1 和 必修2 ，选修教材包括选修1 化学与生活、选修2 化学与技术、选修3 物质结 构、选修4 化学反应原理、选修5 有机化学基础和选修6 实验化学。在必 修l 、2 和选修1 、2 、3 、4 、5 等7 本教材中只有“观察与思考”和“活动与探究”两 种实验栏目，在选修6 实验化学中，通过1 5 个实验课题来完成实验学习。 教材提供的三种实验呈现方式，包括“观察与思考”、“活动与探究”和实验课 题。 首先，本文分析了每一类实验要求、特点、优势和不足、适合的教学模式等。 然后，分别针对三类实验学习设计了三种实验学习模式，包括观察与思考实验学习 模式、活动与探究实验学习模式和实验课题学习模式。 最后，进行了每类实验学习模式的整合点分类和案例研究。整合点主要分为：拓展 视野、改变呈现方式、开展小课题研究、系统建构、引入数字化实验和建立虚拟实验室 等。案例包括：观察与思考实验学习案例、活动与探究实验学习案例和实验小课题学习 案例。 4 东北师范大学硕士学位论文 第二章相关的理论基础 2 1 基本概念 2 1 1 探究式学习 1 9 0 9 年，杜威首先提出探究式学习。杜威认为教育不仅仅是让学生获取知识，更重 要让学生体会科学研究过程，学习科学研究的方法 4 1 。探究式学习需要学生在学习情景， 独立地提出问题、分析问题、解决问题并加以运用。在学习过程中获取学科知识，形成 学习和研究的基本技能，学会学习和研究问题的基本方法，并能在探究过程中体验积极 的情感，形成科学的态度和形成主流价值，着重强调培养的创新意识和探究精神，学会 合作、交流和共享【4 】。 2 1 2 信息技术与课程整合 在国内，信息技术与课程的整合已经成为热点问题。2 0 0 0 年，陈至立指出，要努力 推进信息技术与其他学科教学的整合 3 1 。2 0 0 1 年6 月，我国颁布的基础教育课程改革纲 要( 试用) 中明确提出，要将信息技术广泛应用于教学过程的各个环节，逐步改变教学 内容的呈现方式，从而促进教师教学方式和学生学习方式的革新。充分利用信息技术特 有的优势，为学生提供更为公平的教学机会、更为丰富的优质教学资源、更为有力和有 效的学习工具。 在国内，还要很多知名的教育技术专家对信息技术与课程整合提出了自己的见解。 北京师范大学何克抗教授 3 1 信息技术与学科课程的整合，既要发挥需要教师主导作用，充分体现学生主体地位， 通过将信息技术有效地融合于教学过程的各个环节，创设新型教学情境，充分调动学生 的主动性和积极性，充分发挥学生的创造性，利用“自主、探究、合作”为特征的教学方 式，使以教师为中心的传统的课堂教学结构发生根本性交革，真正能够培养学生的实践 能力和创新精神【5 】。 东北师范大学理想信息技术研究院钟绍春教授 3 1 信息技术是课程教学的支撑条件【9 】。信息技术与课程的整合需要具备两个基本要素， 一个基本要素是课程，另一个基本要素是信息技术。信息技术与课程整合在只有信息技 术全方位地、有机地融合在课程教学的全过程中，才能充分发挥信息技术的优势，真正 提高课程教学的质量和效率 9 1 。 华东师范大学祝智庭教授【3 】 信息技术与课程整合是指把信息技术作为一种工具服务于课程的同时，还要作为一 种知识同课程融合起来，实现通过对课程知识的学习和学习方法的改变来实现有效整合 【7 】 o 华南师范大学李克东教授1 3 j 东北师范大学硕士学位论文 信息技术与课程整合是一种新型的教学方式，这种教学方式是需要在课程教学过程 中，把信息资源、人力资源和课程资源，通过信息技术手段和课程教学方法有机结合的 途径来共同完成课程教学任务嗍。 西北师范大学南国农教授【3 】 将信息技术运用到课程教学的各个环节是可以的，但一定要带来教学思想的发展和 教学方式的革新，否则，不能真正将信息技术完全融入教学系统的各个要素，渗透到课 程教学的各个领域，整合将成为一句空话，信息技术和课程教学将成为“两张皮”【3 1 。 2 。1 3 整合点 在解决教学中某一问题时，某些关键环节用常规教学手段难于取得理想的效果，而 利用信息技术手段却能取得理想的教学效果，这些关键环节就是信息技术与学科教学的 整合点。整合点应当是教学重点或教学难点。在学科教学过程中，要有效发挥信息技术 手段的作用，就必须找到常规教学手段支撑有困难【3 】，而信息技术手段能够有效支撑的 教学环节。 2 2 建构主义学习理论 建构主义学习理论认为学习环境包括四大构成要素，一是“情境”，二是。协作”， 三是“会话”，四是“意义建构”。 “情境”是学习环境的主要背景，“协作”是学 习环境中的相互作用，“会话”是建构意义的必由之路，“意义建构”则是偶然又必然 的最终知识形态。建构主义的学习理论强调以学生为主体。获得知识看起来好像是通过 教师传授获得的，但仔细想来应该是通过学生自己建构的，在一定的情境中，学生根据 原有的知识基础和已经具备的经验，在通过利用其它有用的相关学习资源、凭借教师和 同伴的帮助，结合自己对问题的理解，重新进行信息加工和编码，建构自己所理解的意 义。建构主义学习理论强调过程，学生不再是传统教育中灌输知识的“容器”，从外部 刺激的被动接受者转变成信息加工的主体，变成多项交流和互动的具有决定作用的一 极，成为意义的主动建构者和学习的主宰。在意义建构的过程中，学生建构的意义由于 “协作”而不再为单个学生所独占，成为整个学习群体共同的劳动成果和财富。【3 】。 2 3 新课程标准 化学是- - 1 1 以实验为基础的学科。实验教学对于激发学生的学习兴趣，帮助他们形 成化学概念，巩固化学知识，获得化学实验技能，培养实事求是、严肃认真的科学态度 和训练科学方法具有重要的意义，在培养学生观察能力和实验能力方面具有不可代替的 作用。因此，加强实验教学是提高化学教学质量的重要一环【2 1 。 东北师范大学硕士学位论文 ( 1 ) 优化教学过程。加强直观教学，做好演示实验，从科学态度和规范操作上给 学生以示范，引导学生进行观察和思考。还应充分利用实物、图表、模型等直观教具以 及幻灯、录像、电脑等电化教学手段。要研究使用录像、电脑等现代化教学手段的新的 教学组织形式和教学方法，以提高课堂教学的质量和效率【2 1 。 ( 2 ) 动手实验。边讲边做实验和学生实验都是在教师指导下由是训练学生实验操 作技能的主要途径。动手实验可以为学生提供感性认识，有助于化学概念的形成和对教 学内容的理解和记忆【2 】。 ( 3 ) 体会用实验来解决问题的过程。实验前，要求学生做好预习或提出实验设计 方案；实验中，要求学生严格按照操作步骤进行实验，仔细观察实验现象，认真、如实 地做好实验记录；实验后，要求学生应用已学过的知识，对实验现象和实验设计方案等 进行分析、判断，写出实验报告和提出实验方案改进意见等。教师要把化学实验作为学 生成绩考核的内容【2 j 。 ( 4 ) 重视能力培养。引导学生对各种实验现象进行全面、细致的观察，并对观察 的结果及时、如实地做记录，培养他们的观察能力。引导学生对化学事实、现象进行分 析、综合、抽象、概括等思维活动，逐步发展学生的思维能力。引导学生阅读教科书和 参考书，教给他们自学的方法，鼓励他们充分利用其他信息渠道积累知识、开阔视野， 养成自学的习惯【2 】。通过实验教学等，培养学生的实验能力，鼓励他们勇于探索、勇于 创新，培养创新精神，逐渐形成分析问题和解决问题的能力。 ( 5 ) 形成积极的情感态度和正确的价值观。在化学实验史中，对学生进行辩证唯 物主义教育。在实验探究中对学生进行坚持真理、勇于探索的科学精神和谦虚谨慎、严 谨求实的科学作风教育【2 】。 东北师范大学硕士学位论文第三章高中化学实验栏目分类和实验学习模式研究化学是一门以实验为基础的学科。实验教学能激发学习兴趣，形成化学概念，巩固化学知识，获得实验技能，培养科学态度和训练科学方法，加强实验教学是提高化学教学质量的重要一环。通过信息技术与化学实验的整合【3 】，有助于转变教学方式，优化教学过程，学习化学知识与技能，掌握科学研究的方法，形成终身学习的意识和能力。3 1 苏教版高中化学实验栏目分类苏教版高中化学必修教材包括必修1 和必修2 ，选修教材包括选修1 化学与生活、选修2 化学与技术、选修3 物质结构、选修4 化学反应原理) 、选修5 有机化学基础和选修6 实验化学。在各教材中均安排有大量的化学实验，有的以学生的体验为主，有的重在引发学生思考。各册教材的内容体系和呈现方式有所差异，在必修l 、2 和选修1 、2 、3 、4 、5 等7 本教材中只有“观察与思考”和“活动与探究”两种实验栏目，在选修6 实验化学中，通过1 5 个课题来完成实验学习。圈3 1 化学实验栏目分类( 1 ) 观察与思考。观察与思考栏目所涉及到的实验通常是演示实验。通常由教师演示，学生观察，根据实验器材、实验条件、实验操作、注意事项、实验现象和实验结果进行思考。让学生从实验活动中学习实验基础知识和基本技能，重点培养观察能力和方法。优点是实验简便、直观、效果明显、可操作性强。( 2 ) 活动与探究。括动与探究栏目所涉及到的实验通常是学生实验，多用边讲边实验。通常由一个明确的教学目标或者未知的教学情景开始，由师生共同提出可能的实验方案，根据方案进行实验，综合实验结果得出实验结论。学生更多的是通过活动、体验来获得知识、能力和方法，更多关注过程而不是结果。活动与探究栏目是转交教学方式的最主要的途径。8 东北师范大学硕士学位论文 ( 3 ) 实验小课题。实验化学实验由“知识预备”、“课题方案设计”、“记录与结论” 和“拓展课题”四部分组成。在实验化学中的实验课题已经不纯粹是传统意义上的 实验，而是一个内涵丰富的课题，通过对实验课题的学习，学生将会在化学知识、实验 技能、实验方法、实验能力、情感态度价值观等方面得到全面的发展，更重要的是训练 了分析问题解决问题的能力，培养了创造力。 图3 2 实验化学四个组成部分 3 2 高中化学实验学习模式研究 本文针对苏教版高中化学实验教材编排的三种方式，结合以往学生学习高中化学实 验时存在的问题，遵循了高中化学实验的基本特征，在新课程标准和建构主义理论的指 引下，运用信息技术与课程整合的手段，提出了观察与思考实验学习模式、活动与探究 实验学习模式、实验小课题学习模式。 3 2 1 观察与思考实验学习模式 在实验学习过程中，有四个要素：教师、学生、媒体和学习内容，在完成实验学习 过程中，教师、学生和媒体可能共同参与其中，教师行为、学生行为和媒体行为分别用 下列三种形状进行表示： 口o 教师行为学生行为媒体行为 图3 3 教学要素行为表示示意图 观察与思考实验学习模式通常以演示实验为主。主要流程如图所示： 东北师范大学硕士学位论文 图3 4 观察与思考实验学习模式流程图 在观察与思考实验学习模式中，首先由媒体展示和教师解说的形式设置教学情景， 包括化学实验历史事件、生活中的现象、生产中的应用、环境问题和社会中的热点问题 等；然后，主要由学生分析讨论教师引导的形式提出情景中隐藏的化学问题；接着由媒 体对学生提出的问题进行模拟研究，学生观察可能的实验现象：根据媒体模拟实验现象， 师生大家共同分析得出初步的结论：然后用实验来进行演示和验证，用实验事实对理论 假设进行验证和修正，并得出结论；讲结论在生产和生活中进行推广和应用。 例如：在学习苏教版必修l 第二专题第一单元氯、溴、碘及其化合物中“观察 与思考”栏目一一电解饱和食盐水时，首先媒体播放富饶的海洋、人类获得食盐的方式、 氯碱工业获得氯气等情景，然后提出氯化钠在氯碱工业中是如何转化为氯气的问题，师 生共同分析讨论理论上的可能，并用计算机模拟实验并观察可能的电解反应、电极反应 产物的检验方法，然后进行组装实验装置，进行演示和验证，最后得出结论，氯气可以 用于其他工业生产和应用，从而完成人类从海洋中获取氯元素的学习过程。 策略：教师在课前通过信息技术选择合适的自由设置问题情景。并对学生提出的各 种问题做好模拟实验准备，包括严重污染、较危险、难观察或在一般实验室条件下难以 东北师范大学硕士学位论文 完成的实验，可利用多媒体来演示或播放录像，甚至模拟错误的实验操作，反复分析从 而形成正确的初步结论，然后用演示实验来验证和修正先前的初步结论，得到相对成熟 的结论，再重新展示同样的规律在生产生活和工业中的应用。 3 2 2 活动与探究实验学习模式 活动与探究实验学习模式主要强调学生自主学习、自主探究和合作交流、自我评价 和反思，提出问题、分析问题和解决问题等学习环境几乎没有教师的指导和参与，主要 靠同学之间的交流，由于学生的知识基础都不会有太大的差异，这个时候，信息技术凭 借无可争辩的资源优势，成为学生最有力的帮助。 图3 5 活动与探究实验学习模式 例如：在学习苏教版必修2 第二专题第三单元化学能与电能的转化中“活动与 探究 栏目一一化学能转化为电能时，首先创设问题情景伏打电堆，然后探究原电池工 作原理，再根据条件设计四种实验方案来进行探究，实验1 分别把一块锌片和一块铜片 放到稀硫酸溶液中，实验2 同时将锌片和铜片放入稀硫酸中，实验3 将锌片和铜片用导 线连接起来插入稀硫酸中，实验4 在锌片和铜片之间连接一个灵敏电流计后，放入稀硫 酸中，接着根据提出的实验方案进行学生实验，综合不同条件下的实验现象进行分析讨 论，得出原电池构成的四个条件和工作原理，最后进行评价和反思。 活动与探究实验学习策略：教师在课前根据教学内容、教学目标和学生已有的知识 水平设计网络教学课件，并在课前要求学生明确学习的主要内容和目标。设计出的网络 东北师范大学硕士学位论文 教学课件时应注意：( 1 ) 知识线索清晰，便于学生抓住主干知识；( 2 ) 交互性好，便于学 生的查阅资料、寻求帮助、相互交流和虚拟实验超链接；( 3 ) 超链接的设置应围绕教学 的中心内容适当展开，不能过于求全冲淡主题；( 4 ) 充分利用化学虚拟实验室的功能， 为学生的实验操作、实验设计提供平台。( 5 ) 在学生自主学习和探究过程中，教师应 对学生的学习进行监控，适时地对学生的学习方向进行引导，对学生学习过程中出现的 困难进行指导，对学生的学习能力进行评价和激励。 3 2 3 实验小课题学习模式 实验小课题是在必修课程和其他各模块的实验基础上，为满足学生的不同需要而设 置的实验学习，是高中阶段实验内容和实验要求的拓展和延伸。实验化学实验由“知识 预备”、“课题方案设计”、“记录与结论”和“拓展课题”四部分组成。通过对实验 课题的学习，学生将会在化学知识、实验技能、实验方法、实验能力、情感态度价值观 等方面得到全面的发展，更重要形成分析问题和解决问题的方法和创造能力。 图3 5 活动与探究实验学习模式 实验小课题的学习要求首先根据所选定的课题，复习涉及到的相关实验知识( 包括 化学原理和实验基础) ，并通过查阅资料、收集信息做好一些必要的准备，完成第一个 过程，“知识准备”：然后根据课题的任务开始设计实验方案，并由教师、学生和计算 机进行交流和协作，确定出可行的实验方案，完成第二个环节，“课题方案设计”；然 后由学生进行实验，实验这一步根据情况可以有很多种选择，如果是在课堂上，可以选 1 2 东北师范大学硕士学位论文 择分组实验、微型实验等，如果在课后，一些简单的实验可以通过家庭实验和对生活中 的类似现象的观察来完成，不管怎样，进行观察和实验，完成“记录与结论”；然后进 行交流与评价。每个课题之后都有拓展课题，拓展课题是对实验课题本身的迁移和延伸， 理解和应用。 例如：在选修6 实验化学第三专题课题1 牙膏和火柴头某些成份的检验，本节 课围绕日常生活中牙膏和火柴头的成份来创设情景，让学生到超市了解中各种牙膏的种 类、观看牙膏二甘醇事件的视频、某品牌牙膏的广告片等；然后根据牙膏不仅能除去日 常饮食带来的牙渍、恢复牙齿的健康洁白，还可以帮助防止牙渍再生，持久洁白牙齿等 功效开始提问牙膏的成份；查阅资料了解牙膏中的主要成份及其功能，并结合已有的知 识基础找出学生在现有实验条件下可以检测到的成份，设计实验方案，选择试剂和仪器， 进行实验，观察实验现象，得出结论。 实验小课题的学习给教师带来的最大困扰是学生实验各不相同，多种多样，从而， 出现许多意想不到的问题，包括：研究课题不同、实验设计方案不同、实验不同、结果 和评价不同等。因此，在小课题学习过程中，教师应对每个课题小组的实验了然于胸， 要关心各小组的研究进程、研究方案，尤其是实验方案的设计，在最后的集体讲评中， 应列举不同的研究方案，从不同角度进行评价和总结。 上述三种信息技术与化学实验学习整合的过程中，都力图改变传统教学结构，创建 新型教学设计，实现教学目标、教学内容、教学方法的深层次整合，改变教学方式，以 跳高信息技术与化学实验学习整合的效率。 东北师范大学硕士学位论文 第四章高中化学实验学习整合点分类和解决方法研究 4 1 整合点分类 化学实验在化学教学中是所起到的作用是不可替代的，凡是有条件开设的实验，一 般不要选用多媒体来代替。在无法进行实验时或者实验不能达到预期效果的情况下，通 过信息技术来辅助实验教学，可以获得很大的帮助。信息技术与化学实验的整合点有很 多，本文主要选取了四类：视界狭窄、原理呈现、实验控制、系统构建。 4 2 解决方法 4 2 1 拓展视野 利用信息技术可以提供课堂教学实验之外的，更丰富的教学资源，有助于激发学生 学习兴趣，开阔学生的视野。 例如：建立实验专题网站。在网站中设立化学实验史栏目，让学生体会到前人获得 化学知识的艰难。设立学科前沿发展栏目，让学生了及时了解到化学学科最前沿的发展 动态。设立生活中的化学实验栏目，让学生学会观察生活中的化学现象。设立应用于生 产的简单化学实验栏目，让体会到简单的化学实验在工业生产中的应用。设立绿色实验 栏目，让学生体会到化学与环境保护。 4 2 2 改变呈现方式 利用信息技术的优势，可以丰富实验知识的呈现方式，看到与通常不一样的世界， 可以加深学生对知识的理解。 例如：改变物理的时间和空间。有些及其缓慢的化学变化，无法在短期内看到明显 的变化，比如石油和煤的形成，我们可以采用“快镜头”。有些反应瞬间就完成了，根 本就来不及作出反应，例如爆炸实验，我们可以“慢镜头”。有些反应具有极大的危险 性，比如爆炸实验和有毒有害物质的反应，我们可以事先录制好视频，然后在课堂上播 放。有些反应看在宏观上不到明显变化，我们可以放大模拟实验过程，看微观的变化。 有些反应能看到变化，但要揭示反应机理，可以通过动画模拟来实现微观粒子之间的变 化。 4 2 3 开展小课题研究 在选修6 化学实验中，教材编排了7 个专题，包括1 5 个课题和2 0 个拓展课题。 每个课题由“知识预备”、“课题方案设计”、“记录与结论”和“拓展课题”四部分 1 4 东北师范大学硕士学位论文 组成。如果都要在课堂上按部就班地完成教学任务，不但时间是个问题，而且起不到课 题本身的作用，特别是“拓展课题”的学习，是实验课题的后续学习，是基础实验课题 研究的总结、反思和迁移。本身需要有另外的时间来完成，这时，信息技术正好可以提 供一个平台，供课题组成员收集资料、沟通和交流。 例如“茶叶中某些元素的鉴定”、“居室中甲醛含量的测定 等拓展课题，都需要 教师和信息技术提供必要的支持，才能保证拓展课题发挥应有的作用。 4 2 4 系统建构 高中化学实验根据不同的逻辑线索，可以划分为不同的体系。比如说按照元素周期 律，寻找金属和非金属的性质递变规律。按照科学家研究物质的方法，研究物质的组成、 结构、性质、制取和用途等。在比如说，就研究制备，研究在高中实验范围内，研究