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多媒体教学对化学概念学习过程的影响 摘要 随着科学技术的发展，多媒体计算机已经广泛地应用到了化学 教学当中。据我们所知，目前关于多媒体教学的研究主要集中于教 学原理、教学设计等方面，而从教育心理学的角度研究多媒体教学 中的规律的报道还很少见到。本研究试图从教育心理学的角度探讨 多媒体教学对学生化学概念学习过程的影响。在本研究中，选取中 学化学中的几个基本概念作为研究材料，对同一化学概念，设计两 种不同的教学情境一多媒体教学情境和传统教学情境，进行实验 研究，分析探讨多媒体教学对化学概念学习过程的影响以及形成的 原因。 本文分为五章： 第一章：综述部分。界定了多媒体教学的概念，论述了国内外 多媒体教学研究的现状，介绍了本研究所用的方法，阐述了本研究 的理论与实践意义。 第二章：论述了化学学习的过程及化学学习的特点。介绍了化 学知识学习的信息加工模式和掌握学 - 3 模式。 第三章：将多媒体计算机在化学教学中的常用方式进行了归纳 分类，阐述了化学概念在化学教学中的重要作用，分析了化学概念 学习过程。 第四章：实验研究过程。从三个角度进行了研究：模拟物质结 构的多媒体教学；将抽象概念形象化的多媒体教学；从微观粒子运 动的角度表现化学中的概念的多媒体教学。每一个角度选取了一个 典型材料，分别是金刚石的晶体结构、气体摩尔体积、电解。呈现 给被试多媒体教学情境与传统教学情境进行实验研究，找出在不同 多媒体教学对化学概念学习过程的影响 的教学情境下学生学习同一概念的反应。 第五章：结论及讨论部分。根据实验得到了如下结论：对于 金刚石的晶体结构这类物质结构类型的概念而言，传统的图片与多 媒体教学中对物质结构的模拟对学习者而言是同类刺激，都是对物 质结构的模拟，都不是物质结构本身。传统的图片与多媒体教学中 的模拟方式比较，传统图片也有其自身的优势，但对物质结构上的 某些特点，在多媒体教学设计时可以突显出来，学习者在学习时这 些特点更容易形成选择性知觉。对于气体摩尔体积这一类抽象概念， 在传统教学中学习者感知的主要是教师的语言，而在多媒体教学可 以将这些在传统教学中用语言描述的用形象化的图形表示出来，这 样让学习者更容易理解概念。对于电解这一类概念，传统教学中用 的演示实验的方法比多媒体教学中用的模拟实验的方法更能让学生 形成正确的概念，虽然在多媒体模拟实验中模拟了微观粒子的运动， 在传统教学中学习者不能观察到微观粒子的运动变化，但这对学习 者对概念的理解几乎没有影响。 关键词：多媒体教学；化学概念；学习过程： 多媒体教学对化学概念学习过程的影响 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fs c i e n c ea n dt e c h n o l o g y , t h em u l t i m e d i a c o m p m e r s h a v eb e e n w i d e l ya p p l i e d i nt h ef i e l do fi n s t r u c t i o n a tp r e s e n t t h er e s e a r c ho nt h em u l f t r n e d i ai n s t r u c t i o nf o c u s e s m a i n l y o nt h e i n s t r u c t i o n a l p r i n c i p l e ，t h e i n s t r u c t i o n a l d e s i g n , e t c ，w h i l es c a r c e l yo n t h ei n s t r u c t i o n a l p s y c h o l o g y t h i sp a p e r t r i e s t od i s c u s sh o wt h e m u l t i m e d i ai n s t r u c t i o ne f f e c t sl e a r n e r ss t u d yt h ec o n c e p t so f c h e m i s t r y , s e v e r a lb a s i c c o n c e p t sa r es e l e c t e da st h er e s e a r c hm a t e r i a l s ，a n dt w o d i f f e r e n ti n s t r u c t i o n a ls c e n e ，t h et r a d i t i o n a lo n ea n dt h em u l t i m e ( 1 i ao l e ， o f t h es a m e c o n c e p t a r ed e s i g n e da n dr e s e a r c h e dt oa n a l y z et h ee f f e c ta n d t h ec a u s e t h e p a p e r i n c l u d e sf i v ep a r t s ： c h a p t e r o n e ：t h eo v e r v i e w t h i s p a r t d e f i n e st h em u l t i m e d i a i n s t r u c t i o n , d i s c u s s e s t h e p r e s e n t s i t u a t i o no fi th o m ea n da b r o a d i n t r o d u c e st h er e s e a r c hm e t h o da n de x p o u n dt h es i g n i f i c a n c eo f t h e o r y a n d p r a c t i c e c h a p t e rt w o ：t h i sp a r td i s c u s s e st h ep r o c e s sa n df e a t u r e so ft h e c h e m i c a ll e a m i n g ，a n di n t r o d u c e st h em o d e l & t h ei n f o r m a t i o na n dt h e m o d e lo f t h eek n o w l e d g e a c q u i s i t i o n c h a p t e rt h r e e - t h i sp a r tc l a s s i f i e st h e c o n l l n o nm a n n e r sw h i c ht h e m u l t i m e d i ac o m p u t e r su s ei nt h ec h e m i c a l i n s u u c t i o n ，e x p o u n d st h e i m p o r t a n c e o f t h e c o n c e p t so f c h e m i s u y a n d a n a l y s e s t h ep r o c e d u r eo f t h e c h e m i c a l c o n c e p tl e a r n i n g c h a p t e rf o u r ：t h i sp a r t d i s c u s s e st h e e x p e r i m e n t a lp r o c e s s t h e p a t t e m s a r er e s e a r c h e d ：t h em u l t i m e d i ai n s t r u c t i o no fs i m u l a t i n gt h e s t r u c t u r eo fs u b s t a n c e s ，t h em u l t i m e d i ai n s t r u c t i o no fr e p r e s e n t i n gt h e 多媒体教学对化学概念学习过程的影响 c o n c e p t s c o n c r e ta n dt h em u l t i m e d i ai n s t r u c t i o no fr e p r e s e n t i n gt h e c o n c e p t sf r o mt h ep a r t i c l e sm o v i n g c h a r a c t e r i s t i c b a s e do nt h e s et h r e e p a t t e m s ，t h r e ec o n c e p t so fc h e m i s t r y , c r y s t a ls t r u c t u r eo fd i a m o n d ，g a s m o lv o l u m ea n de l e c t r o l y s i s a r es e l e c t e d a st h er e s e a r c hm a t e r i a l s e x p e r i m e n t sa r em a d eu s i n gt h e s et h r e ec o n c e p t su n d e rt h em u l t i m e d i a i n s l r u c t i o ns c e n ea n dt h et r a d i t i o n a lo n et oc o n c l u d et h ed i f f e r e n te f f e c t s o f t h es a n l e c o n c e p t u n d e rt h ed i f f e r e n ti n s t r u c t i o n a ls c e n e s c h a p t e rf i v e ：t h i sp a r tm a i n l ym a k e sc o n c l u s i o na n dd i s c u s s e st h e e x p e r i m e n t a lc o n s e q u e n c e s f o rt h ec o n c e p to f s u b s t a n c es t r u c t u r el i k e t h ec r y s t a ls l r u c t u r eo f d i a m o n d , t h et r a d i t i o n a lp h o t o sa n dt h ec o m p u t e r i m a g e s a r et h es a m ek i n do fs t i m u l u st ot h el e a r n e r s ，b o t ho fw h i c h s i m u l a t et h es u b s t a n c es t r u c t u r e ，n o tt h es u b s t a n c ei t s e l f c o m p a r et h e p a t t e r n o fm u l t i m e d i ai n s t r u c t i o n , t h et r a d i t i o n a lo n eh a si t so w l i a d v a n t a g e b u tt h em u l t i m e d i ai n s t r u c u o nc a ne m p h a s i z es o m ef e a t u r e s o f t h es u b s t a n c es t r u c t u r es ot h a tt h el e a l t l e ri s a d tt om a k e t h es e n s et o t h e m f o rt h ea b s t r a c tc o n c e p tl i k eg a sm o lv o l u m e ，i nt h et r a d i t i o n a l i n s t r u c t i o n ，w h a t sd e s c r i b e db yt e a c h e r sc a nb es h o w e dt h r o u g ht h e i m a g e r yg r a p h s s ot h a tt h el e a r n sc a nu n d e r s t a n dt h ec o n c e p t se a s i l y f o r t h ec o n c e p tl i k ee l e c t r o l y s i s ，t h ed e m o n s t r a t i n ge x p e r i m e n tu s e di nt h e t r a d i t i o n a li n s t r u c t i o nc a l lh e l pl e a r n e r sc o m p r e h e n dt h ec o n c e p t se a s i e r t h a nt h e s i m u l a t i n ge x p e r i m e n t i nt h em u l t i m e d i ao n ed o e s i nt h e t r a d i t i o n a lt h el e a r n e r sc a n to b s e r v et h ec h a n g e so ft h em o v e m e n to f p a r t i c l e sw h i c h a r es i m u l a t e di nt h ed e m o n s t r a t i n ge x p e r i m e n t , b u tt h i s d o e s n te f f e c tt h el e a m e r su n d e r s t a n d i n go f t h e c o n c e p t k e yw o r d s ：m u l t i - m e d i ai n s t r u c t i o n ；l e a r n i n gp r o c e s s ；c h e m i c a l c o n c e p t ； 多媒体教学对化学概念学习过程的影响 第一章综述 1 1关于多媒体教学 媒体又称之为媒介，在信息技术中有两层含义，一是指储存和传 输信息的工具，是物理实体，另一是指非实物的、承载信息意义的符 码系统，如文字、语言、数字符号、音响、图形、图像等。多媒体 ( m u l t i m e d i a ) 一词源于“复合、多样( m u l t i p l e ) 和“媒体( m e d i a ) ” 的组合一般认为，多媒体是指将多种媒体进行有机组合而形成的一 种新的媒体应用系统。广义地说，两种以上的媒体都可以称之为多媒 体，在七、八十年代就是将幻灯、电视、录像等结合在一起称之为多 媒体。狭义地说，多媒体是指9 0 年代才发展起来的多媒体计算机技 术，是指计算机综合处理文字、声音、图像、视频、动画等多种媒体。 “”二十世纪九十年代特别是九十年代中后期以来，多媒体教学中的 多媒体多是指后者，在本研究中论述的多媒体教学中的多媒体也是指 冶者。 计算机应用于教学之中，始于二十世纪5 0 年代末和6 0 年代初， 即“计算机辅助教学( c o m p u t e ra s s i s t e di n s t r u e r i o n ) ”，简称 c a i 。在五、六十年代，由于技术上的原因，计算机体积庞大，色彩 单一，操作不便，以及昂贵的花费，阻碍了它应用于教学中的进程。 但是从一开始，计算机就显现出了在教学中能够得到广泛应用的巨大 潜能，因为它无限的忍耐性( e x c e e d i n gp a t i e n t ) ，也因为一个入设 计的教学材料能为很多人使用，即资源的共享性。“1 社会发展到今天， 科学技术的突飞猛进，多媒体技术的快速发展，微型计算机界面的友 好，信息的集成性能，操作上的交互性、便捷性，以及价格上的优惠， 微型计算机已被广泛地应用到了学校的教学之中，特别是在19 9 7 年 多媒体教学对化学概念孝习过程的影响 以来，随着网络技术的飞速发展，多媒体计算机在教学中的影响越来 越大，“现代教育技术在教育中的应用必然要引发一场现代教育技术 的革命，而现代教育技术的发展将直接决定着各国教育发展的水平。” 多媒体计算机运用于教学之中的形式有很多，如操作与练习、个 别辅导、对话、游戏等等。就日前学校教学而言，主要是运用多媒体 计算机的模拟功能和多媒体功能，将静态的化为动态的，将微观的变 化可视化，将抽象的事物具体化、形象化。在化学教学中，多媒体这 方面的功能运用得更为广泛，中学化学中的不少内容，如化学实验现 象的多媒体演示，物质结构的模拟，对化学现象、化学原理用形象化 的方法或者是模拟微观粒子运动的特点来进行解释，都已经在多媒体 教学中得到了广泛的应用。网上这方面的资料也非常之多，如园丁网 ( 。、m m l _ ：| 1 “幽“) ，先得化学资源网( c i n d , y e s c h o o ln e t ) ，中学化学资源网 ( c h e m c a i m y r i c ec o n 、) 上都有丰富的化学多媒体教学资源。 1 2 国内外多媒体教学发展与研究现状 现代社会是一个数字化的时代，世界各国都在大力发展教育技 术，多媒体计算机作为一种数字化的工具，已经广泛地运用到了学校 教学之中。九十年代中期以来，多媒体教学得到了长足的发展。在我 国，教育信息化计划已经开始启动。国家教委于1 9 9 6 年拟订了一个 关于t 0 0 0 所学校教育手段现代化试点项目的五年计划，至今已有其 中近半数学校建成了校园网，每校平均装备微机百余台，大多包括多 媒体教室、电脑教学机房、电子阅览室等建设内容。在经济发达地区， 还有许多学校从多种不同渠道获得资助，自发地提前进入教育信息化 行列。如深圳，近半数的学校建了校园网，并要求全市e e ，j , 学教师达 到1 0 0 能自制教学软件，在南京，“数字化校园”现身，南京化工大 学校内的讲座、图书借阅甚至连学生作业的批改都走上了校园网。“1 多媒体教学对化学概念学习过程的影响 而在中学化学教学中，用多媒体计算机进行辅助教学，特别是在一些 发达的地区，对于每一个教师来说已经是一件很平常的事情了，在许 多的重点中学里，都有装配先进的多媒体教室。在国外，不少国家都 非常重视现代教育技术的发展，在美国，前总统克林顿要求到2 0 0 0 年使每问教室和图书馆连通国际互联网( i n t e r n e t ) ，将信息对代的 威力带进全部学校；确保每一个儿童都能够用上现代多媒体计算机； 对所有教师进行培训，要求他们能够像使周黑板那样自如地使用计算 机；并且增加高质量教育内容的享用。另外，美国政府还组织了几项 规模较大的中小学教育信息化工程，例如由教育部发起的“明星学校” 计划( 1 9 8 8 1 9 9 7 年) 使6 0 0 0 多所学校连通信息高速公路，并开发 了3 0 多门完整的信息化课程；由美国科学基金会资助的“全国学校网 络试点项目”( b t s l l t ) 涉及1 5 3 所学校和9 5 个其它组织，联合进行多 方面的教育改革试验。加拿大的学校网工程( s c h o o l n e t ) 从1 9 9 3 开始，原计划连通3 0 0 所学校，由于进展格外顺利，继而决定在近年 内使加拿大17 0 0 0 所学校全部联网。欧盟各国也先后制订了各自的学 校信息化发展计划：德国教育科技部与电信部发起了一项关于在三年 内使1 0 ，0 0 0 所学校联网的决议；丹麦政府于1 9 9 4 年制订的 i n f 0 2 0 0 0i t t 行动计划中提出，到2 0 0 0 年时将实现全部中小学联 网；芬兰教育部于1 9 9 5 年提出一个题为瞄息社会中的教育、培训与 研究：国家战略”的五年计3 2 i ，规定到2 0 0 0 年时将使全部学校和教育 机构联网；意大利教育部于1 9 9 5 年提出一个行动计划，打算2 0 0 5 年前为2 0 的小学和3 0 的中学配备多媒体设备与软件；法国政府于 19 9 5 年确定了一批有关教育信息化的课题，建立了一批网上信息资 源，将13 个学区的学校先行联网；英国政府于1 9 9 5 年推出一个题为 “教育高速公路：前进之路”的决议，将4 0 0 家教育机构首批联网，并 为2 3 个试验课题拨款12 0 0 万个欧洲货币单位。瑞典于1 9 9 4 年建成 了全国学校网，接着向议会提出了关于将新技术使用作为教师培训义 务的议案。在亚洲，一些经济比较发达的国家和地区在教育信息化方 面显示出赶超美欧的强劲势头，日本文部省于1 9 9 0 年提出一项九年 多媒体教学对化学概念学习过程的影响 行动计划，拟为全部学校配备多媒体硬件和软件，训练教师在教学中 使用多媒体，支持先进技术的教育应用；1 9 9 4 年又建立了百校联网 工程。新加坡在教育信息化方面可以说是一步登天，于19 9 6 年推出 全国教育信息计划，拟投资2 0 亿美元使每问教室连通i n t er n e t ，做 到每二位学生一台微机，每位教师一台笔记本电脑。香港特区政府拨 款2 6 亿港币为每一中小学装备计算机教室。香港大学要求9 8 级新生 每人拥有一台笔记本电脑，学生个人仅出资三分之一。” 关于多媒体教学的研究，国内的研究大致可以分为三个阶段： 第一阶段：8 0 年代初到8 0 年代中后期。我国计算机辅助教学的 起步阶段，主要是介绍国外的先进经验和成果。此时计算机在教育、 教学中的应用几乎还是空白。 第二阶段：8 0 年代中后期到9 0 年代初。硬件配置阶段，这时的 文章除了介绍国外的以外，多是介绍计算机的配置、维护等知识。 第三阶段：自1 9 9 4 年以来，由于计算机价格的不断下降，计算 机逐渐进入到了学校教育之中。中国电化教育、电化教育研究上都专 门增设了“微机教学”、“计算机辅助教学”等栏目。这一阶段的研究 开始转移到软件上来，重视课件的开发、应用与评价。计算机在教学 中的广泛使用是1 9 9 6 、1 9 9 7 年以来的事，主要是因为多媒体技术以 及网络技术的发展，1 9 9 6 年中国电化教育上关于计算机辅助教 学的文章由1 9 9 4 年2 6 篇、1 9 9 5 年2 0 篇猛增至5 6 篇，而电化教 育研究上关于计算机辅助教学的文章也由1 9 9 6 年的8 篇增至了 1 9 9 7 年2 2 篇。”“”近两年来多媒体教学研究主要集中于多媒体教学 设计，教学方法，教学原则，教学模式，教学效果的讨论，以及如何 利用现代教育技术进行素质教育，改革传统教育，培养学生的创新精 神，减轻学生的负担等等，或者是理论探讨，或者是经验总结，如从 教学内容的选取、教学对象分析、教学模式的选择、教学媒体的选择 这些角度来讨论影响多媒体教学的效果的因素，而探讨多媒体教学中 的规律的很少。少量的，如多媒体组合信息对学习效果的影响( ( ( 计 算机与教育：电子工业出版社) ，研究了多媒体教学系统中动态背景 多媒体教学对化学概念学习过程的影响 对阅读速度的影响以及动画对学习记忆的影响，另外在中国电化教育 和电化教育研究上也有一些用实验研究的方法研究多媒体教学效果 的文章。 在化学教学中，多媒体教学研究多集中于多媒体计算机用于化学 教学中的模式的讨论，多媒体计算机如何使用的讨论，如讨论计算机 用于化学教学能够发挥怎样的效果，如何用多媒体计算机辅助教学弥 补传统教学的不足等等。自1 9 9 7 年以来，化学教育上这样的文章 就多了起来，其中也有一些学校研究了班级教学中多媒体教学对化学 学习效果的影响的实验报告，而从教育心理学的角度来探讨多媒体教 学中的规律的就很少了，据我所知，在所有的多媒体教学研究领域中， 这样的研究的都是比较少的，在化学学科这一领域中也是如此。而化 学教学的研究，在国外很早就开始探讨学生学习过程中的一些客观规 律了，在国内也有不少学者由研究“教”转而研究“学”了，从教育 心理学的角度探寻化学教学中化学学习的规律。如南京师范大学化学 教育研究所的李广洲、任红艳等研究了高中学生化学概念掌握与问题 表征程度的关系”1 ，北京师范大学的王磊研究了中学化学实验问题解 决的心理机制1 ，广州大学化学系的魏冰等研究了中学生形成的原 子、分子的心智模型“，这些都是关于教学心理学方面的研究，是微 观层面的研究。多媒体教学的研究也应该关注在教学过程中学生学的 规律，研究多媒体教学过程中对学生过程的影响。在过去的三十多年 中，国外对于应该怎样应用计算机来进行教学来帮助学生学习这样一 个问题已经作了很多的研究，如用对话的形式来引导学生发展在化学 学习中需要学习的概念；学生观察模拟实验，通过观察、收集数据、 分析数据来发现原理；对那些学习时可能遇到困难的学生，设计相关 的程序给予指导；“”近几年中也有不少研究者从学生学 - j 这一角度来 研究多媒体教学。如w i 1li a mj d a n o v a n 和m a r yb n a k h l e h 研究了 学生们使用网络资源( 教师提供的与所教的课程相关的辅助资料) 的 情况与学生们理解概念的情况，研究了学生们选择使用网上的学习资 源与不使用网上的学习资源的原因，比较研究了使用网络学习资源的 多媒体教学列化学概念学习过程的影响 学生习得的概念与未使用网络资源的学生习得的概念的区别。 ”s l a y i c ap a v l i n c i n 等研究了在化学多媒体教学中影响学生理解所 学知识的因素，从而分析了学生在化学课中对多媒体教学兴趣不大的 原因( 在他们的他们的研究中，大概只有lo 的学生对多媒体教学这 种形式非常感兴趣) “4 1 1 3 本研究的主要内容及研究方法 总的来说，目前对于多媒体教学的研究多集中于教学原则、教学 设计以及多媒体教学课件的具体制作方面。例如：如何使用多媒体计 算机辅助教学来提高课堂教学效果，如何使用多媒体教学来克服传统 教学中的一些弊端，如何使用多媒体帮助实施素质教育，或者是讨论 某个具体内容的多媒体教学设计。而从教育心理学的角度来研究多媒 体教学的几乎没有。本研究选择从教育心理学的角度来研究多媒体教 学，研究多媒体教学对学生化学概念学习过程的影响，多媒体教学对 学生化学概念学习过程有着什么样的影响，是怎样影响的，为什么会 有这样的影响。对于这些问题目前几乎还没有人进行研究，而这些是 科学地应用多媒体、理性地对待多媒体教学的依据。多媒体教学与传 统教学在日前的中学化学教学中，进行教学设计的理论基础是相同 的，但多媒体教学与传统教学对相同的教学内容可以用不同的表现形 式，不同的表现形式对学生的化学概念学习过程中的各个环节会造成 影响，从而影响到他们的化学概念的形成，影响到他们的化学学习结 果。本研究以现代认知心理学的学习过程理论为理论基础，选取中学 化学中的几个基本概念为实验材料，对每一个实验材料，都以多媒体 教学的形式和传统教学的形式进行设计，然后进行实验教学，将实验 所得数据进行对比，分析多媒体教学中学生化学概念学习过程与传统 教学中化学概念学习过程有何异同，探寻多媒体教学对化学概念学习 的影响是怎样的，是如何发生的。本研究研究多媒体教学对化学概念 学习过程的影响，研究分为两个方面：一是多媒体教学对化学概念学 多媒体教学对化学概念学习过程的影响 习过程的影响是怎样的；二是运用教育心理学的原理对其原因进行分 析，为什么会有这样的影响，对实验数据进行分析，探讨其中的原因， 试图探寻多媒体运用于化学教学中的一些基本的规律。 本研究主要采用了实验研究的方法，在湖南省的几所中学抽取了 不同年级的学生作为被试，采用了小组实验、个人访谈、班级授课、 问卷调查等多种方法。实验时将实验材料以多媒体教学与传统教学的 形式分别进行设计，然后进行实验，对同一化学概念，用多媒体教学 和传统教学两种形式进行设计，实验时将学生分为两个组，给其中一 个组的学生呈现的教学情境是多媒体教学的情境，给另一个组的学生 呈现的教学情境是传统教学的情境，然后进行测试、访谈、调查，将 实验的数据进行分析统计对照，得出实验结论。实验时多媒体教学与 传统教学中的被试进行了适当的配对，保证了男女比例以及学生基础 的相当， 1 4 本研究的意义 多媒体教学是现代教学中的一个热点，随着科学技术的发展，多 媒体计算机在教学中的应用会越来越普遍，对教学的冲击力也会越来 越大。为了使以多媒体计算机为中心的现代媒体系统能够更好地为现 代教学服务，为教育的现代化服务，对多媒体教学进行深入的研究是 必要的。本研究试图通过实验寻找到多媒体教学中化学概念学习过程 与传统教学的化学学习过程的不同，分析多媒体教学对化学概念学习 过程有着怎样的影响，探讨造成这样的影响的原因，为多媒体教学的 理论体系的建立作一些基础的工作，也为正在蓬勃发展的多媒体教学 的提供理论上的支持，为正确的对待多媒体教学、为多媒体教学的科 学设计以及为多媒体教学的进一步深入研究提供一些有益的参考。 多媒体教学对化学概念学习过程的影响 第二章关于化学学习过程 2 1 学习概述 虽然“学习”这个词对我们而言并不陌生，但是要给学习下一 个确切的定义并非易事，从学习心理学的角度来看，不同的时期对学 习的理解是不一样的，早期的行为主义学家认为学习是由外部经验引 起的行为相对持久的变化，联想主义认为学习是形成观念之间的联 结，联结派认为学习是形成刺激与反应间的联结，认知派认为学习是 形成和改变认知结构。一般来说，对学习概念要从以下几个方面来理 解：学习时主体自身必须产生某种变化，如行为、知识、技能、态度 等；学习是一种活动过程，它是变化的活动过程，而不是变化所取得 的结果；学习时主体产生的变化是相对持久的，而不是暂时的；学习 是指凭借经验而引起的主体的习得变化，这种变化是后天习得，是在 主体与环境相互作用过程中产生的；学习是指主体身上产生的倾向或 能力的变化，由经验引起的主体行为潜能变化，可能有外显行为表现， 也可能是看不见的内隐的行为。 “学”通常是与“教”相对而言的，“教”和“学”又是如此紧 密地联系在一起，我们通常说“教学规律”“教学原则”等，从广义 上来说有“学”就有“教”，有“教”就有“学”，它们是相辅相成的。 教育理论界早期多研究教学中的“教”，到了现代则转而研究“学” 了，从学的角度来研究教，只有透彻地掌握了学的规律，才可能更好 地教。早期的教育学家，仅仅从认知的角度来理解学习过程，认为教 学过程中学生的学习过程只是一个知识量的增加和认知能力增长的 过程，现代的教育学家将心理学的观点应用到了教育研究的领域，更 多地考虑到了学生学习过程中的心理结构上的变化，现代的教育学家 不再认为学生的学习过程只是一个特殊的认识过程，而是认为学生的 学习过程是一个特殊的心理过程，不仅仅有认知结构的改变，而且有 多媒体教学对化学概念学习过程的影响 心理结构的改变，不仅是学生的认知结构在发生着改变，同时也有情 感过程的变化，意志过程的变化，而且这个变化过程还是一个特殊的 过程。因为学生学习具有很强的目的性，另外学生的学习一般还有教 师的明确的指导，在学习的时间上有一定的计划性和制约性，学习的 内容多具有间接性和简约性的特点。 7 2 2 化学学习过程 关于化学学习过程，在吴俊明、王祖浩著的( ( 化学学习论中， 从认识论、控制论、系统论、行为科学等多个角度进行了详细的描述 在此，仅从教育学和心理学的角度来分析。化学学习不仅仅是化学知 识量的增加过程，同时也是学习者的情感、意志等非智力因素变化的 过程，学习者在学习的过程中不仅丰富了自己的化学知识经验，同时 也形成了自己对化学的态度以及对化学的价值的判断。如有的学习者 在学习了有机化学的知识之后，获得了有机化学的有关知识，同时也 认识到了有机化学在社会生活中的广泛用途，从而对有机化学产生了 好感与兴趣，也有的学习者在学 - - j 了有机化学的有关知识之后，认为 有机化学中的不少物质都有毒，从而对它产生了厌恶，不愿意继续进 行这方面的学习，在实验中也不愿意动手。从微观的角度来说，化学 学习的过程包含着学习者对学 - - j 情境中的信患的感知、选择、加工、 新的信息与原有的知识结构相互作用、形成新的概念、新的知识结构 等一系列过程，同时学习者也经历着情感、意志的变化。学习过程是 一个复杂的过程，不同的学派的学者提出了许多不同的学习过程模 式，这些模式多是从知识学习的角度提出的，下面仅举两例： 2 2 1 信息加工模型 人类的学习是一个与我们的生活息患相关、复杂雨又古老的话 题。2 0 世纪6 0 年代，随着信息科学与计算机技术的发展，心理学领 域出现了所谓的“认知心理学( c o g n i t i v ep s y c h o l o g y ) 革命”，有 一些心理学家将人脑加工知识的过程与电脑工作的程序相比拟，侧重 于分析信息从外部进入人的大脑，到学习者产生外显的行为，其问所 多媒体教学对化学概念学习过程的影响 经历的加工阶段以及各阶段加工的规律，提出了学习的信息加工模 型，其一般形式图2 1 ： 萨咿 图2 1 由学习与记忆理论所假设的信息加工模型 根据信息加工心理学的学习模型，学习者在学习时，从环境接受 刺激从而激活感受器，感受器将刺激转换成神经信息，来自各种感觉 器官的信息在感觉登记器以相对完整的形式被登记，持续很短的时 间，约为几百分之一秒，完整的信息在感觉登记器中保持的时间很短， 马上转换为刺激模式，这一过程称之为选择性知觉。选择性知觉 有赖于学习者注意感觉登记器中的内容的某些特征而忽略另外 些 特征的能力。被转换的知觉进入短时记忆，短时记忆又称之为工作记 忆，信息在这里停留有限的时间，一般认为是2 0 秒。短时记忆容量 有限，一旦超过容量，随着新的项目的增加，旧项目就会被“挤出去”。 短时记忆的另外一个特征是对信息作不出声的心理复述，复述过程有 助于信息编码进入到长时记忆，但贮存在短时记忆中的项目数量不会 增加。短时记忆中的信息被语义编码过程再一次转换，信息进入长时 记忆。在长时记忆中，由短时记忆中传入的知觉表象在这里与学习者 已有的概念体系相互作用，进行编码，形成概念或有意义的表征。长 时记忆中的概念在外界的提示或要求下，进行提取，通过提取，信息 叉可以回到短时记忆，通过反应生成器表示出外显的反应。执行控制 期这两个系统箭头向下，未与任何操作成分直接相连，它们对整个操 多媒体教学对化学概念学习过程的影响 作系统的各个部分都起着调节与控制作用。 图2 1 所示模型中的所有这些过程便构成了一次学习过程中出现 的事件，其间内部过程可以描述如下： 1 通过接受器接受刺激 2 。 通过感觉登记器登记信息 3 选择性知觉信息，以便在短时记忆( s t m ) 中储存 4 通过复述在s t m 中保持信息 5 为了在长时记忆( l t m ) 中保存而对信息进行意义编码 6 将l t i d 中的信息提取到s t m 中 7 反应生成并进入到效应器 8 学习结果表现于学习者的环境中 9 通过执行策略对过程实行控制 可以使学习者的外部环境影响学习过程，尤其是第3 到6 步的过 程。发生在学习环境中的事件可以促进这些内部过程。例如，通过动 画强调某事物的特征，有助于该特征的选择性知觉。 2 2 2 化学知识的掌握过程模式 北师大心理系冯忠良教授主张从传递系统中学生对一类事物的 实际认识过程出发来揭示知识掌握的动态过程。认为知识的掌握过程 可分为领会、巩固、应用三个彼此相联而又相对独立的阶段，其中包 括直观、概括、具体化等认知活动环节及识记、保持等记忆活动。领 会阶段包括对教材的直观与教材的概括。教材的直观指的是领会过程 中有关教材的感性知识的形成过程。学生在实物、模型、语言刺激物 的作用下，通过各种感官及大脑的复杂活动，在头脑中建立起有关事 物的特征与联系的感觉、知觉、表象或观念，从而获得对事物的一些 具体的或感性的知识，这样的认识过程在教学上通常称之为直观过 程。教材的概括指对已形成的感性认识进行加工形成理性认识的过 程，这是一个分析、比较、概括抽象的过程，如由某一系列化学反应 的特点概括出某个概念。知识的巩固是指掌握知识的过程中对教材的 持久记忆。知识的应用是指学生在领会教材的基础上，依据所学得的 多媒体教学对化学概念学习过程的影响 知识去解决同类问题的过程。 不管化学学习过程是怎样一个模型，在化学学习过程中，都有对 外界环境提供的信息的接收、吸收、转化、形成概念、反馈于环境这 样一个过程。 2 2 化学学习过程的特点： 化学学习除了具备一般学习过程的特征外，还有着它鲜明的学科 特点。 1 化学学习是以观察和实验为基础的 化学学科本身是在实验的基础上的发展起来的，化学学科的每一 步发展都离不开化学实验，无论是拉瓦锡建立的以氧为中心的燃烧氧 化理论，还是元素周期表的完善，还是现代化学各分支的发展，都是 以化学实验为基础的。化学学习离不开化学实验，它既是化学学习内 容的重要构成，同时又是化学学习的重要手段，在化学教学中，它是 培养学生的动手能力，创新精神，提高学生对化学的兴趣的绝好途径。 2 化学学习需要宏观、微观相结合的思维方式 化学学习是以获得从分子、原子层次对物质的认识。在化学的学 习内容中，既有对物质的宏观现象的认识，又有对微观结构的认识。 从微观的层面来解释宏观的现象，这是化学学习最显著的特点之一。 例如，氮气在常温常压下化学性质十分的稳定，学习者能从空气中氮 气的体积比是7 8 ，或者设计的化学实验中表现出来的现象都能感知 到氮气的这一性质，但是氮气的化学性质在常温常压下为什么会很稳 定，这就需要从氮气的分子结构上来进行解释了，化学性质的表现是 宏观的，但对宏观现象的解释需从微观结构上进行分析，故在化学学 习中需要学生有将宏观与微观相结合的恩维方式。 多媒体教学对化学概念学习过程的影响 第三章多媒体教学与化学概念学习 3 1 化学概念在化学学习中的重要作用 本研究选取化学概念作为研究材料，是基于化学概念在化学学习 中有着重要的地位和作用。 “化学概念是一类化学事物的概括，是化学科学发展的成果，是化 学思维的细胞和基础。”“5 1 从这一化学概念的定义就可以看出化 学概念掌握在化学学习中的基础地位和重要作用。化学概念学习是化 学学习的基础，它是学习化学基本理论、基本技能的基础，也是培养 学生思维能力的基础。有研究表明：“化学概念掌握好的学生，不仅 表征时间短，而且表征正确率高；化学概念掌握差的学生，不仅表征 时间长，而且表征错误率高。”“化学概念在学习者顺利地展开化学 学习过程中所占据的重要地位和作用，由此可见一斑。 3 2 化学概念的学习过程 化学概念是对一类化学事物的概括，它以感性经验为基础，在感 性经验的基础上经过思维加工而形成的。 人们对概念根据不同的目的，不同的分类标准进行不同的分类， 如根据来源分为科学概念与生活概念，根据概念是否具有可知觉的实 例分为抽象概念与具体概念，根据概念形成所依赖的基础可分为初级 概念与二级概念。同样的，化学概念也有各种各样的分类方式，在此， 根据概念是否有可知觉的具体实例将其分为抽象概念和具体概念，具 体概念如分子、原子的概念，混合物、单质的概念，氯化钠晶体的概 念，抽象概念如摩尔、气体摩尔体积，根据概念是否涉及微观的运动 领域将其分为微观概念与宏观概念，微观概念如原子、分子的概念， 宏观概念如混合物，不同的分类方式是重叠的，化学中有不少具体概 多媒体教学对化学概念学习过程的影响 念，同时又是微观概念。 化学概念的学习过程，早期的化学教育家多是从认识论的角度分 析的。从认识论的角度看，化学概念的学习是一个从感性认识上升到 理性认识的过程，学习者通过对客观事物的感知，如对化学实物及化 学实验现象、对教师的语言、对直观教具的感知等等这些教学情境提 供的客观事物的感知，形成对客观事物的表象，学习者对形成的表象 进行思维加工，分析、比较、综合、抽象，概括而形成概念上升到理 性认识阶段，然后对概念进行应用，加以巩固，从而理解其内涵与外 廷，完成对概念的学 - j 。 根据目前对化学概念学习过程的研究结果，化学概念的学习过程 可以分为五个阶段： 感知阶段：学习者有目的地感知( 观察) 典型的化学事物实例、 化学实验现象，或者感知教师、教材的语言，或者感知直观教具。 加工阶段：对感知到的对象的信息进行加工、分析、综合、概括 出其本质意义，形成关于概念本质属性的意义表征。 初步形成阶段：把找出来的本质特征概括、类化、推广到化学事 物的更大范围，形成概念、做出定义，或者理解和认同给予的定义， 使概念符号化。 联系、整合阶段：初步应用概念进行鉴别、归属。新概念与已有 的概念结构联系与作用，形成新的概念结构。 运用阶段：在解决问题的过程中，运用所学的概念对化学事物进 行概括、推理、解释，使问题得到解决，同时对概念的认识也得到进 一步的发展与巩固。 化学概念的形成是从感知阶段开始的，从对客观事物的感知中， 无论是以什么样的形式表现的客观事物，感知阶段感知到的客观事物 的信息为后面各个阶段概念的学 - j 提供最原始的基础。 不论是在传统教学中还是在多媒体教学中，对化学事物的感知是 后面一系列变化的基础。化学客观事物有不同的表现方式，如化学实 验，图表、模型、实物，还有教师、教材的语言，在科学技术日益发 多媒体教学对化学概念学习过程的影响 达的今天，随着多媒体计算机进入到化学教学之中，用来表现化学客 观事物的形式更加多样化了。 影响学习者化学概念学习的因素，主要是学习者本身的条件与外 部设置的教学情境，在本研究中，以信息加工心理学的学习过程理论 为依据，对同一概念用多媒体教学与传统教学两种方式设置教学情 境，研究多媒体教学情境对学习者学习化学概念的影响，并探讨其中 的原因。 3 3 多媒体计算机在化学教学中的常用方式 当前的