术在物理化学实验教学中的应用研究.pdf

四川师范大学 硕士学位论文 信息技术在物理化学实验教学中的应用研究 姓名 黎国兰 申请学位级别 硕士 专业 课程与教学论 化学 指导教师 冉鸣 20090410 四川1 师范大学硕士学位论文 信息技术在物理化学实验教学中的应用研究 课程与教学论 化学 专业 研究生黎国兰指导教师冉呜 摘要随着我国教育改革的全面展开和逐步深入 课程教学信息化已经成 为当前高校教育改革的重点内容 信息技术在教学领域中广泛应用 丰富了学 科教学资源和教学手段 以计算机和网络技术为主的信息技术辅助教学成为当 代教育研究热点之一 也是未来教育发展的必然趋势 物理化学实验 作为一 门对培养学生基本实验技能 分析解决问题能力和独立从事科研工作能力等方 面有重要作用的基础实验课程 它的重要性越来越受到重视 近年来 利用计 算机和网络技术辅助物理化学实验教学的研究与实践取得显著成效 并且引起 广泛而持续的关注 因此 本论文在较系统考察当前信息技术辅助物理化学实验教学基础上 结合自身的教学实践 从实践的角度 借鉴现代教育理论 主要对计算机和网 络技术辅助物理化学实验教学进行研究 其目的是从实践角度审视和总结当前 的研究成果与实践应用情况 探索信息技术辅助物理化学实验教学进一步深入 开展的途径和方法 通过调查研究表明 在高校开展计算机和网络技术辅助教学的硬件环境已 经普遍具备 物理化学实验课程中应用信息技术辅助教学的需求度较相应理论 课程及其它基础化学实验课程都要高 对要求掌握的信息技术相应更复杂 而 且当前物理化学实验课程信息化程度和质量都还有待提高 在本研究中 以应用E x c e l 和O r i g i n 处理物理化学实验数据为例进行了教 学试验研究 结果表明通过计算机能显著提高处理实验数据的效率和质量 同 时提高学生学习兴趣与学习质量 研究了近年来物理化学实验课件的发展变化 四川师范大学硕士学位论文 过程 同时 以校园网为依托 应用信息化资源开展网络辅助物理化学实验开 放性教学 对仿真交互物理化学实验课件提高学生的综合实验能力进行实践研 究 结果表明 建立网络课程辅助实验教学可以显著提高学生的自主学习能力 探究学习能力和创新能力 有助于提高物理化学实验课程的教学质量 关键词 信息技术物理化学实验教学数据处理课件网络学习平台 四川师范大学硕士学位论文 T h e A p p l i c a t i o no fI n f o r m a t i o nT e c h n o l o g yt oP h y s i c a l C h e m i s t r yE x p e r i m e n tT e a c h i n g M a j o r C u r r i c u l u m I n s t r u c t i o n C h e m i s t r y P o s t g r a d u a t e G u o l a nL iT u t o r M i n gR a n A b s t r a c tW i t ht h ef u r t h e rd e v e l o p m e n ti na l lr o u n do fe d u c a t i o ni nC h i n a C o u r s e i n f o r m a t i z t i o nb e c o m et h e i m p o r t a n ti t e m si nc u r r e n tC h i n a Sh i g h e re d u c m i o n r e f o r m I n f o r m a t i o nt e c h n o l o g yh a sb e e nw i d e l yu s e di nt e a c h i n gf i e l da n dt h a tw a s t h ee s s e n t i a lc h a r a c t e r i s t i co ft h em o d e me d u c a t i o n Mt e c h n o l o g yi nc l a s s r o o m i n s t r u c t i o n I te n r i c h e st h er e s o u r c ea n dm e t h o do fi n s t r u c t i o n S oi n f o r m a t i o n t e c h n o l o g ya s s i s t e di n s t r u c t i o na l r e a d yb e c o m eo n eo ft h et o p i c si no fg e n e r a l i n t e r e s ti nm o d e me d u c a t i o n a lr e s e a r c ha n db e c o m et h e n e c e s s a r yt r e n d yo f e d u c a t i o n Md e v e l o p m e n t P h y s i c sc h e m i s t r ye x p e r i m e n ta so n eo ft h eu n i v e r s i t yc o u r s ea i mt ot r a i n s t u d e n t s b a s i ce x p e r i m e n t a ls k i l la b i l i t y a b i l i t yt oa n a l y z ea n ds o l v et h ep r o b l e m s a n da b i l i t yf o rs c i e n t i f i cr e s e a r c h a n di t s i m p o r t a n c eh a sb e e nm o r ea n dm o r e u n d e r s t a n d i n g I nr e s e n ty e a r s s t u d i e sa n dp r a c t i s eo fp h y s i c sc h e m i s t r ye x p e r i m e n t i n s t r u c t i o na s s i s t e db yi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g ya l s oa t t r a c t e dw i d e l ya t t e n t i o n F r o mp r a c t i c ep o i n to fv i e w t h ep r e s e n tw o r km a i n l ys t u d i e dt h ei n f o r m a t i z t i o n o fp h y s i c sc h e m i s t r ye x p e r i m e n tc o u r s eb a s e do nt h e i n v e s t i g a t i o no fp r e v i o u s r e l a t e ds t u d i e sa n dp r a c t i c eo ft h i sf i e l d T h i sw o r kW a sc a r r i e do u tt h r o u g ha u t h o r s p r a c t i s eu s i n gi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g yf o r p h y s i c sc h e m i s t r ye x p e r i m e n t a n d t h r o u g ha p p l i c a t i o ns o m eo fm o d e me d u c a t i o n a lt h e o r i e s T h ea i mi st oi n s p e c tt h e c u r r e n ts i t u a t i o no fi n f o r m a t i z a t i o no f p h y s i c sc h e m i s t r ye x p e r i m e n ta n dt oe x p l o r ea r a t i o n a ld e v e l o p m e n t a lw a yf o rr e a l i z a t i o nf o ri n f o r m a t i z t i o no ft h eC O U r S e I I I F r o mt l l er e s u l to ft h ei n v e s t i g a t i o n i tw a sc o n c l u d e dt h a tt h eh a r d w a r ee n v i r o n m e n t w a ss u f f i c i e n tf o rp e r f o r m a n c eo fi n f o r m a t i z t i o no fp h y s i c sc h e m i s t r ye x p e r i m e n t c o u r s e a n dt h a tt h ed e m a n dd e g r e eo fi n f o r m a t i z t i o no ft h i sc o u r s eW a Sh i g h e rt h a n o t h e ru n i v e r s i t yc o u r s e so fc h e m i s t r ym a j o rs t u d e n t s a n dt h a tt h ea b i l i t y w h i c h s t u d e n th a v et on a a s t e r n a m e l yt h el e v e lo fu s i n gc o m p u t e ra n dn e t w o r kt e c h n i q u e i sa l s oh i g h e r M o r e o v e r t h eq u a l i t ya n dl e v e lo fi n f o r m a t i z t i o nu r g e n t l yn e e d e dt o d e v e l o Da n de n h a n c ef o rc u r r e n tc i t a t i o nf r o mt h ev i e w p o i n to fp r a c t i c e I nt h e p r e s e n tw o r k a ne x p e r i m e n t a ls t u d ya b o u td a t ap r o c e s s i n gf o rp h y s i c sc h e m i s t r y e x p e r i m e n tb yu s i n gO r i g i na n dE x c e ls o f t w a r ew a sc a r d e do u t T h er e s u l t ss h o w t h a ta p p l i c a t i o no f b o t ho ft h es o f t w a r eC a nd r a m a t i c a l l ye n h a n c et h ee f f i c i e n c i e sa n d q u a l i t yo fd a t ap r o c e s s i n gf o rs t u d e n t s I na d d i t i o n t h el e a r n i n gi n t e r e s ta n ds t u d y l e v e lo fs t u d e n th a v eb e e np r o m o t e dt h o u g ht h i se x p e r i m e n t T h eh i s t o r y o f c o u r s e r a r ef o rt h i sc o u r s ew a sr e v i e w e d B a s e do nC a m p u sN e t w o r k a n o t h e r e x p e r i m e n t a ls t u d y a b o u to p e n i n gt e a c h i n gf o rp h y s i c sc h e m i s t r ye x p e r i m e n t t h r o u g hi n f o r m a t i z a t i o nr e s o u r c ea n dn e t w o r k a s s i s t e dw a sc a r r i e do u t T h i ss t u d y a i m e dt o e x p l o r et h ew a yf o rc u l t u r i n gs t u d e n t s c o m p r e h e n s i v ee x p e r i m e n t a l a b i l i t i e sb V i n t e r a c t i v es i m u l a t i o nt e c h n o l o g y T h er e s u l ts h o w e dt h a ts t u d e n t s a b i l i t i e s i n c l u d i n gA u t o n o m o u sL e a r n i n gA b i l i t y I n q u i r yL e a r n i n gA b i l i t y a n d C r e a t i v eA b i l i t y w a sp r o m o t e da n d t h a t t h ef u n c t i o no fp h y s i c sc h e m i s t r y e x p e r i m e n tW a se n r i c h e da n d f u l lp l a y e db yi n f o r m a i z a t i o na n dn e t w o r k a s s i s t e d C O U r S e K e yw o r d s I n f o r m a t i o nT e c h n o l o g y e x p e r i m e n t a ld a t ap r o c e s s i n g T e a c h i n go f P h y s i c a lC h e m i s t r yE x p e r i m e n t C o u r s eS o f t w a r eN e t w o r k a s s i s t e dT e a c h i n g I V 四川师范大学学位论文独创性及 使用授权声明 本人声明 所呈交学位论文 是本人在导师蛊鸣指导下 独立进行研究 工作所取得的成果 除文中已经注明引用的内容外 本论文不含任何其他个人 或集体已经发表或撰写过的作品或成果 对本文的研究做出重要贡献的个人和 集体 均已在文中以明确方式标明 本人承诺 已提交的学位论文电子版与论文纸本的内容一致 如因不符而 引起的学术声誉上的损失由本人自负 本人同意所撰写学位论文的使用授权遵照学校的管理规定 学校作为申请学位的条件之一 学位论文著作权拥有者须授权所在大学拥 有学位论文的部分使用权 即 1 已获学位的研究生必须按学校规定提交印刷 版和电子版学位论文 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库供检 索 2 为教学 科研和学术交流目的 学校可以将公开的学位论文或解密后的 学位论文作为资料在图书馆 资料室等场所或在有关网络上供阅读 浏览 学位论文作者签名 导师签名 签字日期 年月日 签字日期 年月日 四川师范大学硕士学位论文 1 问题的提出与研究设计 1 1 研究背景与问题的提出 1 1 1 研究背景 信息技术的发展对全世界各行各业产生了重大影响 毫无疑问 这也给教 育提供了新的机遇和挑战 信息技术超过之前任何一种新技术给教育带来的影 响已是不争的事实 但是最好的技术如果没有与使用这种技术相适应的教学理 念与方法 它在教育环境中就毫无用处 因此我们必须对当今的教育实践过程 结合信息技术重新加以考虑 全球信息化浪潮伴随着世界性的新一轮教育改革席卷全球 信息技术重要 组成部分之一的国际互联网就是一个推动教育在未来变革的浪潮 网络技术的 发展为信息技术在教育教学中广泛应用提供了可能 比尔 盖茨在 未来之路 中说过 任何地方的人都能够上到由优秀教师教授的最好课程 在教育这个行 业里 电子的 交互的多媒体软件提供给学习和教育几乎无限的潜能 具有立 刻把信息传递给几乎每一个人的能力 戈登 德莱顿在 学习的革命 一书中预 见性的提出了信息化是未来世界学习方式和方法改变的必然趋势 信息技术发 展给教育带来深刻的革命 信息化是信息社会教育改革的主要方向 并预见性 的提出了计算机和网络技术对未来社会学习方式和学习方法的影响 l 如图 图1 1 信息社会的学习方式和学习方法示意图 信息技术在物理化学实验教学中的应用研究 2 0 世纪9 0 年代以来 教育界出现了以信息技术广泛应用为特征的发展趋 势 即教育信息化 2 信息技术为教育带来的变化之一是网络教学得到了空前 的发展 随着I n t e m e t 应用的普及 网络成为了重要的教学场所 网络教学已 成为一种重要的教学手段 与网络教学相适应的现代教育理论认为网络教学是 一种真正培养学生自主学习能力的教育模式 在这个模式下学生可以展开探究 学习 协作学习等有利于素质提高和创造能力培养的方式学习 3 4 1 与传统教学 发展的历程相比 网络教学是近几年才发展起来的新教学模式 与之相关的现 代教育理论还需要进一步完善 在网络环境下 如何利用信息技术开发网络教 学资源 设计什么样的教学模式让信息技术和教学有机融合进行教学 学生如 何利用网络资源进行主动学习 利用虚拟情境进行探究学习 教师指导性活动 的设计等方面 都值得深入研究 信息技术在教育中的应用除了表现在利用网络技术辅助教学 还表现在计 算机多媒体技术在教学中的广泛应用 在这个趋势下 教育过程中比较全面地 运用以计算机多媒体和网络通信为基础的现代信息技术 促进了教育的全面改 革 也是信息化社会对教育提出的新要求 最近十年 是全球社会都处于一个 高速变化的十年 信息时代 信息社会 知识经济 网络社会等新社会概念和 新社会现象让人目不暇接 也让人类的生活方式 对待社会的经验方式在面临 着这些变化的挑战 教育经历了或正在经历着C A I I C A I 多媒体教育以及网 络教育 进入了教育信息化的时代 信息技术在各级各类教育中应用越来越广 泛 在这个过程中 信息技术对教育的作用超过了之前教育对其寄予厚望的广 播 电视等新技术 深入到当代教育之中 我国由于国家对高等教育实施教育信息化的硬件投入较大 为信息技术在 高等教育中的应用创造了硬件条件 我国教育信息化经过近十年的发展 在国 家的高度重视下加大投入 高校网络教学的基础设施进一步完善 经过 天地 合一 的教育信息化技术的发展 超过9 5 的高校和4 万多所中小学校都建成 了自己的校园网 另外 我国的各类网络教育资源也在此过程中得到了极大的 丰富 如进行了基础教育资源库 高等教育精品课程 国家职业教育资源库和 职业教育资源建设基地的建设 以及数字图书管的建设也得到了空前重视 并 初见成效 但是 目前在高校实施教学的过程中普遍存在利用新技术来适应传 2 四川师范大学硕士学位论文 统教育的模式 在这场新技术与教育的磨合中很多问题就凸显了出来 在这种空前繁荣的景象中我国的教育信息化还存在许多问题 从信息技术 的应用来看 存在的问题主要有 以教师为中心的传统教育观念对我国教育影 响很大 普遍存在以新技术适应旧教学模式的现象 教育信息化观念还有待加 强 支持学校网络教学的理论还处在初步发展阶段 还需要进一步完善 虽然 不少商业机构面向教育开发了很多教学资源 但真正能让教师教学中灵活应用 的网络资源还比较缺乏 资源间的整合利用还有待加强等 所以 改变传统教 学观念 深入研究信息化教学相关理论 大力进行课程信息化资源建设 开展 信息化技术辅助教学研究等一系列工作是目前教育信息化的重要内容 1 1 2 由信息技术在教和学中的利用情况调查引出的问题 近年来 随着信息技术在教育中应用的逐步深入 各级教育部门和单位对 信息技术也越来越重视 其中 我国各高校都进行了大规模校园网络建设 并 且接入I n t e r n e t 促进了计算机和网络技术为主的信息技术在学科教学中具体 的 广泛的应用 但是在应用过程中因为信息化观念理解不够 在部分高校呈 现出一味重视硬件设施建设 同时部分教师的信息技术知识掌握不够 让信息 技术辅助教育教学的发展出现 有路无车 有好路无好车 没有把信息技术 真正应用到教学中来 还是 骡马比汽车实用 这种观念 传统的教学手段还 是占据绝对优势 为了适应信息化社会对教育提出的改革新要求 如何在教学 中利用信息技术 以及怎样开展基于校园网的网络教学 构建适应信息时代要 求的教学模式 开发实用的教学资源 开发网络教学系统和网络辅助教学系统 如何在课程教学中有机融合信息技术 实现教学的网络化和教育的信息化等就 成为目前高校要解决的迫切问题 绵阳师范学院 笔者所在的学校 即为此类 高校中的一个个案 为了了解绵阳师范学院教师和学生在利用信息技术辅助教学和学习中的现 状 笔者调查研究了全院2 0 个教学单位 具体调查设计如下 1 调查对象为绵阳师范学院的2 0 个教学单位 2 通过实地调研 了解本校校园网涉及的网络中心 办公室 实验室 教室以及学生宿舍等涉及的硬 软件资源情况 调查分析学校网络学习平台系 信息技术在物理化学实验教学中的应用研究 统上规划的5 0 0 门左右课程的建设情况 3 分析网络学习系统和精品课程中实验课程采用的主要教学手段和教学 资源建设情况 4 通过化学与化学工程学院和物理与电子工程学院两个学院学生座谈会 对计算机和网络在辅助实验教学中的实施情况和需求情况进行调研 5 通过调查研究 分析师生利用校园网开展计算机和网络辅助教学活动 中所取得的成绩和存在的不足 取得的主要成绩包括以下方面 1 调查研究表明在硬件条件上 从2 0 0 3 年以来学院投入了大量的资金 进行校园网建设实现了快速发展 取得了显著成绩 校园网的建设和运行 为 全校教学科研 管理和生活等方面提供了良好的I n t e r n e t 应用服务 经过几年 的建设 校园网的结构得到进一步优化 覆盖范围也由过去满足教学 办公 科研的用网需求延伸到学生宿舍区 网络运行质量得到较大幅度的提升 网络 环境更加优良 有约占二分之一的学生有自己的个人电脑 各个院系也加大了 机房的建设力度 方便学生使用计算机 2 通过2 0 0 3 年到2 0 0 8 年近5 年时间校园网已经成了师生工作和学习 不可或缺的一部分 信息化意识大大提高 对网络在教学科研和学习中的重要 性有了更进一步的认识 校园网为教学搭建了网络学习系统 大部分学院都面 向学生提供了教学材料如精品课程 双语课程等的下载 如图1 2 4 英 语在线 自主学习中心 高级萸语 闷霎蓦鬣努穹廒朋莱绕 0 I 菇统 教菇暮童壳 实验室系统 财务查询表统 仪器设备子系统 精品课程 宅霆级糖品课程 梭级双语课程 网丞鍪教学 裘统 图1 2 校园网提供的网络教学资源连接图 四J 1 师范大学硕士学位论文 3 在以化学学院为代表的理科院系中 理论课程的网络教学已经基本 展开 各课程的课件资源基本齐各 在一定程度上开始了教学手段和方法上的 变革 存在的不足主要有以下四个方面 1 目前我校教学中的师生交流还主要是面对面的传统的方式 只有少 量依靠电话 短信 Q Q E m a i l 等完成 尤其是在实验课程教学中 主要还是 依靠在实验室中师生面对面的来完成 调查表明 教学工作的绝大多数也是依靠传统方式来进行 目前师生间的 信息化交流工具主要是Q Q 电话 短信等 在对学院5 2 1 名学生的随机调查 中 只有不到3 0 的学生偶尔通过Q Q 等和老师探讨过学习 经常探讨的只有 1 0 左右 如图1 3 所示 由此 从一个侧面说明我校师生在教和学上还役有从传统教学观念中转变 过来 学生在学习中遇到的问题还是不能很好得到实时解决 信息化教学观念 距离网络辅助教学的发展要求还有一定距离 学生利用 q 等网络工具与教师交流的情况 l 经常利用Q Q 等网络I 具与救师交流学生人数和百分比 2 偶尔利用b O 等网络工具与教师交流学生人数和百分比 3 从没利用网络工具与教师交 L 过的学生人数和百分比 口l 2 口3 图1 3 师生利用信息化工具交流情况 信息技术在物理化学实验教学中的应用研究 2 目前我校的信息技术辅助教学还停留在比较基础的层面 教学资源 的信息化还有待加强 通过调查发现 我校师生在利用网络进行教学和学习主要是通过网络查找 资料 教师主要是把电子教案等教学材料放在网络教学平台上供下载 其中 学校网络教学平台系统上实验课程的网络教学资源主要包括电子教案 教学大 纲 电子教材等传统教学资源 信息化技术没有和课程有机融合 对传统的教 学模式改变 1 i 大 信息技术作为手段和工具在教学中的作用还不太明显 利用 信息技术辅助教学还需要进一步推进 3 用于辅助教学的网络教学系统利用率还非常低 网络教学的开展还 处于起步阶段 学校虽然搭建了网络教学平台系统 但真正通过网络教学平台系统来进行 辅助教学和学习的比例还非常低 也没有形成真正的网络辅助教学环境 对我 校网络教学平台系统规划的超过5 0 0 门的课程进行的统计分析表明 只占到总 数的5 0 左右的2 0 0 多门课程的网络教学资源相对齐全具备开展网络辅助教学 的基本条件 其中理论课程占据了大多数 实验课程就更少 而且实验课程所 提供的网络教学资源主要局限在教材和教案的电子化 如何开展实验课程的网 络教学还处于起步阶段 进行信息技术辅助实验课程教学的研究这个问题就凸 显出来 4 在实验课程中开展信息技术辅助教学有待加强 信息化课程资源缺乏是制约实验课程信息化建设的主要因素 通过对化学 与化学工程学院 物理与电子工程学院等理科院系学生的座谈和调查 虽然校 园网提供了网络学习平台 相关的技术业已成熟 但理科院系的实验课程教学 还是以传统教学手段为主 相关的网络教学资源还有待完善 网络教学设计和 模式等还处在探索之中 甚至部分课程只是网络教学平台上的摆设 实现以网 络为依托利用信息技术辅助实验教学还有许多问题有待解决 实验课程相比理 论课程的复杂性造成实验课程资源的开发难度较大 实验课件缺乏 总之 多 样化的实验课程资源的开发是急需要解决的主要问题 信息技术在实验教学中 还处于初步应用阶段 有待进一步深入 对实验课程而言 信息技术在教学中的应用促进了教学方式的转变 但是 6 四川师范大学硕士学位论文 这种转变还远远不能满足当前教学改革的要求 在有技术支持的条件下如何改 变传统教学观念利用网络教学系统来营造一个师生交互良好 资源丰富的虚拟 辅助实验教学环境是急需解决的问题 即不受时空限制提供自主学习资源 实 现资源高度共享 学生通过网络利用信息化课程资源进行主动学习 利用虚拟 情境进行探究学习 利用通讯工具进行协商学习和创造学习 在信息技术辅助 下有效完成实验课程的预习 复习以及教师指导性活动等问题都需要进一步研 究 总的来说 通过这个调查笔者认为目前教育信息化的进程中如何合理的 有机的把信息技术应用于实验教学 实现实验课程的教学信息化是一个值得研 究的问题 由此确立了研究的课题方向 分析制约实验课程开展信息技术辅助 教学的因素和探讨开展信息技术辅助教学的教育学 心理学理论基础 研究物 理化学实验课程教学中如何利用信息技术开发课程资源 如何利用信息化资源 开展网络教学以丰富物理化学实验教学的手段 即如何利用计算机技术和网络 技术在现有的基础上更好的开展物理化学实验教学 实现实验课程教学理念和 教学模式的突破 为实验课程的信息化和网络化寻找一条简便可行和实用的路 径 1 2 研究设计 1 2 1 研究的目标及内容 网络化 信息化是高校教育教学改革的必然目标 从学生学习方面来看 众所周知 大学课程教学过程中因为课时限制 学 生很多问题课堂上得不到及时有效解决 课后也得不到教师及时帮助 使学生 的学习兴趣和效率不高 让学生感觉学习任务繁重 造成学业困难 所以学生 希望除课堂教学外的其他途径进行学习 目前师生都把目光投向了信息技术 希望能够通过网络建立一个课程学习辅助平台 能够有一个可以进行个性化学 习的网络教学环境 希望教师能够在网络平台上提供更多的有效的学习资源 尤其对于实验课程 希望通过网络教学平台突破实验室对对实验的预习学习 巩固练习在时间和空间上的限制 从教师教学方面来看 近年来 我国高等教育迅猛发展 高校规模成倍扩 7 信息技术在物理化学实验教学中的应用研究 张 我国高校招生人数从1 9 9 0 年的6 0 8 9 万增加到2 0 0 8 年的5 9 9 万 1 0 年扩 大了1 0 倍 这种大规模扩张 高校教育质量问题就成为我国发展教育关注的主 要问题 随着高等教育迅速发展 学生人数大大增加 教师的教学任务日益繁 重 通过有限的课堂教学教师只能完成教学大纲规定的基本教学任务 无法进 行个别指导以及组织学生进行分组协作学习和探究学习 使得现在满堂灌式的 教学方法不仅没有改观 反而在一些方面进一步强化了 老师和学生之间缺乏 足够的交流 教师无法及时解决课堂教学后学生遇到的问题 所以教师希望通 过信息技术能够给教学手段和方式带来新的突破 能够实现和学生的及时交互 由课堂单纯讲授式向以提高学生独立思考能力 教与学互动转变 通过对我校师生信息技术辅助教学的需求分析 表明基于校园网网络教学 平台实现对传统教学模式的突破 建立交互的虚拟学习环境 实现教学信息化 这一需求十分明显 特别是实验课程的教学中 师生都非常期望通过利用信息 技术来突破传统手段和方式的限制 进一步提高实验教学质量 培养出具有创 新能力适应信息化社会的学生 由此可以看出 网络化是信息技术辅助教学发 展的主要趋势之一 由此 希望通过对我校网络教学和教学信息化发展过程中利用计算机和网 络辅助教学的情况分析 了解我校发展信息技术实验教学中存在的不足 探讨 应该怎样应对和适应信息时代对高等教育教学改革提出的新要求 什么样的教 学才是符合教学规律和时代要求的教学 怎样开发实验课程网络教学信息化资 源 通过哪些必要的方式方法构建网络辅助教学系统 如何让信息技术与实践 类课程进行有机的融合 总的设想是 基于高校校园网 以物理化学实验课程 如何与信息技术融合为例子来探索信息化背景下实验课程信息技术辅助教学的 方式和方法 突破传统的实验教学方法和教学手段 提高教学质量 让教学逐 步适应信息化社会提出的要求 1 研究目标 以物理化学实验课程为对象 依据现代教育教学理论开发物理化学实验课 程信息化教学资源 探索物理化学实验信息技术辅助教学的方式方法 展开利 用信息技术辅助实验课程教学 为实验课程探索一条利用信息技术辅助教学的 模式 寻求开展信息技术辅助实验教学的方法 具体包括以下方面 8 四川师范大学硕士学位论文 通过分析支持网络教学的现代教育学和心理学理论 探讨利用信息技术 辅助教学教学的理论依据 D 通过研究信息技术在物理化学实验教学中的各种用途 探索开发不同类 型 有益于教学的物理化学实验课程资源 为高校其他课程开发资源提供参照 包括计算机技术在物理化学实验教学中有哪些用途 什么类型的网络教学资源 是有益于学生进行课程的学习 现在可供利用来开发网络教学资源的工具有哪 些等等 D 通过物理化学实验课程中网络教学的实践 探讨不同阶段计算机和网络 辅助物理化学实验教学的异同 寻求计算机和网络辅助实验课程教学的趋势 为高校的课程改革中进行教育信息化发展提供一些思路 2 研究的具体内容 研究信息技术辅助教学的理论依据 D 研究信息技术在物理化学实验教学中具体应用 开发不同类型课程信息 化教学资源 突破传统物理化学实验的教学内容形式 主要有 研究计算机技 术在实验数据处理中的应用 计算机多媒体技术在物理化学实验课件开发上的 应用 网络技术支持下的虚拟物理化学实验课程辅助教学的开展等 对比分析物理化学实验课程传统教学与网络辅助教学之间差异和不同 阶段课件的发展变化 探索信息化条件下物理化学实验教学方法 不同种类信 息化资源和手段在不同教学阶段的应用 突破传统物理化学实验教学手段和模 式 D 进行物理化学实验网络教学实践研究 探讨计算机和网络辅助教学对传 统实验教学方式的影响和利用信息技术辅助教学对教学质量的利弊 综上所述 本课题拟解决的关键问题有两个 第一个问题是 有什么作 用 即搞清楚实践教学需要还是不需要信息技术 如果需要那么实验教学中 需要信息技术来完成哪些工作 第二个问题是 如何利用 即如何把信息技 术应用来开发物理化学网络教学资源 1 2 2 研究步骤 本论文的研究过程可以分为前期 中期和后期三个阶段 具体研究步骤如 9 信息技术在物理化学实验教学中的应用研究 图1 4 所示 刖 期 调查绵阳师范学院网络教学开展的总体情况 指 出取得的成绩和存在的不足 得到实验课程必须 加强网络辅助教学的研究 确立以物理化学实验 课程为开展信息技术助教学研究对象 必须沿着 助实践课 当代教育 研究信息技术在物理化学实验课程中的用途 进 行物理化学实验信息化教学资源的开发 依招碰搦舞笋降打限缈陧化学黼副勿隔鹳蟛哮实 践探究危刨勿际射岿魏教辫愀 通过实践应用 分析物理化学实验课程开展信息 化教学的优势 为实践课程开展信息技术辅助教 学提供借鉴 对本研究进行反思和展望 图1 4 本论文研究步骤 1 2 3 研究方法 本论文综合采用了文献法 调查法 分析法 开发研究法 数据分析法 具体应用过程如下 1 搜集资料的方法一文献法和调查法 采用文献法和调查法 通过广泛收集相关资料 了解国内外物理化学实验 网络教学研究现状 调查总结绵阳师范学院师生利用信息技术辅助教学和学习 l O 中 期 研 究二后期研究 四川师范大学硕士学位论文 的现状 以此形成自己对绵阳师范学院教学现状的整体把握 2 理论研究的方法一文献法 采用文献法 通过对他人已经出版的书和己经发表的相关论文的整理和学 习 总结出网络教学的理论依据 3 综合设计的方法一分析法 采用分析法 将搜集所得的材料进行全面综合分析整理 在分析国内外现 有网络辅助学习适用性和有效性的基础上对其进行取舍 并结合本校实际情况 依据相关理论基础 探索适合物理化学实验课程的信息化教学模式 4 开发实践的方法一开发研究法 采用开发研究法 根据设计结果 选择适当开发环境和技术进行物理化学 实验开展网络教学所需资源的开发 1 3 研究的意义 把信息技术引入教学和学习 通过利用信息技术开展理论课程教学目前在 技术和方法上都己经成熟 其发展态势更是迅猛 但信息技术辅助下进行的实 验教学 尤其是在高校实践课程教学尚未得到普遍和深入的应用 近些年 教 学人员通过改变传统实验教学方式 运用网络技术构建网络虚拟实验环境 5 8 这样使一些实验现象能够通过计算机多媒体的模拟 实验教学能够在虚拟教学 环境中进行 学习者不必担心缺乏实验条件 也不必为实验学习到处奔波 这 对现代化教育具有十分重要的意义 在此背景下 以网络为场所开展计算机辅 助实验课程教学成为高校教学改革的重点研究课题 如何开展实验课程的网络 辅助教学用以弥补当前实验课程教学的不足就成了一个迫切的问题 本课题以 开展物理化学实验课程的网络辅助教学研究为切入点 探究信息技术在实验教 学中的应用和开展网络教学的手段 途径和方法 为了适应信息化社会发展的 对人才培养提出的要求 为了探索高等院校课程利用信息化资源的方法和途径 为了促进学校教学改革的深化 以本研究课题为契机确立了以物理化学实验为 研究对象 探究开展高校实验课程信息技术辅助教学的方式和方法 为什么选择物理化学实验课程为研究对象 这是因为 物理化学实验与无机化学实验 分析化学实验和有机化学实验 信息技术在物理化学实验教学中的应用研究 等实验课一样都是基础化学实验课 物理化学实验综合了无机化学 有机化学 以及分析化学实验所需的基础知识和基本研究方法 所以它对培养学生的基本 实验技能 分析解决问题的能力和独立从事科研工作的能力等方面更显示出它 的重要作用 其次 教育部规定 物理化学实验单独设课 它在化学 化工或化学师范 粪专 I k 本科学生实验技能的培养上起着重要的作用 但是长期以来 物理化学 实验形成了一整套比较呆板的教学模式 这已经跟不上新时期对人才培养的需 要 物理化学实验课在大学三年级开设 通常实验课程的进度都先于理论课程 学生在预习学习中对实验原理的理解存在障碍 实验涉及的仪器操作复杂 仪 器台件数有限等原因让学生无法进行有效的预习和复习 实验数据处理复杂 工作量大 学生完成实验报告效率低下 因此物理化学实验教学改革对提高教 学质量 对探索实践技能型课程的教学改革具有重要意义 这也是本论文选择 物理化学实验教学改革作为研究内容的一个重要原因 近年来 随着科技的发展和时代对人才的要求 物理化学实验教学的重要 性已经逐步为人们所认识 各个学校都加大了对实验室条件和实验仪器设备的 投入 对物理化学实验教学也做出了改进 但是仍然没有能够从根本上扭转物 理化学实验教学的现状 为了适应信息社会对高校课程改革提出的要求 物理 化学实验必须进行改革 改革的方向主要包括以下三方面 1 突破传统的实验教学思想和实验教学手段 提倡通过信息技术辅助实 验课程的学习 建国以来 物理化学实验课程体系经过不断的锤炼 积累了一整套成熟的 经验 为我国的人才培养做出了不可磨灭的贡献 但是 传统观念过于强调理 论对实验的指导作用 把物理化学实验教学仅仅看作完成物理化学课堂理论教 学的辅助手段 狭隘地把物化实验教学局限于验证某些物化理论等 在提倡创 新的社会环境影响下 师范类或理工科学校毕业生是否具有独立工作能力 是 否具有分析问题和解决问题的能力 是社会衡量毕业生优劣的主要标准 也是 用人单位选择人才的重要标准 实验教学在对学生能力培养方面 起着理论教 学不可替代的作用 这种重理论 轻实验的旧的物理化学实验教学思想和教学 观念明显已经落后于形势的发展 势必会对人才的培养造成影响 所以在物理 1 2 四川师范大学硕士学位论文 化学实验课程教学中必须突破传统教学手段 利用当今高校高度发达的网络开 展网络教学 利用信息技术弥补传统实验教学手段的不足 9 l0 1 2 利用丰富的信息化资源来改善传统物理化学实验课程教学中资源单一 的状况 传统实验教学中的教学资源主要包括教材和有限的实验室开放时间 实验 课程普遍在教学过程中因为受到实验室条件和开设实验时间的限制 学生仅仅 靠教材进行预习成了一种形式 达不到预期的教学要求 因为物理化学实验中 涉及到的仪器设备很多 而且由于仪器设备的型号又和教材上的不完全一致 造成学生从教材上了解的和实验室的有差异 根据教材上对仪器简单的介绍 学生甚至想象不出仪器的样子 所以根本达不到预习的目的 在实验过程中由 于学时的限制 学生在实验室中的时间也是有限的 学生可能当时根据教师的 讲解完成了实验 但对仪器的操作和实验要领的掌握肯定无法达到熟练的掌握 由于没有条件进行实验的复习 学生普遍都是做完一个实验丢掉一个 利用计 算机多媒体技术和网络技术开发各种具备声 形 色的多媒体网络课件 建立 辅助学习网络课程 提供丰富的软件工具等多种资源辅助实验教学成了一种必 然的发展潮流 1 1 J 3 利用信息技术辅助实验教学 探索以学生为主体的教学模式 大力开 展探究学习 协作学习和自主学习 培养学生的创新能力 物理化学实验一般采用 实验教材 老师讲解 学生操作 的教学模式 学生在进行正式实验之前 先看教材进行预习 然后由实验指导老师对实验进 行讲解 学生再做实验 学生按照教材和教师的要求 使用规定的仪器完成规 定的实验内容 然后按照规定的格式完成实验报告 这种单一的实验教学模式 不仅影响了学生参与实验的兴趣 对学生创新能力的培养也是极为不利 学生 没有充分的时间去独立思考 没有尝试的机会 对实验感到枯燥乏味 学生的 创新思维得不到训练 学生的主动性得不到充分的挖掘和发挥 不利于学生个 性的培养 总之 物理化学实验成了所有基础实验中最困难的实验 为了改变 这种状况 必须借助于新技术对我们传统的教学模式进行改革 改变传统的教 学策略 大力加强网络环境下的自主学习和协作学习或利用信息化资源进行自 主学习和协作学习 激发学生学习兴趣和提高教学质量 1 3 信息技术在物理化学实验教学中的应用研究 根据物理化学实验课程开设目的和课程特点 在整个研究过程和教学过程 中确立了对通过信息技术辅助教学提高实验教学质量为根本出发点 通过物理 化学实验信息化教学手段的应用和课程资源的开发研究 探索信息化课程资源 开发的方法和计算机网络技术在物理化学实验课程中应用的途径 通过对物理 化学实验信息技术辅助教学的实践研究 对信息化背景下的高校课程网络化教 学模式和教学手段进行探索 这对高校教育信息化发展会起到一定的促进作用 探寻教育改革的新方向 1 4 四川师范大学硕士学位论文 2 信息技术辅助教学的理论依据 学生在信息技术环境下的学习心理明显有别于传统学习环境下的心理 l 2 在教学中使用信息技术就必须深入了解这种认知过程的新变化 因而 当代教 学和学习理论也在随着信息技术在教学和学习中的不断深入应用而发展 同任何理论都有一个发生 发展的过程一样支持C A I 的教学 心理学理论 也有一个发生 发展的过程 早期 计算机辅助教学主要理论依据是程序教学 并随着程序教学的发展而发展 7 0 年代 C A I 的发展进入了一个新的阶段 在 研究中不同身份的工作人员从不同的角度对C A I 进行研究 并不断地吸收教育 心理学的新成果 最主要的理论就是认知学习理论和建构主义学习理论 l 引 随 着对学习动机 知识获取 教学策略等不同方面进行不同程度的研究 使C A I 的理论向多元化方向发展 2 1 行为主义学习理论 早期的C A I 依据的心理学理论主要是行为主义学习理论 代表人物是桑 代克 巴甫洛夫 斯金纳等人