对计算机辅助化学教学的几点思考和认识
着资金与设备短缺的情况,很难能对计算机辅助化学教学进行深入的研究与开发。
2. 研究与编制力量分散,队伍不整齐。尤其是对计算机辅助化学教学的研究缺乏整体的设想与规划,CAI课件很难有质上的突破,对CAI的功能研究与开发得不够。
3. 在突破教学难点上还缺乏好的CAI课件。在CAI化繁为简、化虚为实、变乱为明、化难为易的功能方面开发得远远不够。
4. 在加大教学密度上研究得还不够。利用计算机多媒体技术可以做到高密度的知识传授,大信息量的优化处理,能大大提高课堂效率。从目前已知的CAI课件看,在这方面的研究工作应该加强。
5. 对优化教学过程、反馈教学成果的研究还不深入。从目前情况看,在进行计算机软件研制和教学实践时,尚不能把握坚持整体观点、重视多样化、贯彻综合观点、力争最优化的方法论原理。
在当前课程教材改革不断走向深入,由应试教育向素质教育转轨的背景下,应该采取措施向课堂45分钟要效率,加强计算机辅助化学教学的研究,在中学化学教学中,发挥CAI的模拟功能、多媒体结合功能、个别辅导功能,以学生为主体、教师为主导、计算机为辅助手段开展教学活动。在中学化学教学研究中,也应该进行CAI的专题研究,在一定范围内,开展CAI课件的开发与协作,多出精品。建议政府或教育行政部门出面,做好统筹协调工作,减少目前个体作坊式的低水平、无序的软件开发状况,同时也可以避免由于重复劳动而造成的浪费。各级教育行政部门和学会在协调、引导的基础上,在人力、物力上对计算机辅助化学教学研究工作要给予支持,加强经验交流,做好推广鳌Ｕ庋?就会促进我国计算机辅助化学教学的深入开展。
三、开展计算机辅助化学教学应注意的一些问题
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针对我国的现状,要开展计算机辅助化学教学必须具备一定的条件。笔者认为,主要应注意以下四个方面：一是硬件建设,二是软件设计与配置,三是技术力量,四是研究信息交流网络中心。要开展好计算机辅助化学教学,就必须解决好这四个方面的问题。
1. 要解决好教育手段现代化的要求与当前设备落后、资金短缺的矛盾
在课堂教学中要使用多媒体技术,就需要有硬件和软件的支持。多媒体软件对硬件的要求较高,设备等需要较大的投资。而目前我国的国情是教学经费不足,教学经费还主要是供给教师工资和学校的日常开支,所以开展计算机辅助化学教学也只能先在经济较为发达、教学条件较好的地区起步,然后逐步推广,同时也希望国家能加大对教育的投入,尽快实现教学手段的现代化。随着社会进步和物质条件的改善以及计算机的发展和价格的下降,硬件建设问题的解决对学校或是个人来说,也会变得相对较为容易一些。
2. 要解决好计算机辅助化学教学中的“辅什么”和“怎么辅”的问题
进行计算机辅助化学教学的研究,首先要明确其地位是“辅助”而不是“代替”,不要以计算机辅助化学教学来盲目地、一律地代替其他教学手段和方法。
目前开展计算机辅助化学教学面临的严重问题是软件建设跟不上硬件建设的速度。这主要是因为化学中的微观世界难以完整体现,化学反应与化学实验的复杂性很难用传统的二维动画来模拟,况且好的CAI课件的设计与制作需要较高的资金投入,因而化学CAI课件的编制相对来说又要难于其他学科。这样,在人力、物力资源有限的前提下,为充分利用这些资源,开展好计算机辅助化学教学,以使多媒体教学软件提供的素材适应教师的课堂教学设计,在设计制作CAI课件时就要考虑辅助教师什么教学内容的“辅什么”和怎样辅助教师完成这些教学内容的“怎样辅”问题。
化学CAI课件在课堂上不能替代教师,而是辅助教师进行教学,因此,就不能将化学CAI课件设计编制成课本教材的翻版。就化学学科而言,化学的概念与原理抽象程度较高,物质的微观结构既看不见,又摸不着,单靠语言和文字的描述,很难能在学生的大脑中留下深刻的印象；同时有些有毒、有危险的化学药品与化学实验以及常规方法难于实现的化学反应也无法在课堂上向学生演示。因此,从“辅什么”的角度而言,化学CAI 课件的内容对象应为用其他教学方法或手段进行时效果不理想或难于实现的教学问题,如化学反应历程的模拟,原子和分子等微观粒子的运动,电子的空间运动与s、p、d电子云轨道的形状和空间伸展方向,分子结构,晶体结构,离子化合物与共价化合物的形成过程,物质的溶解过程,原电池的形成,有危险的化学实验,不易观察的化学实验,易造成环境污染而学生又必须知道的一些化学实验,用普通方法不易操作和实现的化学实验,现代化科研设备与工艺流水线……。诸如此类的知识与内容都是化学CAI 课件的表现素材,这些内容如果能设计编制成质量较高的化学CAI 课件,将会使化学课堂教学效率大大提高,会有助于学生把化学中抽象的东西形象化、动态化,使化学教学过程具有更强的教育性、直观性和活泼性。对于“怎样辅”问题,则要求化学CAI 课件必须具有可编辑功能,教师可以根据自己的教学经验和需要进行选用和编辑,可以将其随意拆分和组合，以使制作出的课件符合自己的课堂设计需要,使化学CAI 课件的课程内容有机地成为教师所设计的课堂教学的一个重要组成部分。
开发化学CAI 课件费时耗资。因此在设计编制化学CAI 课件时,还应该注意以下几个问题：
(1) 要注意化学学科知识内容的科学性与可接受性；
(2) 要选取教材的重点与难点；
(3) 要注意符合学习者的认知规律,加强直观性与发展学生思维相结合；
(4) 不能用模拟实验代替学生实验,可以通过CAI课件解决局部放大模拟或微观变化宏观展现问题；
(5) 渗透部分教学录像的内容(即好的教学录像VCD化),避免花费很多时间和资金放在制作动画内容方面；
(6) 化学CAI 课件应具有较强的交互性、较友好的界面,并具有可编辑功能；
(7) 课件设计与编制要有明确的指导思想和理论基础,要坚持高标准,处理好总体构思与具体设计的关系。
3. 建立一支合格的编制人员队伍和对教师进行操作训练
要编制出大量好的化学CAI 课件,一定要有一支稳定的高质量的编制人员队伍,这支队伍的建立需要有关教育行政部门和计算机专业人员的共同努力。应努力做到开发与应用并行、专职与兼职并重、教学人员与研制人员并用,形成一个相对稳定的CAI开发、研制、应用的系统。
要使多媒体在教育上发挥更大的作用,要发展学校的CAI和CMI,必须加强计算机知识的培训和计算机人才的培养,使教师特别是青年教师都懂得计算机的基础知识,了解CAI课件的使用,掌握计算机操作方面的基本技术,这样才能把多媒体用于教育教学工作中,也才能与编制人员更好地交流,提出对CAI课件的开发需求。同时,要注意培养懂得化学学科专业知识的计算机骨干力量,能够更多更好地掌握CAI课件开发的技术,努力设计出能把教学工作的需要最佳地表现出来的实用软件。
4. 建立一个各市、省乃至全国的研究信息交流网络中心
从目前全国的情况看,各地开展计算机辅助化学教学程度各不相同。有些地区、学校硬件建设已基本配套,但缺少适当的软件,因此设备利用率不高。还有些相当数量的地区和学校对化学CAI课件的研究工作相互重复或相近,缺少彼此间的交流与联合,造成在很大程度上的人员与资金的浪费。为了能协调好各地、学校对化学CAI课件的研究与制作,有必要建立起一个市级、省级乃至全国的计算机辅助化学教学研究信息交流网络中心,定期交流与探讨对计算机辅助化学教学的研究成果和实践经验,在我国现阶段教育资金相对缺乏的条件下,集中人力与才力,开展化学CAI课件的研究、开发与协作,推动多媒体在课堂教学中发挥更大的作用。
计算机是现代科学技术的基础和核心。人类已经进行了计算机时代、信息高速公路时代,近三十年来世界科学技术90%以上的发现、发展都与计算机技术紧密相连。把计算机引入课堂教学、引进家庭辅导、作为现代化教学技术的重要组成部分不仅有利于加强教学的时代性、竞争性和开拓性,有利于面对新时代的挑战,而且也有助于学生在学习过程中形成新思想、新观念、新方法,对他们今后成为高素质的化学人才有着重要的积极作用。计算机与基础教育的结合是世界范围内教育改革的一大趋势,我们应该进一步加强对计算机辅助化学教学的研究,促进我国计算机辅助化学教学
2. 研究与编制力量分散,队伍不整齐。尤其是对计算机辅助化学教学的研究缺乏整体的设想与规划,CAI课件很难有质上的突破,对CAI的功能研究与开发得不够。
3. 在突破教学难点上还缺乏好的CAI课件。在CAI化繁为简、化虚为实、变乱为明、化难为易的功能方面开发得远远不够。
4. 在加大教学密度上研究得还不够。利用计算机多媒体技术可以做到高密度的知识传授,大信息量的优化处理,能大大提高课堂效率。从目前已知的CAI课件看,在这方面的研究工作应该加强。
5. 对优化教学过程、反馈教学成果的研究还不深入。从目前情况看,在进行计算机软件研制和教学实践时,尚不能把握坚持整体观点、重视多样化、贯彻综合观点、力争最优化的方法论原理。
在当前课程教材改革不断走向深入,由应试教育向素质教育转轨的背景下,应该采取措施向课堂45分钟要效率,加强计算机辅助化学教学的研究,在中学化学教学中,发挥CAI的模拟功能、多媒体结合功能、个别辅导功能,以学生为主体、教师为主导、计算机为辅助手段开展教学活动。在中学化学教学研究中,也应该进行CAI的专题研究,在一定范围内,开展CAI课件的开发与协作,多出精品。建议政府或教育行政部门出面,做好统筹协调工作,减少目前个体作坊式的低水平、无序的软件开发状况,同时也可以避免由于重复劳动而造成的浪费。各级教育行政部门和学会在协调、引导的基础上,在人力、物力上对计算机辅助化学教学研究工作要给予支持,加强经验交流,做好推广鳌Ｕ庋?就会促进我国计算机辅助化学教学的深入开展。
三、开展计算机辅助化学教学应注意的一些问题
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针对我国的现状,要开展计算机辅助化学教学必须具备一定的条件。笔者认为,主要应注意以下四个方面：一是硬件建设,二是软件设计与配置,三是技术力量,四是研究信息交流网络中心。要开展好计算机辅助化学教学,就必须解决好这四个方面的问题。
1. 要解决好教育手段现代化的要求与当前设备落后、资金短缺的矛盾
在课堂教学中要使用多媒体技术,就需要有硬件和软件的支持。多媒体软件对硬件的要求较高,设备等需要较大的投资。而目前我国的国情是教学经费不足,教学经费还主要是供给教师工资和学校的日常开支,所以开展计算机辅助化学教学也只能先在经济较为发达、教学条件较好的地区起步,然后逐步推广,同时也希望国家能加大对教育的投入,尽快实现教学手段的现代化。随着社会进步和物质条件的改善以及计算机的发展和价格的下降,硬件建设问题的解决对学校或是个人来说,也会变得相对较为容易一些。
2. 要解决好计算机辅助化学教学中的“辅什么”和“怎么辅”的问题
进行计算机辅助化学教学的研究,首先要明确其地位是“辅助”而不是“代替”,不要以计算机辅助化学教学来盲目地、一律地代替其他教学手段和方法。
目前开展计算机辅助化学教学面临的严重问题是软件建设跟不上硬件建设的速度。这主要是因为化学中的微观世界难以完整体现,化学反应与化学实验的复杂性很难用传统的二维动画来模拟,况且好的CAI课件的设计与制作需要较高的资金投入,因而化学CAI课件的编制相对来说又要难于其他学科。这样,在人力、物力资源有限的前提下,为充分利用这些资源,开展好计算机辅助化学教学,以使多媒体教学软件提供的素材适应教师的课堂教学设计,在设计制作CAI课件时就要考虑辅助教师什么教学内容的“辅什么”和怎样辅助教师完成这些教学内容的“怎样辅”问题。
化学CAI课件在课堂上不能替代教师,而是辅助教师进行教学,因此,就不能将化学CAI课件设计编制成课本教材的翻版。就化学学科而言,化学的概念与原理抽象程度较高,物质的微观结构既看不见,又摸不着,单靠语言和文字的描述,很难能在学生的大脑中留下深刻的印象；同时有些有毒、有危险的化学药品与化学实验以及常规方法难于实现的化学反应也无法在课堂上向学生演示。因此,从“辅什么”的角度而言,化学CAI 课件的内容对象应为用其他教学方法或手段进行时效果不理想或难于实现的教学问题,如化学反应历程的模拟,原子和分子等微观粒子的运动,电子的空间运动与s、p、d电子云轨道的形状和空间伸展方向,分子结构,晶体结构,离子化合物与共价化合物的形成过程,物质的溶解过程,原电池的形成,有危险的化学实验,不易观察的化学实验,易造成环境污染而学生又必须知道的一些化学实验,用普通方法不易操作和实现的化学实验,现代化科研设备与工艺流水线……。诸如此类的知识与内容都是化学CAI 课件的表现素材,这些内容如果能设计编制成质量较高的化学CAI 课件,将会使化学课堂教学效率大大提高,会有助于学生把化学中抽象的东西形象化、动态化,使化学教学过程具有更强的教育性、直观性和活泼性。对于“怎样辅”问题,则要求化学CAI 课件必须具有可编辑功能,教师可以根据自己的教学经验和需要进行选用和编辑,可以将其随意拆分和组合，以使制作出的课件符合自己的课堂设计需要,使化学CAI 课件的课程内容有机地成为教师所设计的课堂教学的一个重要组成部分。
开发化学CAI 课件费时耗资。因此在设计编制化学CAI 课件时,还应该注意以下几个问题：
(1) 要注意化学学科知识内容的科学性与可接受性；
(2) 要选取教材的重点与难点；
(3) 要注意符合学习者的认知规律,加强直观性与发展学生思维相结合；
(4) 不能用模拟实验代替学生实验,可以通过CAI课件解决局部放大模拟或微观变化宏观展现问题；
(5) 渗透部分教学录像的内容(即好的教学录像VCD化),避免花费很多时间和资金放在制作动画内容方面；
(6) 化学CAI 课件应具有较强的交互性、较友好的界面,并具有可编辑功能；
(7) 课件设计与编制要有明确的指导思想和理论基础,要坚持高标准,处理好总体构思与具体设计的关系。
3. 建立一支合格的编制人员队伍和对教师进行操作训练
要编制出大量好的化学CAI 课件,一定要有一支稳定的高质量的编制人员队伍,这支队伍的建立需要有关教育行政部门和计算机专业人员的共同努力。应努力做到开发与应用并行、专职与兼职并重、教学人员与研制人员并用,形成一个相对稳定的CAI开发、研制、应用的系统。
要使多媒体在教育上发挥更大的作用,要发展学校的CAI和CMI,必须加强计算机知识的培训和计算机人才的培养,使教师特别是青年教师都懂得计算机的基础知识,了解CAI课件的使用,掌握计算机操作方面的基本技术,这样才能把多媒体用于教育教学工作中,也才能与编制人员更好地交流,提出对CAI课件的开发需求。同时,要注意培养懂得化学学科专业知识的计算机骨干力量,能够更多更好地掌握CAI课件开发的技术,努力设计出能把教学工作的需要最佳地表现出来的实用软件。
4. 建立一个各市、省乃至全国的研究信息交流网络中心
从目前全国的情况看,各地开展计算机辅助化学教学程度各不相同。有些地区、学校硬件建设已基本配套,但缺少适当的软件,因此设备利用率不高。还有些相当数量的地区和学校对化学CAI课件的研究工作相互重复或相近,缺少彼此间的交流与联合,造成在很大程度上的人员与资金的浪费。为了能协调好各地、学校对化学CAI课件的研究与制作,有必要建立起一个市级、省级乃至全国的计算机辅助化学教学研究信息交流网络中心,定期交流与探讨对计算机辅助化学教学的研究成果和实践经验,在我国现阶段教育资金相对缺乏的条件下,集中人力与才力,开展化学CAI课件的研究、开发与协作,推动多媒体在课堂教学中发挥更大的作用。
计算机是现代科学技术的基础和核心。人类已经进行了计算机时代、信息高速公路时代,近三十年来世界科学技术90%以上的发现、发展都与计算机技术紧密相连。把计算机引入课堂教学、引进家庭辅导、作为现代化教学技术的重要组成部分不仅有利于加强教学的时代性、竞争性和开拓性,有利于面对新时代的挑战,而且也有助于学生在学习过程中形成新思想、新观念、新方法,对他们今后成为高素质的化学人才有着重要的积极作用。计算机与基础教育的结合是世界范围内教育改革的一大趋势,我们应该进一步加强对计算机辅助化学教学的研究,促进我国计算机辅助化学教学
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