新形势下信息技术与中学实验教学的有效整合

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　　摘要:如何将信息技术与中学实验教学整合是近一段时期以来教育界的热点话题。信息技术与实验教学整合的主要任务就是以信息技术为支撑的实验教学新模式的探索,寻求现实的可操作性的途径和方案,促进技术优势转化为教学效益,推进信息技术在实验教学过程中的效用,以适应教育信息化的要求。
　　关键词:信息技术 实验教学 整合
　　
　　信息技术在教育领域的普及渗透,使我国教育领域发生着日新月异的变化,使教育信息化迅速明显加快。实验教学作为实践能力培养的重要手段,也随着信息技术的迅猛发展,信息化含量大大增强了。由局域网、计算机终端、计算机辅助教学系统及多媒体技术组成的计算机“实验教室”,正在受到越来越多的学校领导和教师的青睐。信息技术与实验教学的整合可以弥补传统教学仪器的不足,形成新一代智能化实验教学仪器。本文探讨的重点正是新形势下信息技术与实验教学的有效整合。
　　
　　一、网络技术支持下的小组协作实验学习模式探究
　　
　　基于网络的协作学习是指利用计算机网络,由二名或多名学生针对同一学习内容彼此交流与合作,以达到对教学内容比较深刻理解与掌握的过程。网络为学生提供了一个学习的空间(资源库、电子图书馆、虚拟大学)。基于网络的协作学习是一种不受时间约束的学习,学生在学习过程中,随时都可以获得在线帮助和学习资源。互联网使任何一个具备上网条件的学习者可以在任何地方、任意时间根据自己的实际情况有选择地学习,这突破了传统的学校教育的时空界限,使得学习、交流、合作在更广阔的空间进行。
　　网络教学模式以学生为中心,学习的合作性增强。在传统的面对面教学中,以教师为中心的教学模式已经深入人心,协作过程中,教师的参与、帮助、指导经常有意无意地变成领导、控制,学生的协作变成教师逻辑有序的安排,这与协作学习的宗旨相违背。而在网络环境下,它更强调学生的自主学习,通过伙伴或教师的帮助自主建构知识,因此,网络环境下学生之间的合作性更加增强。对于创造性较强且需要建立相互合作解决问题的机制时,往往采用小组合作式教学策略。例如:在学习物理实验“波意耳定律”时,可以采用学生分组研究、以探索规律的教学方式。学生分成多组,测出多组(P,V)数据,然后输入计算机,利用自己掌握的计算机技术,研究这些数据,寻找规律。这里结论已经不是教学重点,难点在于通过什么途径能够从数据中得出规律。各小组根据自己的擅长选用了不同的方式,有的小组将数据在坐标纸中描点找函数关系,这是传统的也是通常学生能想到的方法。但是有一小组发现了另一种方法,他们在网上找到一个软件,只要输入实验数据,计算机就能作出“P-V”函数曲线,再输出该曲线的函数形式。这是学生主动运用信息技术并运用计算机处理数据的能力获得的实验结果。在课程评价阶段,教师将各个小组的实验数据共享在网络上,并由各个小组的学生代表进行自我评价,然后互评,学生相互发表意见。最后的评价阶段又运用网络支持下的非正式小组座谈会进行,将学生由传统的被动接受地位变成了主动的评价者。虽然这是一节传统的物理实验课,但却很好的实现了信息技术与传统课堂实验的整合,起到了极好的效果。
　　基于网络技术的实验学习合作模式,不但有利于学生创造性思维的培养,促使小组内学习者对实验积极思考,并多方面交流,而且很大程度上培养了学生交流及表达的技能,培养了良好的人际关系。
　　
　　二、以多媒体视听技术为基础的集体实验教学模式探索
　　
　　集体教学主要是指在学校班级教学的基础上由于视听技术的引进而形成的一种教学模式。有些在实验过程中难以发现的规律,或者危险性的实验可以通过多媒体技术为支撑。如:错误将水倒入浓硫酸时的沸腾和四溅现象进行模拟;点燃未检验纯度的氢气发生爆炸进行模拟;氧气制取时试管口未向下倾斜,产生的水倒流到试管底部,使试管破裂进行模拟;氢气还原氧化铜时先加热后通氢气发生爆炸进行模拟等。通过模拟实验,不但加深学生对错误操作的认识,对他们的实际操作起了良好的指导作用,学生实际动手操作时将有显性认识,不致操作失误,而且又节约了药品,降低了仪器的损坏率。因此多媒体课件可以通过视频信息为学生展示规范、严格的操作过程,同时也可以通过课件模拟出错误操作后造成的不安全后果。再如有的因为反应速度过快稍纵即逝,有的现象模糊不易观察,有的实验因条件限制不能完成。这些疑难实验都可以通过CAI课件模拟演示,放大实验的过程。如利用视频信息演示钠与水反应的过程时,慢放、定格实验的各个现象,引导学生从多角度进行观察;还可以利用计算机动画模拟出胶体的电泳实验,引导学生观察现象思考电泳的本质;模拟出氟气、氯气、溴分别与氢气的实验,引导学生观察思考它们在反应条件和反应现象上的差别。这些模拟实验是物质性质实验的有益补充。
　　在实验课的集体教学模式中,其教学过程主要是教师以视听媒体作为辅助教学手段或传播手段,把实验的内容展示给学生,并通过相应的评价方式来检验学生的学习结果是否达到预期的目标。这种模式的优点是适合于缺乏经验的学习者,而且需要教师的解释和指导。在不适合学生操作的实验课程学习时,这显然更适合于知识的传授。
　　
　　三、以交互式课件为基础的个别化实验教学模式
　　
　　学生用课件自学,根据自己的兴趣和基础进行个别化学习、分析和总结学生与学生之间单向通信交流并可得到教师的个别指导,用习题进行在线检测,巩固和深化知识。其特点:利于学生对学习的主动参与、自主控制,使学生能根据自身学习情况制定学习进程,以获得积极的学习情感体验。
　　交互式课件的功能体现在对实验知识结构体系的把握,并能提高设计实验的能力,CAI课件交互性和容量大的特点,为建立知识之间的联系和将知识结构化和网络化提供方便,让学生在网络“实验室”中畅游,发挥各自的才能,去探索实验世界的奥秘。例如化学实验中,气体制取装置的设计和气体除杂、干燥以及尾气处理装置的设计,涉及气体的种类较多,知识面广,情况复杂,是实验教学中的难点。运用CAI课件可以有效地突破此难点。课件设计出各种模拟仪器,利用课件的交互性,要求学生通过计算机进行实验的设计。这样既简单又在有限的时间内增大了学生的思维容量,从而提高学生的实验设计能力。课件还将设计好的实验进行类比,引导学生找出它们的共同之处和各自的特点,从而得出规律,使零散的知识结构化和网络化。
　　然而,在以个别化学习的教学模式中,要求学生在实验中调动一切感知手段去观察、去思考、去实践,而这一切都必须在实际的实验中实现。而且同一个实验因实验者的不同和条件的差异,其过程及现象也不尽相同,甚至实验会失败,这对实验者是一种经验的积累,要获取亲身经历的过程,就要亲自实际动手,而这些是计算机课件无法模拟的。从这个角度而言没有一个实验能完全模拟。所以CAI课件不能完全代替实验教学,它仅仅是实验教学的补充,起着重要的辅助作用。
　　以信息技术为基础,以个别化学习为目的课件设计是实验教学是一个新的课题,它对课件设计者提出了更高的要求,这不仅要求设计者掌握过硬的信息技术,也必须了解个别化学习的课件设计原则,以达到更好的学习效果。
　　
　　四、信息技术与实验教学整合过程中,教师角色的把握
　　
　　信息技术与实验教学整合的过程使学生的主体地位得到了发挥,充分调动了学生学习的主动性,教师的角色也出现了根本性地转变,教师的“主导”地位在信息技术与实验教学整合的过程中与传统实验教学相比已发生了重大变化,由“台前”走到了“幕后”,是整个学习过程中的辅导者。教师通过参与学生的学习以及评价过程,从而帮助学习者进行协作化学习。教师在整个过程的主要任务有:向学生呈现总体教学目标以及每个实验小组的任务;辅导学生如何利用信息技术获取网络资源;指导学生如何通过网络工具与其他成员实现交互;组织学生进行在线交流,并对学生进行综合评价;观察学生在学习过程中的表现并作好相关记录;要求学生通过计算机展示成果。
　　总之,新形势下的课程改革是一项工程,也是一项任务,更是教育信息化、现代化的需要。作为实验教学,已经迎来其发展的重要历史阶段。但是,我们应该清楚的看到,在实验改革信息化浪潮中,不论是中小学硬件设施,还是教师的既有技术,以及相关配套的软件资源,都相对不足,特别是山区学校更是举步维艰,这是在新一轮教学改革中所迫切需要解决的问题。因此,信息技术与实验教学的整合是一项艰苦而重要的工作,需要全体教育工作者的共同参与,并真诚的献身于这场改革之中。我们的教育事业需要真诚的奉献者,信息技术与实验教学整合的探索,同样也不例外,我们面临的工作是任重而道远!

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