应用现代信息技术优化中学化学探究性学习的实践和研究

应用现代信息技术优化中学化学探究性学习的实践和研究

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摘要：在现代信息技术背景下，中学化学教学如何优化学生探究性学习成为当前化学教学改革的热点问题，本文分别从化学探究性学习中的提出问题、探究活动、表达交流三个主要环节上，阐述了应用现代信息技术优化学生探究性学习的教学策略以及在实践中应当注意的几个问题。

关键词：现代信息技术 化学教学 优化 探究性学习 教学策略

前言

2001年7月教育部颁布的《全日制义务教育化学课程标准（实验稿）》不仅将探究作为一种学习方式，而且将科学探究作为课程的内容标准；《国家基础教育课程改革纲要（试行）》中也明确指出：“大力推进现代信息技术在教学过程中的普遍应用，促进现代信息技术与学科课程的整合，逐步实现教学内容的呈现方式、学生的学习方式、教师的教学方式和师生的互动方式的变革，充分发挥现代信息技术的优势，为学生的学习和发展提供丰富多彩的教育环境和有力的学习工具。”显然，现代信息技术对中学化学教学改革具在重要意义，特别是对优化学生探究性学习具有重要作用。本文着重研究现代信息技术环境下，中学化学教学优化学生探究性学习的教学策略。

1现代信息技术促进学生探究性学习是时代的要求

1.1提倡学生探究性学习是科学教育改革的必然趋势

1909年，杜威就当时美国的中学教学中存在的问题进行了思考，并提出了“做中学”的口号；1957年，著名教育心理学家布鲁纳倡导“发现学习”（Discovery Learning）；教育家施瓦布则提出了“探究性学习”（Inquiry Learning）；这些教育思想当时就已经有力地促进了各国教育的发展和改革，并取得了很好的效果；近年来，在我国基础教育改革中，也明确地提出要提倡改变学生的学习方式，变接受式学习为探究性学习的教育改革；《全日制义务教育化学课程标准（实验稿）》前言部分也提出：“作为科学教育的重要组成部分，新的化学课程倡导从学生和社会发展的需要出发，发挥学科自身的优势，将科学探究作为课程改革的突破口，激发学生的主动性和创新意识，促使学生积极主动地学习，使获得化学知识和技能的过程也成为理解化学、进行科学探究、联系社会生活实际和形成科学价值观的过程。”所以说，我们要提倡学生的探究性学习，这是时代的要求，是学生发展的要求。

1.2对探究性学习的认识和理解`

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美国《国家科学教育标准》对探究给出了一个操作性定义：“探究是一种多侧面的活动：需要做观察；需要提出问题；需要查阅书刊和其他信息资源；需要设计调研方案；需要运用各种手段来搜集、分析和解读数据；需要提出答案、解释和预测；需要对所作的解释加以检验；需要把自己的看法和意思传达给别人”。我们综合其他文献的一些观点，认为探究性学习可以定义为：学生在学科领域或现实生活的情境中，通过发现问题、调查研究、动手操作、表达与交流等探究性活动，获得知识、技能和态度的学习方式，同时我们可以将探究性学习过程分成提出问题、探究活动、表达交流三个环节。

1.3应用现代信息技术优化学生化学探究性学习的主要特点

1.3.1现代信息技术能统整、优化化学教学资源

传统的化学课程资源是相对封闭、陈旧的，学习的途径是单一的、方法是固定的，缺少与学生生活实际、社会生产实际联系，缺乏与化学发展史和现代高科技发展的联系。而现代信息技术包括信息网络、多媒体教学系统以及各种各样的设计软件等，极大地丰富了学习资源，主要表现在以下几个方面：（1）超文本技术突破了传统教学内容的化学学科逻辑结构；（2）网络技术极大地丰富了化学教学信息资源；（3）多媒体技术优化了化学知识的呈现方式和教学过程。探究性学习中所必需的“信息资源提供”和“情境创设”正是需要这种开放的教学资源全方位的支持。

1.3.2现代信息技术能促进了教师教学观念的变革和优化教学过程

现代信息技术全面引入化学教学过程，使之成为学生学习、教师教学、师生互动的重要工具和手段，它将和化学教学进行有效的整合。在现代信息技术环境下，学生有更大的空间和时间可以自主地选择适合自己的学习内容，并可通过上网查询、模拟实验、交流研讨等手段解决某些化学问题，在现代信息技术的全面介入下，教师教学方式必然由讲授变为辅助，从而变成促进学生探究性学习的组织者、协助者，同时，现代信息技术使建构主义理想中的个别化学习、合作学习也能成为现实，使师生都能做到平等交流、和谐共处。这些技术的应用将有利于教师教学观念的变革和优化课堂教学过程。

2应用现代信息技术优化化学探究性学习的教学策略

2.1应用现代信息技术优化在探究性学习中提出问题

提出问题是探究性学习中的首要环节，对于诱发学生探究动机、引导学生进入主动探究状态具有重要作用。探究的问题应具有一定的挑战性、激疑性、趣味性，教师创设的问题情境应直观、生动、富有启发性，能够唤起学生发现问题的欲望和解决问题的热情，现代信息技术可在一定程度上优化提出问题的这个环节。

在平时的学习中，化学教师应有意识地指导学生通过互联网了解有关化学的社会问

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题，从中发现与课堂学习有关的内容进行探究。譬如，学生在科普网站上看到酸雨的资料时，会在学习二氧化硫性质、硫酸工业制法等化学课上提出有关问题，尤其是酸雨的成因、化学成分及化学反应原理等问题，从而产生探究的欲望。又如，《碘与人体健康－氧化还原知识的复习》的教学中，教师先给学生播放了碘与人体健康关系的录像片段，生动的画面、真实的场景和形象的模拟能给学生以强烈的视觉感受，让学生体会到研究有关碘元素化学知识的必要性。所以说现代信息技术可以方便地将视频、图片、动画、声音等媒体集成在一起，优化“问题情境”的呈现方式。

2.2应用现代信息技术优化探究性学习中的活动过程

探究活动是探究性学习中的核心环节，是学生利用各种探究手段和工具获取相关资料和数据研究解决问题的过程。在化学探究活动中，除了化学实验等以外，应用各种现代信息技术中的实用软件可以帮助学生更方便、快捷、高质量地完成某些探究性任务。

2.2.1应用网上查询有助于获取大量相关资料

学生从互联网中查找、评价、收集有关信息，譬如，研究“酸雨”、“有关汽车尾气的化学问题”等课题都可以从网上获得，学生也可以从科普类网站搜集化学史、生活中的化学常识、最新的化学科学研究进展等资料。

2.2.2应用动画模拟软件有助于解决微观物质结构问题

应用有机分子结构绘制软件（如Chemsketch），研究“同分异构现象”、“立体有机分子”等问题，使学生获得对化学微观世界的直观体验。

2.2.3应用数据处理软件有助于分析化学实验数据

利用数据处理技术分析实验数据、绘制图表解决“中和滴定”、“测量氯酸钾的溶解度曲线”等问题，做到快速、准确，学会处理数据的科学方法。

2.2.4应用化学实验软件有助于某些化学实验的研究

在学校实验室无法完成或危险性很大实验的前提下，可以参考软件中的实验录像资料，采用模拟实验、模拟工业生产过程，学生也可以通过计算机模拟的质谱仪，分析实验数据，通过模拟的扫描遂道显微镜，观察原子的存在，这使学生有可能像化学家那样进行科学研究，从而使学生获得进行科学技术活动的体验。

2.3应用现代信息技术优化学生在探究性学习中的表达和交流

表达交流是探究性学习中学生形成正确概念、得出科学结论的阶段。现代信息技术有助于学生提高化学学习效率并提高学生表达探究成果的质量。现代信息技术使交流具有更快速、灵活等特点，可以丰富传统的师生互动方式，使学生学习过程中的表达交流变得更广泛、更深入、更开放，这样有助于探究性学习的完整和有效。笔者认为主要表现在以下

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两方面

2.3.1现代信息技术作为学生表达探究成果的工具

使用Microsoft Word等文字处理软件，尤其是《超级化学助手》中集成的化学用语工具，实验仪器工具等都可以方便地书写化学方程式，绘制原子结构示意图、化学实验中的基本装置图等；使用Powerpoint完成化学学习展板，在课内外进行展示。如《苯的结构和性质》的教学中，教师让学生总结已学的有机化学知识，并鼓励使用现代信息技术进行展示。有的同学用Powerpoint制作成幻灯，并巧妙地应用了其超级链接的功能，把苯的性质和结构立体地、网状地表现出来。

2.3.2现代信息技术可作为师生、生生交流的有效工具

利用学校网络技术的BBS和电子邮件开展合作学习，实现网上交流，学生可以利用班里的计算机建立个人文件夹、建立个人主页、小集体主页，以及教研组主页。就学生或教师感兴趣的探究问题可以在网页上做更深入、广泛的交流、讨论。

3应用现代信息技术优化化学探究性学习中应注意的几个问题

3.1必须选定适宜的探究性学习内容

应用现代信息技术进行探究性学习是属于高技术含量、高成本投入、低知识密度的学习方式，对于仍以传递间接经验为主的学校课堂教学而言只是众多教学模式的一种，选定适宜的学习内容是教学设计的首要工作。探究性学习内容首先必须是基于探究的、能自然地整合各种探究工具，其中包括利用现代信息技术。此外它还必须具备下列条件：应尽量满足学生的发展需要和兴趣所在，即对学生发展是有意义的；应能反映问题的化学科学逻辑和本质，即对学科学习是基础性的；譬如，城市酸雨成因的分析和研究，学校废电池的回收和利用的化学理论与实践的研究等。

3.2必须保证探究性学习过程的科学性

探究性学习的科学性既反映在采用的方法和步骤上，反映在从事探究的科学态度方面，还反映在探究的最后成果上，这就要求教师在学生进行探究性学习的全过程中进行科学的组织与指导。教师要帮助学生采用类似专业研究人员的方法展开工作而绝不越俎代庖、粗暴地干预学生自主探索的探究进程，不片面追求所谓“唯一正确”的结果而抹煞“求真”的科学精神，要减少对学习的结果的重视，要增加对学习过程的关注。

3.3必须及时向学生提供使用现代信息技术的指导

既然现代信息技术是促进学生探究性学习的重要手段，学生对其掌握的水平就是决定探究性学习成败的重要因素之一，技术上的支持和指导是探究性学习过程中的自然组成部分，教师既可采用集体讲授、班级练习的办法向全班引入某种新技术，也可在学生需要的

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时候提供个别化的辅导。笔者在实践过程中体会到这方面的工作要循序渐进，在一个具体探究学习项目中避免出现过多的新技术，否则会导致学生有限的心理资源从探究主题分散、过多地专注于技术；要发挥高技术水平学生的优势，让学生去培养学生，同时可强化学生之间的合作学习，培养学生在合作中学习的良好品质。

4应用现代信息技术优化学生探究性学习的几个案例

4.1应用现代信息技术强化学生探究学习中自主性的一个案例

在实施高一《硫酸工业制法》的探究性学习中，笔者进行这样的处理。

第一是问题的提出阶段。上课开始，教师布置了学习任务――让学生了解硫酸工业制法的原理、制造设备、工业流程、环保等问题。

第二是探究性活动的展开阶段。每个学生一台计算机，计算机中存放了有关硫酸工业制法的文件夹，集成了各种有关文章、图片、动画，还提供了有关网站，学生可以随时上因特网查询。每个学生都可以根据自己的特点利用计算机进行自学，有的学生先浏览图片，了解硫酸工厂的情况，再进行原理、设备等问题的学习；有的学生习惯按教师引导的步骤学习，从原理入手，一个个问题解决；还有的学生更注重环保问题。而作为教师只要通过教室网络平台关注每个学生的学习情况，并对学习困难的学生进行个别指导，对学习能力强的学生提出更深入地学习要求。

第三是交流和评价阶段。35分钟后，学生通过文字处理形式呈现学习结果，并发布给教师，然后根据情况进行学生和学生之间、学生和教师之间的交流和讨论，最后作出自我评价、他人评价以及教师的评价。

这种自主探究学习模式中，现代信息技术更多地作为学生学习的工具，学生是学习的主体，教师只不过是学习资源的提供者和学生学习的辅助者、点拨者。

4.2应用现代信息技术加强学生探究性学习中的生生合作和师生合作的一个案例 在实施高二《苯和苯的结构》的探究性学习中，笔者把它分为两个阶段

第一阶段——准备阶段

教师在上课前一周，根据学生计算机水平的高低和学习情况，把学生随机分为五个组学习小组，每组设一个小组长为负责人，各组在教师的指导下，分别去完成以下几个学习任务，同时要求学生在完成自己任务的同时，请特别关注并介入其他小组的学习过程，一起研究、讨论关心的问题

第一组——去internet网上查找有关苯的发现过程，要求学生整理出苯的发现、发展史，体验得到苯的发现过程中的一些科学思维过程和理性的东西。

第二组——去实验室，在教师和实验员的指导下，验证苯的主要化学性质（定性实验），

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要求实验中注意安全和规范的操作方法，并积极大胆地提出自己改进的实验，敢于突破、敢于创新。

第三组——还是去实验室，利用已经学习的知识，利用实验手段去证明苯中可能存在的官能团，采用排除法、定量法来初步推断苯的结构（探究性实验）。要求学生用已学的知识、设计合理实验方法和步骤，讨论实验的合理性、科学性。

第四组——去计算机房，利用各种软件画出苯的各种模型、动画，注意各种模型的合理性和科学性。要求学生尽量使用现有的、合理的应用程序来完成。（以下就是学生在老师的指导下完成的苯结构的几种模型）

第五组——对前四组的研究过程和结果进

行再讨论、再处理、再整合、再研究，然后利用

Microsoft PowerPoint做成一个幻灯片，完成

本次探究性学习的研究报告。

第二阶段——讨论、课堂教学阶段

1、各组组长的汇报：各组在组员之间充分讨论的基础上，形成一个集体的报告，报告的内容要求体现——在学习过程中的体验和感受到什么？，从中学到了什么？发现了什么？同学之间的合作怎样？

2、全体学生在教师的指导和点拨下，继续讨论和研究苯的结构和性质。指导思想是，让学生去体会当年科学家的发现过程、思考过程以及科学家严禁的科学态度。在实施过程中，注意教师和学生、学生和学生之间的交流和合作，让学生的智慧在讨论中撞击出火花，在火花的绽放中学会思考、学会学习。

3、总结和整理。对学习苯的结构和性质之后，要求学生完成不但对知识的总结和整理，更要归纳和总结学习的方法以及思考问题的科学性、严谨性等。

5结束语

中学化学课堂教学的改革已经把变革学习方式、倡导探究性学习放在突出地位，我们相信现代信息技术的应用将加速这一变革的实现。

参考文献

（1）李远蓉，刘晓雪：《探究学习——化学素质教育的重要方法》，中小学教材教学（中学版）（网络版）。

（2）《外国中小学研究型多媒体教学模式述评》，/ 中国教育和科研计算机网。

（3）《基于网络的教与学若干模式探讨》，/ 《教育科学》。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/epf4.html