談CAI在化學(xué)教學(xué)中的嘗試

 近年來，我國(guó)大中學(xué)校教學(xué)，越來越多地采用了計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（CAI）這一現(xiàn)代化的教學(xué)手段，并取得了可喜的成績(jī)，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。隨著計(jì)算機(jī)的普及和軟件研制開發(fā)工作的深入發(fā)展，CAI在中學(xué)化學(xué)教學(xué)實(shí)踐中的地位將會(huì)進(jìn)一步得到提高。到底計(jì)算機(jī)能幫助中學(xué)化學(xué)教師做什么？CAI在化學(xué)教學(xué)實(shí)踐中如何合理應(yīng)用？作為一名初級(jí)中學(xué)化學(xué)教師,我在這方面進(jìn)行了以下探討與嘗試。

   一、模擬化學(xué)反應(yīng)過程

   新授課教學(xué)中，教師在描述化學(xué)反應(yīng)過程時(shí)，雖然可用語(yǔ)言進(jìn)行生動(dòng)、形象的描述，有時(shí)還借用恰如其分的比喻，但仍然很難讓學(xué)生建立化學(xué)微觀粒子破裂與重組的知識(shí)印象，即通過形象思維使學(xué)生理解和掌握所學(xué)知識(shí)。此時(shí)應(yīng)結(jié)合初中學(xué)生的思維特點(diǎn),弱化抽象思維，增強(qiáng)學(xué)生感性思維。例如，在講解初中"原子"這一節(jié)課時(shí)，重點(diǎn)是讓學(xué)生建立"在化學(xué)變化中分子可分，原子不可再分，原子是化學(xué)變化中的最小粒子"這一化學(xué)基本觀點(diǎn)。為達(dá)到這一目的，利用計(jì)算機(jī)動(dòng)畫模擬氧化汞分解的過程，學(xué)生能清楚地看到氧化汞分子破裂時(shí)，氧原子與汞原子的分離，兩個(gè)氧原子形成一個(gè)氧分子，氧分子再聚集成氧氣，許多汞原子直接聚集成了金屬汞。通過形象的模擬演示很容易使學(xué)生建立上述概念，而且筆者認(rèn)為，對(duì)于初中"氧化―還原反應(yīng)奪氧、失氧"知識(shí)的教學(xué)，運(yùn)用CAI更是不可多得的手段。

   二、模擬和放大物質(zhì)結(jié)構(gòu)

   初中化學(xué)教材中存在較多微觀物質(zhì)結(jié)構(gòu)的知識(shí)，對(duì)于這塊知識(shí)的教學(xué)，教師往往感到力不從心，學(xué)生學(xué)得也不輕松；若將 CAI引入課堂，師生皆可"減負(fù)"。例如，教師講解"核外電子排布的初步知識(shí)"時(shí)，要讓學(xué)生理解"原子核外電子是分層運(yùn)動(dòng)的"，靠教師的說教是很難達(dá)到效果的，通過多媒體教學(xué)可闖過難關(guān)。再如，講解"金剛石與石墨在物理性質(zhì)上存在較大差異的原因" 時(shí)，借助模型講解，學(xué)生難于理解同素異形現(xiàn)象,思維受到限制,此時(shí)若利用計(jì)算機(jī)的三維圖形功能，則可以輕易解決化學(xué)模型不能隨意旋轉(zhuǎn)、放置、拆裝分子結(jié)構(gòu)的問題,微觀知識(shí)"宏觀化"很有實(shí)效。

   三、模擬和放大化學(xué)實(shí)驗(yàn)

   化學(xué)實(shí)驗(yàn)是激發(fā)學(xué)生原動(dòng)力--興趣之關(guān)鍵，要達(dá)到由初學(xué)者的模仿轉(zhuǎn)化成以后的探索性實(shí)驗(yàn)這一目的，教師的演示有潛移默化的作用。學(xué)生往往只注重實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證，而不注重實(shí)驗(yàn)中的細(xì)枝末節(jié)所帶來的效應(yīng)的探究，這往往也是教師教學(xué)中始料不及又無法回避的。通過計(jì)算機(jī)的分步展示，將實(shí)驗(yàn)操作技能動(dòng)作分解、演繹，能給學(xué)生一個(gè)清晰的思維過程。例如，學(xué)生接觸的第一個(gè)比較重要的實(shí)驗(yàn)―"氧氣的制取"中，催化劑加入前后固體的變化情況、帶火星木條復(fù)燃狀況、實(shí)驗(yàn)裝置的安裝順序、實(shí)驗(yàn)步驟, 一切過程及細(xì)節(jié)通過彩色顯像屏上的模擬、放大，可徹底改變教師講解時(shí)"一人做，大家看, 中間學(xué)生站，后排同學(xué)急得團(tuán)團(tuán)轉(zhuǎn)"的局面；克服學(xué)生動(dòng)手時(shí)大錯(cuò)不犯，小錯(cuò)不斷的現(xiàn)狀, 同時(shí)也大大節(jié)省了實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、藥品和儀器。

   另外，注重CAI對(duì)不正確或不規(guī)范實(shí)驗(yàn)的模擬. 化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的一些錯(cuò)誤或不規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作，教學(xué)時(shí)只能靠教師從理論上講解錯(cuò)誤原因，以及錯(cuò)誤操作可能帶來的后果，不可能去實(shí)際演示求證，比如在用高錳酸鉀加熱制氧氣時(shí)，管口不堵疏松的棉花, 收集的氧氣呈紫紅色。為了給學(xué)生一個(gè)公正的說法，能親自在課堂上通過錯(cuò)誤操作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)誘導(dǎo)，讓學(xué)生接受的教師有幾何？大多數(shù)教師的反復(fù)嘮叨往往使得學(xué)生認(rèn)為是危言聳聽，將信將疑。用計(jì)算機(jī)的動(dòng)畫模擬這些操作，它可以將步驟分解、放慢動(dòng)作，不僅把錯(cuò)誤操作產(chǎn)生的后果演示清楚，而且通過動(dòng)畫、配音等信號(hào)刺激達(dá)到共鳴，渲染氣氛，以形成印象。教材中的下列有關(guān)錯(cuò)誤的操作都可以設(shè)置動(dòng)畫輔助而優(yōu)化教學(xué)：用排水法收集氧氣時(shí)先停止加熱，引起水倒吸導(dǎo)致試管炸裂；點(diǎn)燃沒有驗(yàn)純的氫氣造成氣體發(fā)生裝置的爆炸；稀釋濃硫酸時(shí)將水倒入濃硫酸中,液體沸騰四處飛濺；加熱盛液過多的試管及未用玻璃棒攪拌的蒸發(fā)皿，液體飛濺；給盛固體的試管加熱（管口向上傾斜或未預(yù)熱等）引起試管破裂的錯(cuò)誤操作；滴管（吸酚酞）伸入試管內(nèi)（管壁上殘留堿液）滴加時(shí)造成試劑污染（全部變紅）等。學(xué)生看到錯(cuò)誤操作的危險(xiǎn)性及不良后果，加深了理解，對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)更具有指導(dǎo)性和規(guī)范性。然而值得提醒的是，用計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)并非就取代了實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生動(dòng)手去做實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)才是終極目的。

   四、建立CAI 軟件，優(yōu)化教學(xué)結(jié)構(gòu)

   現(xiàn)在教師的教案即教學(xué)程序在課堂上是不能直接向?qū)W生展示的.但如果教師使用計(jì)算機(jī)備課，則其中的大部分內(nèi)容可以在課堂上直接展示出來,如把課堂上的主要板書、圖象、例題講解、學(xué)生練習(xí)、動(dòng)畫等課堂教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行包裝，設(shè)計(jì)成完整的程序，制成軟件，上課時(shí)就是運(yùn)行程序，上課進(jìn)程由教師控制后，便于將教師精力集中到發(fā)揮主導(dǎo)作用、啟迪學(xué)生思維上去；學(xué)生也被計(jì)算機(jī)聲音、人機(jī)對(duì)話的形式、動(dòng)靜態(tài)圖形所吸引,而保持高度集中的注意力。同時(shí)，教師根據(jù)學(xué)生反饋情況隨時(shí)調(diào)整教學(xué)進(jìn)度，適時(shí)輔導(dǎo)個(gè)別學(xué)生。這樣可以增大課堂教學(xué)容量，優(yōu)化課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)，提高課堂學(xué)習(xí)效率。由此CAI教學(xué)的功能是多重的。

   五、借助計(jì)算機(jī)建立習(xí)題庫(kù)

   為減輕教師重復(fù)勞動(dòng),解除教師因每年設(shè)計(jì)學(xué)生練習(xí)、考試題而疲于奔波"題海"之苦,教師間或教研組可齊心協(xié)力設(shè)計(jì)、篩選題目，再將精心設(shè)計(jì)的題目按課時(shí)、章節(jié)、單元、專題知識(shí)在計(jì)算機(jī)上分類建立習(xí)題庫(kù),按教學(xué)層次及學(xué)生知識(shí)層次建立難易有別的試題庫(kù)，并附有合理的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)及學(xué)生掌握情況統(tǒng)計(jì)等，使教師有"用則取，用后比"之便.當(dāng)然,習(xí)題庫(kù)與試卷庫(kù)還存在不斷取舍與補(bǔ)充的必要,目的使題庫(kù)更精要,更實(shí)用,更新穎,更具有對(duì)應(yīng)性與針對(duì)性。

盡管在涉足計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)探究時(shí), 要化精力, 費(fèi)腦筋，并非一件很輕松的工作, 但一旦建立起較實(shí)用的CAI教學(xué)網(wǎng)絡(luò),你體驗(yàn)到的將是創(chuàng)造性教學(xué)帶來的無限欣喜,會(huì)有一勞永逸之美。