黃佳琳

【摘 要】本文以中職化學(xué)中“原子結(jié)構(gòu)”的教學(xué)設(shè)計(jì)為例，探討多媒體計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（MCAI）在中職化學(xué)微觀領(lǐng)域教學(xué)中的應(yīng)用，通過(guò)實(shí)施網(wǎng)絡(luò)型教學(xué)模式、利用 Chem3D 軟件繪制3D 動(dòng)畫模擬微觀、使用教育云平臺(tái)等策略，改變學(xué)生的學(xué)習(xí)模式，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)性和探究能力，培養(yǎng)學(xué)生的合作精神和團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)。

【關(guān)鍵詞】中職化學(xué) MCAI 教育云平臺(tái) 微觀

【中圖分類號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2017）08B-0075-02

多媒體計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（Multimedia Computer-aided Instruction，MCAI），是指用計(jì)算機(jī)幫助教師進(jìn)行教學(xué)或用計(jì)算機(jī)進(jìn)行教學(xué)的廣闊領(lǐng)域，它可根據(jù)需要把文字、數(shù)據(jù)、圖像、音頻、視頻等多種教學(xué)信息綜合于一體，形成多媒體智能化的教學(xué)手段，為教學(xué)提供高效、交互、實(shí)時(shí)的操作環(huán)境和良好的服務(wù)，在教育領(lǐng)域中發(fā)揮著重大的作用。筆者在中職化學(xué)微觀領(lǐng)域教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)于化學(xué)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣不強(qiáng)，對(duì)于微觀并且抽象的事物也很難理解。而活潑好動(dòng)的他們普遍喜歡電腦操作及上網(wǎng)，對(duì)新事物探索欲很強(qiáng)。MCAI 能將靜態(tài)事物動(dòng)態(tài)化，抽象問(wèn)題形象化，能將跨越時(shí)空的事物、不易實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行“放大投影”，在教學(xué)過(guò)程中動(dòng)靜結(jié)合，圖文并茂，通過(guò)直觀的視覺(jué)刺激來(lái)幫助學(xué)生理解、認(rèn)識(shí)事物的本質(zhì)，更能激發(fā)學(xué)生興趣，而學(xué)生多種感官的同時(shí)參與可使獲得的記憶表象數(shù)量及質(zhì)量都大幅提高，抽象思維能力不斷得到訓(xùn)練，學(xué)生就能在輕松的環(huán)境下掌握重點(diǎn)、突破難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)快樂(lè)學(xué)習(xí)。可見(jiàn)，通過(guò) MCAI 介入化學(xué)課堂微觀領(lǐng)域教學(xué)，能提供最理想的教學(xué)環(huán)境，改變教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、教學(xué)方法，最終促使整個(gè)教育思想、教學(xué)理論甚至教育體制的根本變革。本文以筆者在 2013 年全國(guó)中等職業(yè)學(xué)校信息化教學(xué)大賽上獲獎(jiǎng)的教學(xué)設(shè)計(jì)“原子結(jié)構(gòu)”為例，對(duì) MCAI 在中職化學(xué)微觀領(lǐng)域教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行探討。

一、具體應(yīng)用

（一）基于網(wǎng)絡(luò)型教學(xué)模式，充分發(fā)揮學(xué)生自主性，獲取更多的信息資源。網(wǎng)絡(luò)擁有海量的信息資源，而且這些知識(shí)庫(kù)和資源庫(kù)都是按照人類聯(lián)想思維特點(diǎn)的超文本結(jié)構(gòu)組織起來(lái)的，網(wǎng)絡(luò)的交互性為學(xué)生提供了多種參與活動(dòng)的機(jī)會(huì)，增強(qiáng)了學(xué)生的積極性、主動(dòng)性、好奇心。使用網(wǎng)絡(luò)查找資料也成為現(xiàn)代社會(huì)必備的技能，如何將網(wǎng)絡(luò)與中職化學(xué)微觀領(lǐng)域教學(xué)課堂聯(lián)系起來(lái)是教師思考的關(guān)鍵。例如，筆者組織學(xué)生上網(wǎng)查找出各種不同的原子結(jié)構(gòu)模型發(fā)現(xiàn)者，并且查找他們發(fā)現(xiàn)原子結(jié)構(gòu)模型過(guò)程當(dāng)中的小故事，按照時(shí)間順序把這些發(fā)現(xiàn)模型的小故事排列起來(lái)，這樣就編制成了一個(gè)原子結(jié)構(gòu)編年史，由學(xué)生制作 PPT 來(lái)表述自己收集的資料。不但調(diào)查動(dòng)了學(xué)生的自主能動(dòng)性，而且在閱讀發(fā)現(xiàn)模型的小故事過(guò)程中也提高了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)與人文素養(yǎng)。教師也可以將 MCAI 與任務(wù)驅(qū)動(dòng)法結(jié)合起來(lái)使用，運(yùn)用于宏觀領(lǐng)域教學(xué)當(dāng)中某項(xiàng)資料的查找，或者某個(gè)知識(shí)點(diǎn)的擴(kuò)寬。其模式為學(xué)生創(chuàng)新能力的孕育提供了肥沃的土壤，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生使用網(wǎng)絡(luò)收集資料的能力。

（二）利用 Chem3D 軟件繪制 3D 動(dòng)畫模擬微觀，幫助學(xué)生了解各種原子或者分子結(jié)構(gòu)模型特點(diǎn)?；瘜W(xué)作為自然科學(xué)基礎(chǔ)，是從研究原子、分子的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、變化規(guī)律開(kāi)始的。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是宏觀反應(yīng)，粒子碰撞是微觀反應(yīng)。在傳統(tǒng)的課堂中，教師只能通過(guò)口頭描述和黑板畫圖、平面掛圖和靜態(tài)模型來(lái)加強(qiáng)效果。這種靜態(tài)的、抽象的表達(dá)無(wú)法讓學(xué)生真正理解微觀世界，學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)的微觀本質(zhì)、微觀過(guò)程的理解只能靠想象與猜測(cè)。例如電子云、價(jià)鍵形成、晶體的微觀結(jié)構(gòu)、有機(jī)分子立體結(jié)構(gòu)及反應(yīng)斷鍵部位都無(wú)法直接觀察。所以對(duì)于微觀抽象性這一難點(diǎn)須要依靠現(xiàn)代化的多媒體教學(xué)手段，使用原子結(jié)構(gòu) 3D 動(dòng)畫的模擬演示，將大量的抽象的微觀現(xiàn)象進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬演示，使抽象的知識(shí)具體化，從而加深學(xué)生對(duì)微觀事實(shí)的了解，突破以前知識(shí)中的理解難點(diǎn)，提高學(xué)生的想象能力。例如，筆者嘗試使用 Chem3D、ChemDraw 兩款化學(xué)專業(yè)繪圖軟件繪制原子結(jié)構(gòu)（實(shí)心球模型→葡萄干面包模型→行星模型→層殼模型→電子云模型）或者分子結(jié)構(gòu)。通過(guò)比較，使用 Chem3D 制作的立體模型（見(jiàn)圖 1）比 ChemDraw 制作的平面模型更生動(dòng)，更能體現(xiàn)各種原子或者分子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，并且使用 Chem3D 能通過(guò)旋轉(zhuǎn) 3D 立體結(jié)構(gòu)模型，具體地展示原子或者分子結(jié)構(gòu) 360 度的形態(tài)，豐富了學(xué)生對(duì)于各種原子或者分子結(jié)構(gòu)模型的想象，開(kāi)啟了學(xué)生學(xué)習(xí)原子或者分子結(jié)構(gòu)的興趣，得到了學(xué)生的青睞。但使用 Chem3D 這款化學(xué)專業(yè)軟件還需要一定的 3D 繪圖基礎(chǔ)，而且制圖過(guò)程也相對(duì)復(fù)雜，所以教師在選擇這兩款軟件繪圖時(shí)，一定要酌情考慮，切勿撿了芝麻丟了西瓜。

（三）使用教育云平臺(tái)，師生及時(shí)交流 ，提供良好課外學(xué)習(xí)環(huán)境。將各教學(xué)單機(jī)連成局域網(wǎng)（Intranet），可以在局域網(wǎng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)資源共享、互訪和通信，形成一個(gè)教育云平臺(tái)，可充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)協(xié)作化學(xué)習(xí)。比如在教育云平臺(tái)下，教師可發(fā)布自己的微課、PPT 和即時(shí)練習(xí)供學(xué)生自行下載，學(xué)生還能通過(guò)公眾微信號(hào)、微信群、QQ 群等網(wǎng)絡(luò)通信工具獲取信息、交流討論。教師通過(guò)云平臺(tái)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并回復(fù)，由于不受限制所以延伸和擴(kuò)展了學(xué)習(xí)時(shí)間和范圍，為學(xué)生提供了良好的課內(nèi)外學(xué)習(xí)環(huán)境。例如，筆者布置作業(yè)用 ChemDraw 繪制現(xiàn)代電子云原子結(jié)構(gòu)模型，學(xué)生畫好后將作業(yè)提交上教育云平臺(tái)。生動(dòng)有趣的繪圖作業(yè)激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生主動(dòng)參與、勤于動(dòng)手，提高了探究能力。在教育云平臺(tái)上師生、生生相互觀察與交流，促進(jìn)了學(xué)生相互之間交流合作的能力，實(shí)時(shí)互動(dòng)又能及時(shí)更正學(xué)生的錯(cuò)誤，對(duì)于上交作業(yè)學(xué)生之間可以互評(píng)，選出優(yōu)秀的作業(yè)，學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性得到了提高。此外還可將課堂學(xué)習(xí)的內(nèi)容延伸到課外，擴(kuò)寬學(xué)生知識(shí)面，為培養(yǎng)高素質(zhì)技術(shù)技能型人才打下良好的基礎(chǔ)。在教育云平臺(tái)中，學(xué)生是知識(shí)的主動(dòng)探索者；教師是教學(xué)過(guò)程的引導(dǎo)者、組織者、探索學(xué)習(xí)的幫助者、促進(jìn)者，真正實(shí)現(xiàn)了在教師指導(dǎo)下，以學(xué)生為中心的教學(xué)方法。目前國(guó)內(nèi)外的化學(xué)科普公眾號(hào)、化學(xué)專業(yè)網(wǎng)站、化學(xué)教育網(wǎng)站以及科普網(wǎng)站不斷增加壯大，桂林市衛(wèi)生學(xué)校也在積極建設(shè)校內(nèi)網(wǎng)，爭(zhēng)取為網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)提供良好的資源及平臺(tái)。endprint

二、效果分析

中職化學(xué)微觀領(lǐng)域應(yīng)用 MCAI 教學(xué)后，筆者發(fā)放了教學(xué)效果問(wèn)卷調(diào)查表共 681 份，實(shí)際收回 669 份，作廢 12 份，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表 1 所示

通過(guò)結(jié)合 MCAI 與建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論，筆者探索了網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下學(xué)科信息化教學(xué)。通過(guò)探索發(fā)現(xiàn)：

第一，MCAI 借助互聯(lián)網(wǎng)海量教學(xué)資源，教學(xué)信息量加大，教學(xué)速度加快，教學(xué)密度提高，為學(xué)生在較短的時(shí)間內(nèi)接受大量的信息提供了有利的平臺(tái)，拓寬了學(xué)生的知識(shí)面，加深了對(duì)微觀世界的理解，在化學(xué)微觀領(lǐng)域高速發(fā)展的同時(shí)保持與學(xué)科發(fā)展同步。

第二，MCAI 突出自主學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。網(wǎng)絡(luò)的魅力極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性，不同層次的學(xué)生都以前所未有的熱情參與學(xué)習(xí)，3D模擬又使學(xué)生視覺(jué)感官上得到了前所未有的體驗(yàn)引發(fā)深層次的探究性意識(shí)，在收集、處理、交流信息的過(guò)程中，逐步提高了歸納、總結(jié)、分析、表述、應(yīng)用等多種能力。

第三，MCAI 改變知識(shí)傳播方式，教師角色得到了轉(zhuǎn)變。在信息化的教學(xué)模式中，教師在其中扮演的是教學(xué)活動(dòng)中的引導(dǎo)者、協(xié)助者、答疑者以及合作者。改變了原有教學(xué)模式，因材施教，實(shí)現(xiàn)自主化學(xué)習(xí)，師生互評(píng)、生生互評(píng)的教學(xué)模式。教師與學(xué)生之間存在的一種平等協(xié)作的關(guān)系從而建立民主自由的教學(xué)氛圍，有助于培養(yǎng)學(xué)生合作精神和思維發(fā)散。

雖然每種教學(xué)方式具有各自的功能、特點(diǎn)，但其也有局限性，MCAI 也不例外。MCAI 能很好地創(chuàng)設(shè)情景、模擬互動(dòng)、人機(jī)間的交互和教師的參與組織，讓學(xué)生充分發(fā)揮自身主動(dòng)性，進(jìn)一步進(jìn)行深層次探索，自身認(rèn)知結(jié)構(gòu)得到完善，但如果僅僅停留在傳統(tǒng)教學(xué)模式就會(huì)適得其反，所以這種教學(xué)模式促使教師進(jìn)一步完善課堂教學(xué)，精心設(shè)計(jì)，找準(zhǔn)最佳作用點(diǎn)與作用時(shí)機(jī)，使教學(xué)過(guò)程更具有學(xué)科教學(xué)性，最終提高化學(xué)課堂教學(xué)的效率。

網(wǎng)上資源繁多，但合適中職學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的專業(yè)輔助教學(xué)軟件或者 APP 很少，大多都是以?shī)蕵?lè)性功能為主，專業(yè)知識(shí)內(nèi)容涉及較少。如果由學(xué)?；蛘呓處熤谱鞑粌H要具有計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)，又要花費(fèi)大量的時(shí)間、精力和財(cái)力，顯然不現(xiàn)實(shí)，因此化學(xué)專業(yè)教輔軟件和專業(yè)教輔APP應(yīng)用與開(kāi)發(fā)還缺乏一定的成熟條件。

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（責(zé)編 劉 影）endprint