中学化学探究性学习与现代信息技术整合策略研究

王俊义

江苏省镇江市第三中学 江苏镇江 212001

中学化学探究性学习与现代信息技术整合策略研究

王俊义

江苏省镇江市第三中学 江苏镇江 212001

从化学探究性学习的提出问题、探究活动、表达交流三个主要环节，探讨应用现代信息技术促进学生主动探究的教学，并提供相关案例。

信息技术 化学 探究性学习 教学策略

现代信息技术对化学教学改革具在重要意义，特别是对促进化学的探究性学习具有重要作用。

一、对探究性学习的认识和理解

探究性学习并没有一个标准的定义，人们普遍将做中学、发现学习、问题解决学习等不同形式的学习方式看成是探究性学习的变式，并从不同角度进行描述。从字面上看，探究（Inquiry）是指：“通过仔细的考察来了解某一事物”（to examine something and learn about it），这就是探究的基本意义。笔者个人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。在具体的实践过程中，可以将探究性学习过程粗略地分成提出问题、探究活动、表达交流三个环节。

探究性学习基本是以建构主义学习理论为指导的学习方式。该理论认为学习活动是学生通过一定的情境，借助教师与其他媒体的帮助，通过协作和会话的方式，达到对知识的意义建构。在这个过程中，学生是认知活动的主体，教师是学生学习的帮助者、促进者、引导者，而“情境创设”“协商会话”和“信息资源提供”是建构主义学习理论所要求的学习环境必须具备的基本属性和要素。

二、应用信息技术促进学生化学探究性学习的主要特点

首先，应用信息技术可以促进化学教学资源的整合和优化。传统化学课程资源相对封闭、陈旧，缺少与学生生活实际、社会生产实际联系，缺少与化学发展史和现代高科技发展的联系。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工具，从而极大地丰富了学习资源。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。“信息资源提供”和“情境创设”正是需要这种开放的课程资源来支持探究性学习的开展。

其次，信息技术的合理运用促进了化学教学过程的根本性变革。信息技术引入化学教学过程，使之成为学生学习、教师教学、师生互动的重要工具和手段，它将成为化学教学改革的“催化剂”。1.学生的学习方式由被动接受变为主动探究。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。信息技术成为学生自主探究学习的重要工具和手段；2.教师教学方式由讲授变为辅助，变成促进学生探究性学习的指导者、组织者、协助者；3.实现师生互动方式的多元化和个别化。信息技术使建构主义理想中的个别化学习、合作学习成为现实，使每个师生都能平等交流、和谐共处。

三、应用信息技术进行化学探究性学习的教学策略

1.提出问题环节中信息技术的应用

提出问题是探究性学习中的首要环节，对于诱发学生的探究动机、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，尽量贴近学生实际。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，信息技术可在一定程度上优化提出问题的环节。

一方面通过网络发现探究问题。例如，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题，从中发现与课堂学习有关的内容进行探究。如学生在学习二氧化碳的性质时，通过访问科普网站，会提出温室效应的成因，新能源的开发的方式等问题，从而产生探究的欲望。

另一方面可以采用多媒体技术创设问题情境。例如，在某公开课《金属活动性顺序》的教学中，教师给学生播放利用金属活动性顺序识破“黄金骗子”的录像(DV)片段，生动的画面、真实的场景和形象的模拟给学生以强烈的视觉感受和心理刺激，让学生体会到研究有关金属活动性顺序的化学知识的必要性。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.探究活动环节中信息技术的应用

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去研究、解决问题的过程。在化学探究活动中，除了化学实验外，信息技术可以帮助学生方便、快捷、高质量地完成某些探究任务。

通过网上查询，获取相关资料。例如，在研究“酸雨”“有关温室效应的化学问题”“食物中的化学”等课题时。学生利用网络搜集化学史、生活中的化学常识、最新的化学科学研究进展等资料，促进学生的研究兴趣，获取相关资料，进行分析和研究某些问题。

采用直观的动画模拟，解决微观物质结构问题。例如，在进行分子和原子的教学中，直观地了解分子和原子的运动和分子的形成过程。

利用信息技术数据处理，分析化学实验数据。例如，利用数据处理技术分析实验数据、绘制图表解决“溶解度的曲线”“沉淀产生的图形”等问题。

虚拟化学实验，进行某些化学实验过程的探究。例如，应用“模拟化学实验室”等软件可以让学生在计算机上研究具体的化学试验，了解现象，思考原理。某些在学校实验条件下无法完成的化学实验，可以通过计算机进行模拟。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经验。

3.成果的表达交流环节中信息技术的应用

成果表达交流是探究性学习中学生形成正确概念、得出科学结论的重要方式。信息技术的使用，使交流具有更快速、灵活等特点，可以丰富师生互动方式，使之更广泛、更深入、更开放。

信息技术应该作为学生表达探究成果的一种工具。例如，使用Office2000完成文字处理，尤其是利用模版中集成的化学用语工具，可以方便地书写化学方程式，绘制原子结构示意图等。使用PowerPoint完成化学学习的演示文稿，在课内外进行展示。如《氢能源》的教学中，教师让学生总结已学习过的新能源的有关知识，并鼓励使用信息技术进行展示。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，将多种能源的利用和相互之间的优缺点用立体的、网状的形式表现出来。

信息技术应该成为作为师生、生生交流的工具。例如，利用BBS和电子邮件开展合作学习，实现网上交流。学生可以利用学校和家里的计算机建立个人主页、小集体主页，与其他师生就感兴趣的探究问题做更深入、广泛的交流。例如，开设化学学习网站和“网络助学”专栏。建立QQ化学专门的学习讨论交流群，利用博客、“围脖”（微薄）等随时学习和增加知识的巩固等等。

四、应用信息技术促进化学探究性学习要注意的问题

1.选定适宜的探究性学习内容

并不是所有探究性学习活动都能应用信息技术进行的。它只是以传递间接经验为主的学校课堂教学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，即对学生发展是有帮助的；应能反映问题的科学逻辑和本质，即对学科学习是基础性促进作用的；应使信息技术作为学生探究的重要工具，而不仅是形式上丰富，即学生使用信息技术是有需要、有目的行为，而不是单纯的“工具性”的行为。

2.保证探究性学习过程的科学性

研究过程的科学性。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粗暴地干预学生自主探索的探究进程，不片面追求所谓“惟一正确”的结果而抹煞“求真”的科学精神。在信息技术使用方面，教师要指导学生辩证地认识和使用网络信息，帮助学生去粗取精；鼓励学生采用数据采集软件、数据处理软件、图像处理软件、文字处理软件等收集、分析数据，解释数据之间的联系，为最终的探究结果提供真实、可靠的证据。

研究成果汇报的科学性。研究结果汇报的科学体现在数据的可视化演示，对科技文献要点的关注，对不同发表形式（报告、口头演说、论文、电子发布）差异的关注，完整的研究文档。

此外，探究性学习过程要根据学生年龄、探究能力的递增逐渐将探究内容中的“趣味性”“竞争性”等激励动机因素转向更严谨、更合乎科学专业规范的方向，从而让学生逐渐体验科学研究的过程、加深对科学的认识和理解。

3.及时向学生提供信息技术的指导

既然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。这种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，也可在学生需要的时候提供个别化的辅导。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；启用学生导师，发挥高技术水平学生的优势；考虑学生实际情况和探究学习内容，在课堂教学中尽量采用相对有限的资源库（如光盘数据库、局域网），因为完全在线方式可能使学生在浩瀚的信息中迷失方向。我校在进行化学网络下的探究性学习中，采用资源相对封闭的局域网的资源，在具体的研究过程中有多位教师进行具体的指导和帮助，取得了相对满意的效果。

4.帮助学生明确有形的探究任务和目标

教师要使学生在整个探究性学习过程中保持动机和兴趣是非常重要的，能使学生始终感受到具体的探究任务带来的压力及来自实现某个具体目标的成就感的动力是有效的教学策略。首先，教师要通过文字、语言帮助学生明确每一项探究活动的任务，让学生把握探究的目标；其次，每一项探究活动后都要组织交流和评价，让学生体验到探究的成就感。此外，可能的话，应鼓励学生将其探究成果进一步深化并转换为可实际演示和操作的方案。信息技术就可以将探究任务预先呈现在网络中，方便学生查阅；还可以实现及时的反馈与评价，每个学生的探究成果都记录在案，并可以随时、随地进行交流和补充。

5.注重课堂气氛的调节

在具体的教学实践中，课堂的学习气氛不是很活跃，大多的学生很沉默，学习的热情不能够得到很充分的发挥，笔者在去年的一次公开教学活动终究体会到了这一点，这就需要教师在利用网络进行教学的同时，注意使用多种媒体手段，加强师生之间、学生之间的互动。

五、应用信息技术促进学生探究性学习的具体教学案例

在初中化学学习中，有些化合物的知识多属描述性知识、难度较低、学生易于接受，可以借助信息技术让学生通过自学完成。例如，二氧化碳的性质课程在网络条件下的探究性学习活动。

二氧化碳的性质课程案例

活动目标：

1.通过探究学习二氧化碳的活动,培养独立分析问题和解决问题的能力及逻辑推理能力。

2.培养学生在网络上搜寻、学习所需信息的能力，以适应自主学习、探索学习、未来学习、终身学习的要求。

3.从生活实际入手，了解自然,了解社会。

活动过程：

活动一:“死狗洞”之谜

很早以前,在意大利有一个奇异的山洞:每当猎人牵着狗通过的时候,猎人安然无恙,狗却死了。当时那里的人们都传说这山洞中上有魔鬼,它最嗜好吃狗。世间上是否真有魔鬼呢?首先、请同学们打开网页：http://zjc.nease.net/Myweb2/co2/co2.htm来了解一下故事的究竟。

请同学们讨论,想一想,谈谈自己的想法。

活动二:感受二氧化碳

教师展示：一瓶二氧化碳,要求同学们观察瓶中二氧化碳的颜色、状态,并请同学上台闻一闻二氧化碳的气味。并向大家讲一讲自己的感受。

活动三：二氧化碳的物理性质

教师演示实验:二氧化碳密度实验；二氧化碳易溶于水的实验；一瓶汽水,并打开瓶盖,有大量气泡冒出。(学生上台演示)

在进行完课堂中的实验以后,请同学们观察计算机演示的实验,想想这些现象的原因。地址:http:// zjc.nease.net/Myweb2/co2/tianping.htm

http://zjc,nease.net/Myweb2/co2/srx.htm

设疑:在加压降温下,二氧化碳还是无色气体吗?

请学生回忆:二氧化碳在冷却和加压下变成无色液体,温度更低时,变成雪花状固体—干冰。在101千帕下,干冰在-78.5℃时吸收大量热,直接变成二氧化碳气体。

讨论:干冰是否是冰? 综合二氧化碳性质,分析如何收集二氧化碳气体?请同学们畅所欲言。

活动四：二氧化碳的化学性质

教师演示：二氧化碳使蜡烛熄灭的实验；石蕊试剂变色实验,请学生上台来吹气；向澄清的石灰水中吹入二氧化碳气体(学生上台演示)，实验完成以后请学生观察计算机演示的实验。

地址:http://zjc.nease.net/Myweb2/co2/ lz.htm

讲解与分析：我国古城西安发现了古墓,考古人员要挖掘它,应采取什么措施保证人身安全? 用燃着的木材放进去,木材熄灭说明二氧化碳含量多,人就不可能进去。

活动五：查阅有关二氧化碳的网络资料

相关链接：

二氧化碳新探与化学化工用途：

http://vip.6to23.com/etsnoopy/chemdz/ society/11.htm

二氧化碳的性质(台湾)：

http://chemedu.pu.edu.tw/reaction/CO2/ CO2-all.htm

二氧化碳在自然界的平衡和温室效应：

http://www.learningchina.com/huaxue_ manage/mgcontent.asp?key=smg016

二氧化碳中毒与窒息：

http://www.scdc.sh.cn/spcc/sgpx/sl/14.htm

熟悉而陌生的二氧化碳：

http://www.lnedu.net/source/hx_xzsjs/2002102491032.htm

在全课程的学习中，利用QQ建立讨论组，学生将自我在学习中遇到的问题及时的反应出来，和大家共同交流，在探讨中增加知识，提高能力。

这种自主探究学习模式中，信息技术更多地作为学生学习的工具，学生是学习的主体，网络和教师是学习资源的提供者和学习的辅助者。

案例反思：课程中需要考虑几个问题：一是不同学习能力的学生的学习进度如何协调；二是如何引导学生学习的主线和兴奋点；三是学习的结果如何客观的评价和测量。这都是需要我们进一步思考的问题。

[1]李远蓉，刘晓雪.探究学习：化学素质教育的重要方法[J].中小学教材教学（中学版），2000,5

[2]教育和科研计算机网.外国中小学研究型多媒体教学模式述评[EB/OL]http://www.edu.cn/2001-09-24

book=111,ebook=788

2010-03-31

王俊义,本科,中教一级。