王 磊        卢永虹

(北京师范大学化学系 100875) (广东广雅中学 510160)

摘要 本文介绍了‌“气体世界奥秘‌”的探究型教学软件的基本结构和特点,对基于科学探究的计算机教学软件的设计与开发进行了初步探索,展望了这类软件的广阔前景和积极的现实意义‌。

关键词 化学CAI 科学探究

1 问题的提出

以计算机为核心的信息技术已经渗透到包括教育在内的社会生活的各个领域。计算机辅助教学软件已经成为越来越多的教师改进教学的有效工具。由于多媒体技术的加入,课堂教学富有现代气息并变得有声有色、更加吸引学生‌。但是现在大多数教学软件的设计仍然是传统课堂传授知识的模式,在化学学科上即:模拟演示实验或自然现象、解释说明(加入微观动画模拟或分析)、知识点呈现和学习后总结练习。是否这种传统教学模式加多媒体CAI软件演示就是教育现代化呢?计算机辅助教学究竟应该在新一轮的以素质教育为核心的教学改革中充当什么样的角色呢?

对于21世纪的科学教育和化学教学而言,可以说有两大基本发展趋势:一是培养科学素养,重视科学探究,强调学生学会学习、学会收集和处理信息;其二是大力加强以多媒体和网络为核心的计算机技术的使用,促进教学方式的改进。那么,我们的思是,CAI是否有可能在帮助学生学会学习,体验科学过程,发展探究能力等方面发挥其特有的优势?计算机与通信技术给教育带来的推动与变革应该不仅只在于多了一种教学媒体与工具,它应该和先进的教育理念相结合,从更深的层次上促进学生的学习。

2 理论的初步思考

我们认为在计算机辅助教学软件的设计中,以科学探究、问题解决的教学思想和模式为指导,将具有更广阔的前景和意义。

强调科学探究过程是21世纪科学教育改革的重要特征,例如美国、英国、日本以及其他许多国家的科学教育计划中都对科学探究做了明确的规定。在我国,随着以强调素质教育为标志的新一轮教育改革的进行与深入,这种新的科学教育理念也逐渐被广大教育工作者所认识和接受。探究性教学不仅是学生获得科学知识的重要方法,而且在培养学生科学素养方面具有比传统教学更多的优势。它更多地强调学习者的能动性,更注重过程与方法的培养。

学习科学是一种能动的过程,强调能动地学习科学就意味着不再把重点放在知识传授,讲解练习题目这样一套传统做法上,科学教学必须让学生参与到以探究为特征的学习活动中,不仅动手,更重要的是动脑。因为探究是一种综合性的活动过程,它包括提出问题、假设与思考、变量控制、查阅资料、收集证据、设计并实施方案,还需要根据证据和科学实验来证实设想;需要运用各种手段来分析和解读数据;得出结论并作出解释、并能与他人进行讨论交流。在这个过程中学生的科学能力包括科学应用能力、科学调研能力、交流能力、自我教育能力和创造能力等综合能力都能得到更好的培养,并且在这个过程中还有益于使学生理解真正的“科学”并不是静态的科学结论,而且包含动态的科学过程。在科学探究的过程中还有利于培养学生的态度、情感和价值观。

基于科学探究的教学在实践中也遇到一系列的问题,例如:学生在探究活动中如何及时获取知识上、方法上的引导与帮助;如何在短时间内模拟完成复杂的耗时很长的科学探究过程;如何及时获取丰富的大量信息和针对性较强的反馈和指导?这些问题是常规教学手段难以解决的。以网络和多媒体为核心的计算机技术具有大信息量与仿真性、强交互性和计算机程序本身良好的结构性,应该能够和实验方法一起更好的支持科学探究教学。

我们认为可以通过计算机模拟科学探究过程,设计和制作科学探究型教学软件。这种探究过程是在一个教学网络中进行的,学习者在学习的过程中,不仅可以通过计算机程序独自进行模拟的科学探究,还可以通过网络与教师和其他学习者联络,提出问题或讨论;在线搜集相关信息,获得帮助,确保科学探究过程能够顺利进行。整个软件的教学运行模式是基于建构主义教学理论中的抛锚式教学模式和支架式教学模式,即通过具体事例启发与相关学习支持相结合的方法引导学生在完成对某一具体问题的探究的同时对科学探究过程本身进行程序性的认识。

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