谈谈中学化学与计算机辅助教学

一、CAI的作用和意义
　　
　　计算机辅助教学(ComputerAssistedInstruction简称CAI)就是利用计算机来辅助老师实现各个教学环节，通过学生与计算机的交互作用，帮助学生更好地进行学习，从而提高教学质量的教学方式。它是现代科学技术和社会发展提供给教育领域的现代化教学手段，也是教育为适应现代科学技术和社会发展的要求而进行改革的产物。通过CAI，使我们的教育无论从思想、内容、手段上都更加适应现代化教育发展的需要。由于教学媒体的改革，使得学生在素质教育方面得到更大的提高。这也是应试教育走向素质教育的必然过渡。CAI把文字(TEXT)、图形(GRAPHICS)、影像(INAGES)、声音(AUDIO)以及动画(ANIMIATION)等先进的多媒体技术引入电脑教学中，把彩电、图像、音乐、语言讲述和文本结合在一起，让学生主动参与学习。在教学中，教师可以在“电子黑板”(一种和计算机辅助计算机联用的液晶或微镜子技术光路放大的投影机)上讲课或演示，把口授难以讲懂的文本难点和诸如化学反应等一系列复杂的实验演示的难点，通过计算机辅助系统正确、生动、形象地反映出来。计算机辅助教学特别适用于化学这一学科，因为化学是中学各门课程中唯一以研究微观变化为主的学科，这使它具有独特的教学难点。有许多知识是课堂上仅用语言、板书、图表、实物模型甚至实验难于讲清楚的。而CAI却能很好地胜任这一工作。
　　
　　二、CAI的可行性
　　
　　随着计算机技术和多媒体技术的快速发展，使得计算机具有了综合处理文字、图形、图象、音频、视频、动画等多种信息的能力。特别是“Windows95”系统及支持该系统的相关软件（如Authorware、方正奥思、PowerPoint、洪图、3DMAX、Photoshop、ChemWind3.0等）的出现，编程序已不是一件令人头疼的事情。每一个化学教师只要有一点计算机知识，再加上一定时间的培训，设计一个漂亮的课件完全可能。计算机价格的大幅度下跌，使计算机普遍走进了各中学和家庭。这为CAI提供了强有力的可行性。
　　
　　三、CAI在中学化学中的优点
　　
　　1、最大限度地调动了学习者的感官,取得最佳的教学效果.
　　
　　CAI超越了传统教育的界限，拓展了传统教学模式，使教学环节更加规范。计算机辅助教学传递信息的密度、速度、深度、广度、信息的输出率远远大于传统媒体教学，按大纲撰写的教材改编成电子教科书，图、文、声并茂，由电脑来充当教师,对于教师难以说清的、无法在教室里演示的、抽象难懂的,由计算机辅助电脑跨越时空,形象地向学生展现,使学习生动、有趣、容易理解;学生通过单人单机交互式学习,自己决定步子,循序渐进,更能发挥学生的个体优势和因材施教的原则,每一学生的学、看、听、练又真正达到了完美的结合,因此教学效果更加高,也有利于激发学生的创造性思维。试验研究表明,计算机辅助教学系统可使教学时间缩短一半,而记忆效率提高80%.
　　
　　2、抽象的概念和理论形象化
　　
　　化学中微观的和抽象的内容很多,许多理论和概念是仅靠教师语言、书本中的插图、投影出的静止图像、普通模型所难以表示清楚的,教师难讲,学生难懂。如摩尔、气体摩尔体积、电子云、化学键、原子结构、物质结构、化学反应速度及化学平衡移动原理、原电池等,尽管我们在以往的教学中采用了挂图、幻灯、投影、录像、实验等,但由于挂图、幻灯、投影等静止的画面易造成呆板、乏味的感觉;录像是建立在实验的基础上,归根到底还是利用实验这一教学手段。在CAI中，可以采用动画的形式将动态的变化过程直观地展现在学生面前，甚至显示自然界中不存在和不易观察到的活动场景，使其形象化,使实验表现不出来的理论,通过计算机一目了然地展现在学生的面前,如电化学部分溶液中电流的产生、电子流和离子的运动方向等概念，只靠教师在黑板上画图，学生去想象，这样势必造成学生理解上的困难。现在只要配上计算机动画，可以使这些知识诩诩如生地展现在学生面前。不仅有利于培养学生想象抽象概念的能力，而且可以降低理解难度，缩短学习时间，提高课堂效率，正确引导学生深入认识事物的本质，避免误入歧途。另外通过动画可以使一些需加工、处理的实验顺利地完成。
　　
　　3、确保化学实验的安全与成功
　　
　　化学是一门以实验为基础的自然学科，在课堂教学中有很多演示实验要做。而化学药品大多具有毒性或腐蚀性，一旦操作不慎容易造成人体的伤害；有些实验操作时带有一定的危险性；实验现象的观察，由于有些实验反应速度过快，学生不易看清;有些反应速度过慢，又影响教学进度;还有实验中产生的光、烟、雾，废气、废液、废渣，对环境造成或多或少的污染。另外化学实验不同于其它学科的实验，其成功与否很大程度上受到化学药品的质量、试剂的用量配比、气候等因素的影响，这些都对教学效果带来了一定的不良影响。CAI运用鲜明的色彩和逼真的声音来模拟真实实验，保证了实验的安全与成功。
　　
　　4、把实验中的微观变化宏观化
　　
　　化学实验时的现象变化包括了形态变化、颜色变化等宏观现象，又包括了大量的微观变化。学生在实验中用肉眼只能观察到实验中的宏观变化，但产生这些现象的本质却是肉眼看不见的原子、分子级的变化，以往学生在学习过程中，是通过书本的描述、教师的讲解，去想象实际发生在三维空间中的运动和变化过程，这种从静态到动态，从文字、言语到具体图像的转化能力是大部分学生在短时间内难以内理解的。
　　
　　四、CAI的感想
　　
　　1.加快优秀软件的开发
　　
　　CAI离不开课件的制作。目前市场上流行的化学软件数目不少，有家庭教学、化学题库和化学实验等各方面内容。但真正能够运用到课堂中的不多，因为每一位教师的上课都有自己的独特风格，因此课件的制作也就因人而异了。而制作一张理想的CAI课件从主题的选择、内容的确定、材料的编辑等加工需要一定的时间。这就需要教师平时不断地积累素材，而专家要多开发出针对性强的教学软件供教师之用。据最新消息，目前已有WPS98上市，它将是化学教师在原有ChemWind3.0的基础上，使化学方程式等的书写带来更简便的操作。
　　
　　2.加强师资队伍的培训
　　
　　中学化学教师队伍中，除了近几年新工作的教师在高校期间对电脑有所接触外，大部分化学教师可以说对电脑接触较少，更谈不上精通了。一些电脑爱好者由于繁重的教学任务，因此玩电脑也只是业余时间。尽管目前电脑培训班较多，但也只是对电脑的一些基本知识和基本操作初步掌握而已。开展CAI，目前的师资队伍还很薄弱，虽然现在市场上有售的大量相关的教学软件（如Authorware、方正奥思、3DMAX、Photoshop等）为非专业人员的编程工作节省了许多时间和精力，但要教师自己单独制作一份课件毕竟还是需要经过一定的培训才行。所以加强这方面的师资培训是普及CAI的前提和基础。所幸的是很多学校的领导对此已引起了足够的重视，有些学校甚至把计算机的等级考核与职称挂起钩来，这样一来使教师纷纷掀起了学电脑的高潮。
　　
　　3.CAI不能代替教师
　　
　　知识传递中包括教师的人格力量、教师的教学风格、师生间情感的交流等非智力因素所起的作用。所以，要充分发挥CAI的作用，应该在以下两个问题上达成一致。一是CAI的目的，二是它的定位。
　　
　　CAI有许多传统教学无法比拟的优点，但这并不意味着它能完全代替黑板、书本、纸张和教师。所以教学中一定要坚持教师为主导，学生为主体的教学思想。尽管随着科学的不断发展，远程教育、网上学校等逐渐进入学科教学领域，但从目前情况看，应该把CAI定位在辅助教学的位置上，而不能喧宾夺主。
　　
　　4.有序分工、互相协作
　　
　　CAI课件的制作，关键在于素材的积累，这是一个持久的、繁重的工作。单靠个人的力量实在是很辛苦的，以往由于缺少协作精神，这些基础工作又恰恰都在简单地、重复地进行着。所以全省至少全市或全校内应组成一个课题攻关小组，加强信息的交流，进行有序地分工。这样一来大大节省了自己闭门造车所消耗的精力、物力和财力。