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1、从建构理论看高中化学CAI软件的课题选择【内容摘要】建构主义(Constructivism)理论强调以学生为中心，视学生为认知的主体，教师只对学生的学习起帮助和促进作用。本文以建构主义理论为基础，结合高中化学新教材的教学实践，从理论基础、选题原则和选题实践几方面，对开发化学CAI教学软件的课题选择问题提出看法。【关键词】 课题选择 化学教学 建构主义一、问题提出以多媒体计算机辅助教学（Computer Assisted Instruction,简称CAI）为核心的现代教育技术引入课堂教学，给中学化学教学注入了新的活力。CAI课件通过图、文、声、像等多种媒体，利用丰富的信息资源，灵活的超文本组织
2、结构，为课堂教学提供了一个先进的、多功能的表达方式。它使化学教学摆脱了传统的黑板加粉笔的呆板表现形式。然而目前的教学存在这样一种误区:部分教师一哄而上，不分青红皂白，不管什么内容，无论是一节课的哪个环节，都要用CAI软件进行教学，而教学评价也以使用课件的多少及课件是三维动画还是二维静止来作为尺度评价其优劣和改革力度，无形中陷入了形而上学的形式主义的泥潭。经过多年实践及学生的信息反馈，我认为化学作为一门以实验为基础的自然学科，它有自身的特点，许多内容的教学不宜用多媒体技术，因此，开发CAI教学软件时，我们需要关注这样一个问题：如何选择课题，哪些题材最适合开发成CAI教学软件？笔者就这个问题提些看
3、法。二、理论基础 在传统的教学领域中，行为主义的学习理论曾起支配的地位，这种理论认为人的行为主要由环境决定，学习就是通过强化建立外部刺激与个体反应之间的联结链，刺激得到反应，学习就完成了。教师的工作就是提供合适的刺激，以促进学生的学习。按这种理论开发CAI软件，选题主要围绕如何“教”而展开，而很少涉及学生如何“学”的问题，属于展示型软件，这样的课堂教学，学生参与教学活动的机会少，大部分时间处于被动接受状态，学生的思维受束缚，学生的主动性、积极性很难发挥，创造型人材的培养更是无从谈起。20世纪90年代，出现建构主义(Constructivism)理论，它认为认知个体是在与周围环境相互作用的过程中
4、，逐步建构起关于外部世界的知识，从而使自身认知结构得到发展。学习的生成过程是：学习者原有的认知结构已经储存在长时记忆中的事件和脑的信息加工策略，与从环境中接受的感觉信息（新知识）相互作用，主动选择信息和注意信息，以及主动地建构信息的意义。学习是一种积极主动的建构过程，学生要真正获得知识，主要不是通过教师传授得到，而是学生在一定的社会文化背景和情境下，利用必要的学习资源，与其他人的协商、交流、合作，最后由本人进行意义建构的方式获得。建构理论顺应了现代教学的两个基本趋势：即强调教学的主体性，强调充分发展学生的个性，全面提高学生的整体素质。因此成为开发CAI软件的理论依据。按照这种理论，教学一方面要
5、提供学生建构理解所需要的基础，同时又要留给学生广阔的建构空间，让他们针对具体情境采用适当的策略。为了支持学生主动探索和完成意义建构，学习过程必须向学生提供从哪里获取信息资源、如何有效地利用资源、如何为学生创设一个具体的学习环境等方面的帮助。现代信息技术的发展，为学生参与学习提供了有利的条件，它为学生提供了丰富生动的学习资源；还为学生提供了许多发现知识，探究知识和表达观点的有利工具，为实现建构主义学习环境提供了有力的技术支持。因此，笔者将基于这种理论探讨化学CAI软件制作的选题问题。三、选题原则根据建构主义理论以及化学学科的特点，结合平时教学实践，选题应遵循以下原则1、 有利于主动建构化学主干知
6、识的原则学习化学的需要，是学生学习的重要而直接的动机，是激发学生学习积极性的动力，是进行有意义的自我建构的前提。利用CAI教学软件可以实现图、文、声、像的有机结合，能营造一个立体的自然环境，使学习内容变得更生动、形象、直观而且丰富多彩。因此，在开发CAI软件时，利用媒体的主页功能，精心选择化学主干知识为课题，创设情境，激发学生对化学学习的亲切感和兴趣感，使学生由被动接受知识转为主动学习，由过去的“要我学”变为“我要学”，主动参与教学过程，建构自己的知识体系。、符合学生“最近发展区”原则建构主义认为学生理解事物的意义，总是与他以前的经验相结合，学生现有水平与经过他人帮助可以达到的较高水平之间的差
7、距，就是“最近发展区”，最近发展区的教学为学生提供了发展的可能。因此在选题时，教师必须考虑学生已有的知识水平，充分发挥学生的主动性，将知识网络化、规律化，让学生在原有基础上 “跳一跳，摘到果子”，达到自主建构新的知识体系，从而在教学中“创造着”学生的发展。3、符合学生认知规律的原则现代心理学认为，青少年认知和感知事物，是有一定的过程和规律的，它往往是由感性到理性、现象到本质、由直观到抽象等。青少年的心智发展的根本原因是一种内在的认知需要，而这种认知需要往往是由感知事物的直观现象首先引发的。在化学课堂教学的CAI软件开发中，教师选题就应符合学生的认知需要，注意问题的选择，设置一定的知识台阶，利用
8、CAI教学交互性强、操作界面活泼的特点，使学生由好奇认知需要兴趣主动建构。4、有利于智慧启迪、良好思维品质培养、增强创新能力的原则现代教育思想的重要内容是开发学生智力、培养良好的思维品质、增强独立思考与创新精神的能力。建构主义理论提倡学生自己通过对外界的认知，主动构建自己的新知识结构。在这点上，它们是相通的，因此在开发软件时，选题应当围绕这样的原则：如何为学生提供各种实用的探求工具和丰富的信息资源，帮助学生进行自主学习和协作式探索，让学生处于实际的情境中，结合原有认知结构的有关经验，经过自己的加工、综合、思考、再创造，赋予新知识以某种意义，最终达到对知识的建构。5、 以提高学生的品德修养、审美
9、情趣为原则新课程改革提出了情感、态度与价值观的新目标。这就要求老师在选题时，应当注意挖掘教材中加强学生思想品德教育的素材，力求使软件思想内容健康向上，画面美观和谐，影像清晰流畅、音效有感染力，这样才能引导学生去感受美、鉴赏美、创造美，学生的品德修养、文化品位才能进一步得到提高，从而建构自己正确的审美观、人生观。四、选题实践建构主义理论指导教学要突出学生的主体地位，辅设问题解决的阶梯，使认知主体不断“同化”与“顺应”，“平衡不平衡新平衡”，逐渐建立新的认知结构。比较成熟的教学方式主要有：支架式教学（Scaffolding Instruction）、情境性教学（Situated or anchor
10、ed instruction）等，在该理论指导下的课题选题可从： 1. 从新课的导入选择课题辅设构建知识的“基石”调查表明，在每节课开头几分钟，由于受前一节课学习的干扰，学生很难快速集中注意力进入新课学习的最佳状态，导致学生学习效率低下。如何简洁、明快地导入新课，迅速激发学生的求知欲望，是每个教师都看重的问题，好的导语能建立师生情感；能启动学生学习的内部动机；能构建新知识的钩连点，调动学生的兴趣。所以开发教学软件，就应当注意发掘书本、生活和自然环境中那些生动地、有吸引力的素材，作为导课的小积件制作成软件，为学生自我建构知识奠定基础，以更好的配合教学。例如：2001年全国化学优质课评比中，元素周
11、期表一节的教学中，利用哈佛大学入学的测试题“在下列空格处填上符合变化的图形： 引出规律探索的思路：找出差异（图形不同）寻找变化规律：（每个图都由两个2、3、4、5、7拼成）利用变化规律选择适合的答案：（在中选择）。再在电脑上给出118号元素图片，让学生利用所学的变化规律将其排列成表，请学生上台讲解并排列，利用Authorware软件的交互性功让学生现场在电脑上移动及展示不同的排列，并讨论哪种排列隐含的规律最多，在学生的无意注意中导入新课。再如：要学生关注“摩尔这一单位引入的必要性”可由学生熟知的“曹冲称象”的故事：不好称量（当前条件）好称量思想方法1、大象的质量：石块的质量：化整为零2、一粒米
12、的质量一堆米的质量集小成大3、一个分子的质量许多分子的质量聚微成宏思维的同化顺应出示一个十分形象而富有启发性的过程，给学生以新颖而强烈的“刺激”，自然很快就抓住了学生的心，从而让学生轻松愉快地感受了这一“鲜活”的化学知识构建。2、从概念和理论的形成选择课题建构主义学习的生成过程建构主义认为学习是一种积极主动的建构过程，概念和理论形成过程中含有丰富的智育功能，它是人类认识世界、改造世界的抽象思维成果的典范，具有一定的代表性。要想使学生从中体会到丰富的化学思想方法，就必须想方设法让学生主动参与概念和理论形成的推导过程，真正体现自我建构知识的过程。摩尔、物质结构元素周期律、化学平衡章节是化学学科中抽
13、象概念、理论最多的章节，学生难理解，更谈不上自我主动建构知识。值得提出的是，计算机辅助教学在揭示化学过程的微观实质，展示化学思维的形成路径，描述化学思想的产生，化学概念的形成与发展等方面，都有其独到之处。知识建构例如：高二化学平衡的教学思路可从：数学上的平衡媒体信息化学中已有的平衡知识化学平衡概念动画演示可逆反应微观变化固体溶解结晶的溶解平衡蓄水池的进水出水平衡迁移信息提供信息加工由数学上熟悉的平衡：蓄水池进水出水的研究、讨论得出平衡规律，迁移到化学上的溶解平衡（并动画演示微观变化），请学生根据所提供的信息，归纳化学平衡的共同特点：V正V逆；不变的现象（如浓度、水面高度等）；动态平衡；条件改变
14、现象改变。再通过化学反应不同的特征讨论，进行分析实践，初步得出化学平衡状态的概念，再结合其它信息进行再加工，充实概念，使学生在自我探索中理解概念的内涵和外延，从而自主的建构了化学平衡的知识。3、从有利于强调重点、突破难点选择课题情境性教学构建知识建构主义提倡情境性教学，这种教学应使学习在与现实情境相类似的情境中发生，以解决学生在现实生活中遇到的问题为目标。高中化学研究的许多对象是人眼看不见、摸不着的微观世界，无法给学生直观、形象的表象，学生无法与原有的认知结构形成联系，从而容易形成“学习障碍”，使这些知识成为新教材的难点。因此利用计算机技术对图形高超的处理能力这一特有功能，可以变抽象为具体；变
15、静态为动态；将微观过程进行宏观模拟；提供了虚拟现实。从而降低了学习难度，使教学重点突出、难点得以顺利突破，有利于学生的知识建构，这些都是选材的最佳材料。例如：原电池的教学可采用问题情境教学思路：课前预习 贺卡拆下“纽扣电池”变“哑”了，接上“Zn-Cu(H2SO4)原电池装置”为什么又会唱歌了？收集信息 实际生活中电池有哪些用途？电池又有哪些危害？动画模拟原电池装置 溶液中阴阳离子如何定向移动？ 在两电极发生了什么反应？反应原理？电子的流动方向？构建原电池原理负极：失电子氧化反应待添加的隐藏文字内容3正极：得电子还原反应利用Flash软件显示无法用肉眼观察的：溶液中阴阳离子的移动、两极的反应及
16、电子的运动方向。弥补了化学实验难以展现的微观世界的动态变化。使学生在讨论中理解概念的发现过程和本质内涵，再加以实际的干电池、水果电池的应用，让学生在自我实践和体验中理解原电池的发现过程和其中的规律所在。再者物质结构元素周期律章节的教学中，可以用微机模拟如：核外电子运动、形成离子键时电子的转移、离子间引力与斥力的平衡、分子的空间构型等内容，用一般模型演示不能给学生以动感，且易造成概念的模糊，利用计算机的二维及三维的图像与动画模拟就能展示得清清楚楚，使学生有直观的感受，能科学准确地理解化学键的实质和特征。可达到了其它教学手段无法或很难获得的效果。从而变枯燥为生动，使学生产生乐学情绪，促进知识的积极
17、建构。4、从寻找规律、知识系统化选择课题构建知识的网络支架教学过程是一个信息的传输与反馈过程，知识的信息量，不仅取决于知识信息的本身，而且取决于信息传递的形式。因此，在化学教学设计中，教师的整理必不可少。教师通过对教学内容的整理，使之条理化、结构化，可有效地减少知识内容的信息量，减轻学生用脑负担，其效果可用下图简单加以说明：(1) (2) (3) 图（1）方框中的线段杂乱无章，看图的人需要较长的时间才能数出框内共有32条线段；图（2）中的线段作了整理，看图人可以较迅速地数出线段：共两排，每排16根，总共32根；而如果我们对这些线段作出进一步的整理，使每排线段4条一组，这样整理后，看图的人就能迅
18、速把方框（3）中的线段数出来。学习化学知识虽不是机械地数线段，但整理后的知识可以减少冗余度，变得清晰，易为学生所接受。化学复习课知识容量大，黑板和粉笔局限了知识的归纳，因此复习课中利用媒体进行知识的系统性总结，促进学生形成有序的知识结构网络是构建知识的良好途径。例如：复习以惰性电极电解盐溶液的知识，可利用数学的二维坐标：阳离子得电子顺序(由弱到强)K Ca2+ Na+ Mg2+ Zn2+ Fe2+ Sn2+ Pb2+ H+ Cu2+ Hg2+ Ag+阴离子失电子顺序（由弱到强） F- ROmn- OH- Cl- Br - I- S2-得出记忆以惰性电极电解盐溶液的规律口诀：、象限电解盐； 、象
19、限解阳子（电解盐溶液的阳离子）；、象限电解水； 、象限解阴子（电解盐溶液的阳离子）；又如：有机化学复习“烃和烃的衍生物”性质时，就可抓住有机物中官能团这一决定有机物性质的主线，组成烃和烃的衍生物相互转化的知识网络：通过网络化，使烃和烃的衍生物分散的知识系统化，将旧知识在大脑中重新整合。使学生掌握、建构和内化所学的知识技能，从而形成坚固的知识支架。总之CAI软件能为课堂教学提供一个先进辅助作用。但不能过分看重媒体的作用，也不能用计算机全盘代替了化学实验的演示功能。因此只有认识了“辅助”的含义，分清主次，充分理解和合理应用建构主义理论选题进行CAI软件开发，才能把计算机辅助教学运用得恰到好处，对课堂教学真正起到事半功倍的效果。参考文献：1、陈琦、刘儒德当代教育心理学北京师范大学出版社2001年2、张向东要看明天的教育,就看今天的校园，行知研究2000.13、北京教育学院心理系编著教师实用心理学4、周千红“浅谈建构主义理论与课堂教学设计” 中学化学教学参考2001年第1期
