中学化学参赛论文信息技术与化学“研究性学习”课程整合的初探

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中学化学参赛论文信息技术与化学“研究性学习”课程整合的初探
安陆市解放路中学   彭亚齐  
关键词：信息技术  研究性学习  建构主义 整　合
协作学习  个性化学习  创　新  迁　移
2000年国家教育部制订的中学化学教学大纲，首次提出了要在中学化学教学中开展研究性课程，进行研究性学习活动，这是我国中学化学课程改革开放的一项重大举措。其目的是要通过学生的亲身实践获取直接经验与生活体验，养成科学精神和科学态度，掌握基本的科学方法，全面培养学生综合运用所学知识的能力、收集和处理信息的能力、分析和解决问题的能力、语言文字表达能力及团结协作能力。如何设计、实施和指导研究性学习活动已成为广大化学教师亟待解决的新课题。因此信息技术与化学“研究性学习”课程的整合成为当前学校教学组织过程中迫切需要解决的重要课题。
一、化学“研究性学习”的内涵及特点
化学“研究性学习”是以类似科学研究的方式去主动获取化学知识，运用化学知识解决问题，获得发展。这种学习方式通常要围绕一个需要探究解决的特定问题展开，所以又称为“主题研究性学习”。它是学生在教师的指导下，根据各自的兴趣、爱好和条件，选择不同的研究课题，独立自主地开展研究，从中培养学生的创新精神和创造能力，它的突出特征是坚持学生在学习过程中的“自由选题，自主探究和自由创造。”研究性课程是指以培养学生的创新精神和创造能力为目的的课程。它要求给学生提供研究的问题和背景，让学生自主研究知识的发生发展过程，因而具有研究性；它从问题的提出、方案的设计与实施，到结论的得出，均由学生来做，因而具有自主创新性；它一般要通过调查、实验、归纳猜想、推证结论、社会实践等方式进行学习，因而具有开放性和实践性。
研究性学习的内容不是特定的知识体系，而是来源于学生的学习生活和社会生活，立足于研究、解决学生关注的一些社会问题或其他问题，涉及的范围很广泛。它可能是某学科的，也可能是多学科综合、交叉的;可能偏重于实践方法，也可能偏重于理论研究方面。在同一主题下，由于个人兴趣、经验和研究活动的需要不同，研究视角的确定、研究目标的定位、切入口的选择、研究过程的设计、研究方法、手段的运用以及结果的表达等都可以各不相同，具有很大的灵活性，为学习者、指导者发挥个性特长和才能提供了广阔的空间，从而形成一个开放的学习过程。研究性学习，要求学生在确定课题后，通过媒体、网络、书刊等渠道，收集信息，加以筛选，开展社会调研，选用合理的研究方法，得出自己的结论，从而培养了学生的创新意识、科学精神和实践能力，它的最大特点是教学的开放性。（1）教学内容是开放的。天文地理、古今中外，只要是学生感兴趣的题目，并有一定的可行性，都可作为研究课题。（2）教学空间是开放的。强调理论联系实际，强调活动、体验的作用。学习地点不再限于教室、实验室和图书馆，要走出校门进行社会实践；实地勘察取证、走访专家、收集信息等等。（3）学习方法、思维方式是开放的。针对不同目标，选择与之适应的学习形式，如问题探讨、课题设计、实验操作、社会调查等。要综合运用多门学科知识，分析问题、解决问题的能力增强了，思维方式从平面到立体，从单一到多元，从静态发展到动态，从被动发展到主动，从封闭到开放。（4）收集信息的渠道是开放的。不是单纯从课本和参考书获取信息，而是从讲座、因特网、媒体、人际交流等各种渠道收集信息。（5）师生关系是开放的。学生在研究中始终处于主动的地位，教师扮演着指导者、合作者、服务者的角色。提倡师生的辩论，鼓励学生敢于否定。

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二、信息技术与化学“研究性学习”课程的整合模式探讨
信息技术作为学生学习的基本认知工具。在课程整合中，强调信息技术服务于具体的任务。学生以一种自然的方式对待信息技术，把信息技术作为获取信息、探索问题、协作解决问题的认知工具，并且对这种工具的使用要像笔、墨那样顺手、自然。课程整合要求，学生学习的重心不再仅仅放在学会知识上，而是转到学会学习、掌握方法和培养能力上，包括培养学生的“信息素养”。学生利用信息技术解决问题的过程，是一个充满想象、不断创新的过程，同时又是一个科学严谨、有计划的动手实践过程，它有助于培养学生的创新精神和实践能力，可以促使其将这种解决问题的技能逐渐迁移到其他领域。
在课程整合的教学模式中，强调学生的主体性，要求充分发挥学生在学习过程中的主动性、积极性和创造性。学生被看作知识建构过程的积极参与者，学习的许多目标和任务都要学生主动、有目的地获取材料来实现。同时，在信息技术与化学“研究性学习”课程的整合中，教师是教学过程的组织者、指导者、促进者和咨询者，教师的主导作用可以使教学过程更加优化，个别化学习和协作学习的和谐统一是教学活动中重要的一环。课程整合强调“具体问题具体分析”，教学目标固定后，可以整合不同的任务来实现，每一位学生也可以采用不同的方法、工具来完成同一个任务。这种个别化教学策略对于发挥学生的主动性和进行因人而异的学习是很有帮助的。但社会化大生产的发展，要求人们具有协同工作的精神。同样，在现代学习中，尤其是一些高级认知场合（例如复杂问题的解决、作品评价等）要求多个学生能对同一问题发表不同的观点，并在综合评价的基础上，协作完成任务。而网络环境（尤其互联网）正为这种协作学习提供了很好的平台。比如信息技术作为学习工具。学生作为积极能动的学习者，以类似科学研究的方式，在信息技术的帮助下，获取信息、交流信息，共同探讨，并最终协作完成研究任务。研究型课程中的整合任务，一般不是教材中的内容，而是课后延伸，甚至是社会现实性课题，如环境保护、污染治理、科普宣传等化学应用性问题。
确定选题后  学生程序：1．利用各种资源（包括网络），收集相关资料。2． 信息分类整理、加工处理。3．写出考察体会（基本的写作技能）或制作成电脑作品，进行交流（PowerPoint或Word、authorware、flash、photoshop等的使用）。 4．体会化学选题与生活、环境的关系，引导学生通过亲身体验来学习。5．学生总结在本课题探究中，你获得哪些体验与经验，学得哪些知识，发现那些问题，有哪些不足？
教师程序：1．教师只起组织、指导的作用，一般不为学生准备材料。2．除了任务布置和最后的交流评价，整个研究过程基本在课外进行。评价点①课题研究计划的可行性、研究方法的有效性。②每位学生的参与程度、协作意识③ 作品是否切合主题，内容的丰富性、合理性、创新性。
现代化学教学强调化学与现实生活的联系，要求化学教学要从身边的生活问题出发、用于解决生活中的实际问题，Internet提供的丰富资源又为此提供了更广阔的空间。“化学研究性学习” 就是为实现使学生将学到的化学知识用于解决生活问题、从而培养其联系实际、解决问题能力的目标而设计的，其步聚包括七个环节，

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（1）情景导入，提出问题  情景创设的目的是激发学生探索、解决问题的兴趣，创设的情景要与学生的日常生活密切相关，而且要利用视频、音频、图片等多媒体信息来呈现问题。
（2）分析问题，明确方向  要求学生分析解决问题需要确定哪些条件，这些条件与哪些化学知识有关系，最后确定解决问题涉及的化学概念、原理。
（3）小组学习，查找信息  教师按照学生的兴趣或位置关系将学生分成若干小组，确定每个小组成员都有相应的任务后，提供给学生信息记录表、相关的资源、网址或搜索引擎，传授学生使用这些资源的方法，让学生开始查信息。要求每个学生都独立自主地查找信息，他们所查找的信息都是为了解决共同的任务，是小组任务的一部分，培养他们协作的意识。这一阶段要给学生足够的时间和资源，使他们能进行充分的探索，学生还要及时记录所找到的信息。
（4）交流协作，解难释疑  当小组成员找到所需的信息后，让他们回到小组中，交流他们所查的信息以及为什么选择这些的理由，讨论其中分歧的意见以达成共识。对于一些学生容易忽视的因素，教师要及时引导。
（5）计算数据，问题解决  学生计算经过讨论的数据，比较、分析计算结果，讨论、选择恰当的解决方案。这里学生提出的解决方案可能不是惟一的，教师要鼓励学生多角度考虑解决方案，以培养他们的发散思维。
（6）成果汇报，讨论评价  学生在小组交流达成共识后，由小组成员向全体同学汇报学习的结果以及提出方案的理由，教师和其他组的学生可以就他们的方案提出适当的建议。
（7）反思  要求学生回忆探索、协作的过程，反思如何从问题中提取化学知识、怎样才能找到需要的信息、如何选择有用信息、解决该问题用了哪些化学知识、与小组成员协作是否愉快、学习伙伴有哪些值得自己学习的地方、打算以后怎么用这些化学知识和学习方法等等。

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三、信息技术与化学“研究性学习”课程的整合程序
信息技术与化学研究性学习的课程整合中，教师应重视学生对所学知识的意义建构，教学设计从以课本为中心转变为以资源为中心、以学为中心，整个教学对资源是开放的，学生在学习某一学科内的知识时可以获得许多其他学科的知识，学生在占有丰富资源的基础上完成各种能力的培养，学生成为学习的主体，教师成为学生学习的指导者、帮助者、组织者。按照对学生能力由低到高的培养顺序，可以将此阶段细化为四个层次，每层着重培养的学生的能力分别是：信息获取和分析能力——信息分析和加工能力——协作能力——探索和创新能力。信息技术提供资源环境，信息社会需要有信息能力的新型人才，而信息能力就是指获取、分析和加工信息的能力，随着网络技术的飞速发展，网络资源可以说是浩如烟海，如何在广袤的信息海洋中快速、准确的找到自己所需的资源，如何迅速的判断资源的价值并对其进行取舍，如何合理的将资源重新组合为己所用，这些都关系到个人和团队的成败。用信息技术提供资源环境就是要突破书本是知识主要来源的限制，用各种相关资源来丰富封闭的、孤立的课堂教学，极大扩充教学知识量，使学生不再只是学习课本上的内容，而是能开阔思路，看到百家思想。在此层次，主要培养学生信息能力中获取信息、分析信息的能力，让学生在对大量信息进行筛选的过程中，实现对事物的多层面了解。教师可以在课前将所需的资源整理好，保存在某一特定文件夹下或做成内部网站，让学生访问该文件夹来选择有用信息；也可以为学生提供适当的参考信息，如网址、搜索引擎、相关人物等，由学生自己去Internet或资源库中去搜集素材。相比较来说，后者比前者更能培养学生获取信息、分析信息的能力。该层次是所有后续层次教学的基础，在信息社会里，学生只有找到资源才有创作、发明所言。信息技术作为信息加工工具这一层主要培养学生信息能力中获取信息和分析信息的能力，强调学生在对大量信息进行筛选过程中对事物综合的了解和学习。该层次主要培养学生信息能力中分析信息、加工信息的能力，强调学生在对大量信息进行快速提取的过程中，对信息进行重整、加工和再应用。该层次不能单独成立，必须依赖于“信息技术提供资源环境”——如果没有可供探索的资源，无法实现对信息的获取，就根本无法进行信息的分析和加工，这也正说明该层次比第四层先进。在该层次的教学中，重点培养学生的信息加工能力和思维的流畅表达能力，达到对大量知识的内化。该层次可采用任务式教学策略，而且适合于化学研究性学习，然后将图形用photoshop等进行重新加工，用word写出一篇小论文或用powerpoint、flash、authorware等作出小动画来说明化学中的抽象问题和自己的研究结论。在教学过程中，教师要密切注意学生整个的信息加工处理过程，在其遇到困难的时候给予及时的辅导和帮助。信息技术作为协作工具和个别化学习相比，协作学习有利于促进学生高级认知能力的发展，有助于学生协作意识、技巧、能力、责任心等方面的素质的培养，因而受到广大教育工作者的普遍关注。计算机网络技术为信息技术和课程整合，实现协作式学习提供了良好的技术基础和支持环境。计算机网络环境大大扩充了协作的范围，减少了协作的非必要性精力的支出。在基于Internet网络的协作学习过程中，基本的协作模式有四种：竞争、协同、伙伴和角色扮演。组织不同类型的协作学习对技术的要求程度不同。竞争是指两个或多个学习者针对同一学习内容或学习情景，也通过Internet进行竞争性学习，看谁能够首先达到教学目标的要求，在培养学生技巧和能力的同时，培养学生的竞争意识和能力。基于竞争模式的网络协作学习，一般是由兄弟学校共同提出一个问题或目标，并提供学生解决问题或达到目标的相关信息。学习者在开始学习时，先从网上在线学习者名单中选择一位竞争对手，并协商好竞争协议，然后开始各自独立的解决学习问题。在学习过程中，学习者可看到竞争对手所处的状态以及自己所处的状态，学习者可根据自己和对方的状态调整自己的学习策略。竞争一般在智能性较强的网络教学环境支持下进行。协同是指多个学习者共同完成某个学习任务，在共同完成任务的过程中，学习者发挥各自的认知特点，相互争论、相互帮助、相互提示或者是进行分工合作。学习者对学习内容的深刻理解和领悟就在这种和同伴紧密沟通与协调合作的过程中逐渐形成。协同需要多种网络技术的支持，如：电子邮件、聊天室、留言板等。伙伴就是在网络环境下找到与现实环境中的伙伴相类似的学生，然后共同协作、共同进步的过程。角色扮演指在用网络技术创设的与现实或历史相类似的情境中，学生扮演其中的某一角色，在角色中互相学习的过程。要实现角色扮演一般采用实时交互的网络工具，如：多功能聊天室等。可以发现，以上四种学习模式中，学习和教学基本都在网络技术的支持下发生，而且，学生绝大部分时间都处于一种积极投入状态。信息技术作为研发工具虽然我们强调对信息的加工、处理，以及协作能力的培养，但最重要的还是要培养学生的探索能力、自己发现问题和解决问题的能力，以及创造性思维能力，这才是教育的最终目标。在实现这种目标的教学中，信息技术扮演着“研发工具”的角色。很多工具型教学软件都可以为该层次的教学和学习提供很好的支持。