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郭瑞霞 李焱
［摘要］化学实验在课堂教学中发挥着不可替代的作用，但也存在着弊端。本文认为应在化学教学模式中充分发挥MCAI软件多媒体的优势，加强软件的交互性，建立新型的化学实验与MCAI互动教学模式。
［关键词］化学实验 MCAI 教学模式设计
［作者简介］郭瑞霞（1963－），女，焦作师专讲师，多年从事化学方法、化学评价改革的研究；李焱（1977－），女，河南沁阳人，焦作师专讲师，主要从事有机化学和化学教育。（河南 焦作 454000）
［中图分类号］G40－057 ［文献标识码］A ［文章编号］1004-3985（2007）02-0160-02
化学是以实验为基础的自然科学。化学实验是化学的灵魂和支柱，也是完善人的科学素质，特别是创造思维素质的重要载体。多媒体计算机辅助教学（Multimedia
Computer Assisted In-struction，简称MCAI），是20世纪90年代多媒体技术发展起来后，多媒体技术和CAI技术相结合的产物。因此，本文主张在化学教学中应分别发挥两者的优势，建立新型的化学实验与MCAI互动教学模式。
一、化学实验自身的局限性
传统的化学课堂演示实验存在着一些不易克服的矛盾：第一，反应装置规模小而课室范围大，多数学生观察现象模糊；第二，许多化学变化转瞬即逝，学生注意力难以集中在应当着重观察的重点上，因而感官刺激的强度不足；第三，一些化学实验需要较长些的时间才能完成，而课堂教学时间有限，无法直接观察结果；第四，演示实验时教师既要自己动手或指导学生操作，又要调控整个教室的学生注意力，因而无法组织他们同步思考讨论，所以，边实验边探索的气氛不浓；第五，一些实验的危险性较大，不宜在课堂上演示；第六，一些工业生产装置规模大，根本无法在课堂内演示。
二、MCAI自身的优越性
MCAI不仅可以利用文字、图形，而且还可以通过动画、声音等手段加强表现效果，综合应用多种信息媒体。同时，MCAI操作简便，可以使学生在轻松活泼的环境中主动学习，并实现信息的实时交换，极大地提高了教学效果。充分利用MCAI，将化学实验教学内容通过交互式、场景式设计由计算机多媒体技术真实地表现出来，不仅可以极大地提高学生对化学实验课的学习兴趣，实现实验教学手段的现代化、实验教学内容的系统化、实验操作的规范化，减轻教师的负担，提高教学的效果和教学质量，还可以有效地培育学生的创新意识，完善学生的创造思维素质。
在MCAI软件模型设计时要考虑以下几个方面：第一，对传统实验中实验现象明显、易于观察的要保留下来，以规范、清晰的演示实验录像展示给学生，并在录像中设置控制按钮，实现教学中的自主控制。第二，对微观化学实验反应过程进行宏观、动态地模拟，使反应机理，特别是反应中立体化学现象一目了然。动态模拟形象、直观，有利于有机化学知识的学习。第三，利用计算机模拟实验，如展示工业生产流程图、爆炸实验、反应时间快的实验的慢镜头、反应时间快的实验的压缩过程等。教师可以在模型设计中针对具体的实验，设计出不同的教学模式或学习模式，达到实验的效果，提高教学质量。
三、化学实验与MCAI互动教学模式设计
化学实验与MCAI模型设计内容丰富，涉及化学实验教学的各个方面，其软件设计一般由化合物制备实验主模块与仪器库、装置库、实验常用数据库、习题与测试库及基本操作库五个子模块组成。主模块中每个实验包括：学习指南流程、实验概述、反应装置选择、操作注意事项、名师演示、思考题及答案提示等。依据实验教学的目标和策略来划分，实验教学模式可分为：演示讲授模式、个别化练习模式、游戏模式和实验探究模式。
1.演示讲解模式。演示讲解模式主要受演示实验和知识讲解两方面因素的制约。演示实验是供学生进行观看和示范的操作性实验。它是可以为学生呈现鲜明可信的、生动直观的实验过程的一种教学模式。因此，教师在设计演示的实验内容时，要首先考虑它的鲜明性、简易性与快速性。同时，教师在课堂教学时，还应随着模拟演示实验进程的加快，适时穿插启发式讲解、讲述，并针对演示实验的主题、实验装置与试剂、实验条件、应重点观察的部位和现象等方面，启发学生的思维，开拓学生的思路。讲解是与模拟演示实验紧密相随的，演示讲授模型设计的程序应当融演示与讲解于一体，要防止演示离开知识的启发引导，形成
“哑巴实验”，或讲解超前，过多过细，干扰学生专注的观察与结合实验现象的思考。同时，教师还可以根据具体的实验内容，设计暂停、慢放、快放、局部放大等演示功能，以便于学生观察。
2.个别化练习模式。个别化练习模式有很多优点：学习者可以按照其个别差异进行个性化学习，实现个性化发展；学习者可以依据自身的能力水平自定学习速度；学生可以依据自身兴趣等特点选择学习内容，满足个人需要。因此，教师在设计个别化练习模式时，首先要设计一些相关的学习建议与指导，以便于学生的自主学习。其次，教师还要设计好学习的评价软件，做到能够及时反馈学生的学习效果，从而鼓励学生的自主学习。再次，教师在设计个别化练习模式时，要按照学生掌握知识的规律进行设计。先进行尝试性练习，比如：熟悉仪器设备的组装方法、连接顺序、化学实验的基本操作等；再做巩固性练习，比如：化学实验的技巧、结论、化学实验反应的原理等，并且在必要的时候，给予学生形成性的评价反馈。
3.实验游戏模式。教学游戏模式常常用来设计一种竞争性的学习环境，游戏的内容、过程都是与教学目的联系起来。这种模式是集科学性、趣味性与知识性于一体，寓教于乐。它主要通过游戏的形式，教会学生掌握实验的知识和能力，并引发学生对学习的兴趣。对这种模式的教学软件进行设计时，应遵循趣味性强、游戏规则简单的原则。在化学实验模型设计中这种模式特别适用于基本操作实验的设计，把仪器库模块、装置库模块中常用的设备做成游戏模式，方便大家练习，从而达到学习的目的。
4.实验探究模式设计。实验探究的本意是激发学生的学习兴趣，激励他们的探究精神，磨炼克服困难、获取成功的意志。在设计实验探究模型时要注意以下几个关键点：第一，提供简明指南，防止学生走弯路。第二，实验探究模型设计必须创建一个好的探究情景，以培养学生的学习兴趣，引导学生继续探究的热情。第三，要有交互式设计。人机互动主要体现在使用者可以随意控制计算机的屏幕显示，与屏幕显示内容进行对话，根据实验需要来控制多媒体应用程序的运行等。由于不同的学习者在知识背景、学习方法、接受能力等多方面存在差异，传统的课堂实验教学方式很难根据每个学习者的实际情况进行设计。人机互动可以使学习者根据自身的实际情况在一定的学习环境（含教师的指导和帮助）中自主自发地与计算机对话，从而进行信息加工和处理，达到掌握实验的目的，这种优势使个别化教学成为现实，使因材施教具有了普遍意义。第四，要有创新思维设计。创新能力是一种综合能力，它包括丰富的想象力、敏锐的观察力与创新思维等。丰富的想象力是创新的“翅膀”，研究和学习化学实验必须借助想象，MCAI可以为学生提供广阔的想象空间，丰富学生的知识想象储备，为学生的想象提供“支撑点”，提高学生运用表象进行想象的能力。观察是一切知识的门户，周密、精确、系统地观察是科学发现的基础。MCAI对培养学生的观察能力具有事半功倍的效用。MCAI的图像处理功能使图形更准确、更清晰，使实验现象更加多样化、动态化，这样更能引起学生的注意，激发学生的创新。MCAI的模拟功能可以扩大观察范围，提高观察效果，这样就解决了许多化学实验因时空跨度过大或过小而很难直接进行观察的问题。利用MCAI的动画模拟功能可以化虚为实、化远为近、化静为动，形象、直观、全方位地展现地理事物的全貌及发生、发展过程，学生通过多角度观察就可能会提出与众不同的见解。创新思维是人类思维的高级形式，是多种思维的综合表现。模拟化学实验中不断追求发散思维与复合思维的有机结合是培养创新能力的关键。
计算机辅助教学向着多媒体化、智能化、网络化发展，必将大大促进对化学的实验教学改革。在今后的化学实验教学中，MCAI将会异军突起，在体现和实现实验教学目的、结论与发展等方面将成为不可多得的优秀教学形式。
［参考文献］
［1］陈迪妹.中学化学MCAI应用现状分析及思考［J］.中国电化教育，2004（3）：87-88.
［2］邱国援.多媒体技术在化学教学中的重要作用［J］.实验教学与仪器，2001（1）：19.
（栏目编辑:张秀荣） |
