AI—CAI教學(xué)模式在化學(xué)課堂教學(xué)中的應(yīng)用

戴巧香

AI—CAI教學(xué)是拋錨式教學(xué)(AnchoredInstruction)與計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)(Computer Assisted Instruction)相結(jié)合的教學(xué)模式的簡(jiǎn)稱(chēng)。這種教學(xué)力求創(chuàng)造類(lèi)似現(xiàn)實(shí)的情境,以解決學(xué)生所經(jīng)歷的事物中所產(chǎn)生的一些實(shí)際問(wèn)題為目標(biāo),通過(guò)教師指導(dǎo),借助計(jì)算機(jī)輔助,師生共同探索,解決實(shí)際問(wèn)題。

當(dāng)前對(duì)拋錨式教學(xué)和計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的獨(dú)立研究進(jìn)行較多,且取得了很多成果,但對(duì)于這兩者相結(jié)合的教學(xué)中模式在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用研究仍有待深入。

AI—CAI教學(xué)模式的程序是:創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境—?jiǎng)?chuàng)設(shè)問(wèn)題情境—?jiǎng)?chuàng)設(shè)探索情境—?jiǎng)?chuàng)設(shè)評(píng)價(jià)情境。本文以蘇教版《化學(xué)2(必修)》“石油的分餾”的教學(xué)為例來(lái)說(shuō)明AI—CAI在化學(xué)課堂教學(xué)中的應(yīng)用,以促進(jìn)學(xué)生自主探索、發(fā)現(xiàn)、研究及合作學(xué)習(xí),自主進(jìn)行知識(shí)的意義構(gòu)建。

一、“石油的分餾”教學(xué)實(shí)例

1. 課前準(zhǔn)備:要求學(xué)生利用互聯(lián)網(wǎng)查閱以下資料,并整理制作簡(jiǎn)單課件

(1)石油分餾產(chǎn)品的物理性質(zhì);(2)石油分餾產(chǎn)品的用途;(3)石油分餾塔的工作原理。

在準(zhǔn)備階段,教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行自學(xué)討論、查閱資料的學(xué)法指導(dǎo)。(師生互留QQ號(hào)碼以便網(wǎng)上交流)

2. 課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

(1)創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境,激發(fā)學(xué)習(xí)欲望

①情境激學(xué)

PPT展示:中東地區(qū)戰(zhàn)爭(zhēng)的各國(guó)為爭(zhēng)奪石油資源而耗費(fèi)大量人力、物力、財(cái)力,將石油爭(zhēng)奪戰(zhàn)的真實(shí)場(chǎng)景得以再現(xiàn),說(shuō)明石油是一種重要的戰(zhàn)略資源,學(xué)生的注意力立即被吸引過(guò)來(lái)。

情境引入新課:

[教師講述]我國(guó)和世界石油分布的現(xiàn)狀(PPT展示分布圖)。

石油是一種化石燃料,目前石油資源緊缺。

FLASH模擬演示石油的形成。

[學(xué)生分析交流]石油的組成元素。

②搭建腳手架

拋錨式教學(xué)不是把現(xiàn)成的知識(shí)教給學(xué)生,而是在學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的過(guò)程中,根據(jù)學(xué)生的需要為其提供援助和搭建腳手架?！澳_手架”應(yīng)該根據(jù)學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)而搭建,是為發(fā)展學(xué)生進(jìn)一步理解而提供一定的支撐。必要輔助信息的提供可以在創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境前,也可以“鑲嵌”[1] 在問(wèn)題的解決過(guò)程中。這樣的設(shè)計(jì)有利于學(xué)生積極參與到信息支持的各種活動(dòng)中。在AI—CAI教學(xué)中,信息的提供可以借助電腦。為了完成石油分餾實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì),教師可通過(guò)創(chuàng)設(shè)情境,提供信息援助。

[情境1]你所知道的石油加工產(chǎn)品有哪些?它們是純凈物還是混合物?它們有沒(méi)有固定的沸點(diǎn)?

[學(xué)生上臺(tái)演示]課前設(shè)計(jì)的課件,介紹石油加工產(chǎn)品。

[情境2]如果將這些產(chǎn)品混合在一起,汽化的順序是怎樣的?

以上問(wèn)題通過(guò)分組討論、師生互動(dòng)、生生互動(dòng)、互相支持配合,進(jìn)行有效的交流溝通,得出正確結(jié)論,為下面石油的分餾問(wèn)題解決作好鋪墊,順利實(shí)現(xiàn)了向創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境的過(guò)渡。

③創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境

如何分離汽油、煤油、柴油混合物?這個(gè)真實(shí)情境作為整個(gè)課堂探索的“錨”[2]被固定下來(lái),下面的探索活動(dòng)都以這個(gè)情境問(wèn)題的解決為中心展開(kāi)。

(2)創(chuàng)設(shè)探索情境,倡導(dǎo)交流與合作

為解決“汽油、煤油、柴油混合物的分離”這個(gè)核心問(wèn)題,可將探索過(guò)程分解成以下幾個(gè)探索情境。

①探索情境1:實(shí)驗(yàn)室需要一些純凈的水完成某實(shí)驗(yàn),但現(xiàn)在只能找到一些渾濁的自來(lái)水,你能利用現(xiàn)有的儀器制取純凈的水嗎?

②FLASH展示:燒杯、試管、酒精燈、鐵架臺(tái)、導(dǎo)氣管(數(shù)量不限)。

③合作交流:各小組合作交流,選派代表上臺(tái)在電腦上模擬演示所組裝的裝置。

④方案評(píng)價(jià)優(yōu)化選擇:得到如圖1所示裝置。

⑤探索情境2——遷移應(yīng)用:現(xiàn)有一瓶汽油和煤油的混合物,如何分離?學(xué)生自然會(huì)想到用圖1的裝置來(lái)分離。

教師針對(duì)學(xué)生存在的問(wèn)題進(jìn)行答疑、釋疑,對(duì)個(gè)人和小組的學(xué)習(xí)活動(dòng)情況進(jìn)行激勵(lì)性評(píng)價(jià),從而幫助學(xué)生矯正學(xué)習(xí)偏差、調(diào)節(jié)情緒、樹(shù)立學(xué)習(xí)信心。設(shè)計(jì)的探究情境慢慢向石油的分餾這一核心問(wèn)題靠攏。

(3)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境,激發(fā)學(xué)生的思維

①問(wèn)題情境1:汽油和煤油分離要加熱到什么程度?圖1裝置用于分離汽油和煤油須增加什么條件來(lái)控制?控制這個(gè)條件需要知道什么數(shù)據(jù)?

②學(xué)生合作交流:缺少了溫度控制,要讓蒸汽冷凝下來(lái)還需要什么?

③問(wèn)題情境2:汽油和煤油的汽化溫度相對(duì)較高。增加了溫度控制后,圖1裝置用于分離汽油和煤油還存在哪些不足?怎樣改進(jìn)?

④合作交流后學(xué)生提出以下改進(jìn)方案:加溫度計(jì)控制溫度;用燒瓶替代試管增大受熱面積,使混合液均勻受熱;加沸石防止暴沸;用冷凝管充分冷凝。

⑤FLASH模擬演示:各小組派代表上臺(tái)在電腦上組裝石油的分餾裝置。

結(jié)合課件介紹儀器名稱(chēng),討論分析石油分餾實(shí)驗(yàn)的注意點(diǎn)。

⑥教師實(shí)驗(yàn)演示:石油的分餾。

⑦情境遷移應(yīng)用:如何分離汽油、煤油、柴油的混合物?

⑧再次遷移:如何分離原油?

AI—CAI教學(xué)中,問(wèn)題情境的創(chuàng)設(shè)應(yīng)有助于學(xué)生發(fā)展各種經(jīng)驗(yàn)的表征能力,這將促進(jìn)遷移發(fā)生的可能性。

(4)創(chuàng)設(shè)評(píng)價(jià)情境,提供展現(xiàn)機(jī)會(huì)

AI—CAI教學(xué)不僅是為了讓學(xué)生能夠解決“錨”[1]中的問(wèn)題,而且要通過(guò)教學(xué)使學(xué)生能夠自主地完成學(xué)習(xí)目標(biāo),自主地解決復(fù)雜背景中的真實(shí)問(wèn)題,提高與他人合作、交流、相互評(píng)價(jià)和自我反思的能力。在石油的分餾實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)完成后進(jìn)入到總結(jié)評(píng)價(jià)和成果展示階段。

①回顧評(píng)價(jià)各學(xué)習(xí)小組的探索成果。

②學(xué)生小組代表展示課前準(zhǔn)備成果:分餾塔的介紹;石油分餾產(chǎn)品的用途(如圖2)。

二、教學(xué)反思

1. 教師應(yīng)積極轉(zhuǎn)變角色

在AI—CAI教學(xué)過(guò)程中,教師只是一個(gè)引導(dǎo)者,應(yīng)努力發(fā)揮學(xué)生的主體作用,讓學(xué)生在探索中體驗(yàn)科學(xué)方法的運(yùn)用,會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),并通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬展示。使學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)的過(guò)程不再是一個(gè)單純接受現(xiàn)成知識(shí)結(jié)論的過(guò)程,而是進(jìn)行科學(xué)探究,養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、學(xué)會(huì)科學(xué)方法和形成價(jià)值觀的過(guò)程,從而達(dá)到全面提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的目的。在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí),教師必須考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)和心理需求,在課堂活動(dòng)中營(yíng)造合作氣氛,使每個(gè)學(xué)生得到盡可能多的關(guān)注和發(fā)展,使文化背景和學(xué)習(xí)程度各異的學(xué)生個(gè)體的學(xué)習(xí)能力都得到發(fā)展,使所有的學(xué)生都有發(fā)展的機(jī)會(huì)。

2. 智能模擬能為教學(xué)提供有效的支撐

多媒體計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)條件為拋錨式教學(xué)的實(shí)施提供了很大的發(fā)展空間。CAI系統(tǒng)中,資料和信息的查閱及使用非常方便,可以通過(guò)仿真技術(shù),模擬現(xiàn)實(shí)情境,學(xué)生們可以發(fā)揮能動(dòng)性,編排各種實(shí)驗(yàn),探索并理解其中的規(guī)律[3]。

3. 倡導(dǎo)交流與合作,深化探究

真實(shí)問(wèn)題情境往往十分復(fù)雜,憑單個(gè)學(xué)生的力量是很難完成的,因此合作學(xué)習(xí)非常重要。在學(xué)生分角色進(jìn)行對(duì)話時(shí),需要他們動(dòng)用以前所學(xué)的有關(guān)教育學(xué)知識(shí),以及他們本身形成的教育觀來(lái)解決問(wèn)題。他們?cè)噲D探索多種可能的解決方案,在對(duì)方案進(jìn)行討論和評(píng)判中,學(xué)生們才能意識(shí)到有些方案不合理,進(jìn)而進(jìn)行改善。例如在自來(lái)水提純的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中,一開(kāi)始有學(xué)生設(shè)計(jì)對(duì)采用燒杯加熱自來(lái)水,通過(guò)討論后發(fā)現(xiàn)這樣的設(shè)計(jì)汽化水的收集存在問(wèn)題,進(jìn)而改進(jìn)用試管加熱;又如在這個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的冷凝部分,一開(kāi)始只用了長(zhǎng)導(dǎo)氣管,經(jīng)交流后又增加了裝有冷水的燒杯的設(shè)計(jì)。通過(guò)這一階段的活動(dòng),學(xué)生能夠體驗(yàn)對(duì)解答的合理性進(jìn)行檢驗(yàn)的必要性,不僅培養(yǎng)了學(xué)生解決問(wèn)題的能力,更重要的是對(duì)問(wèn)題解答的檢驗(yàn)與反思始終體現(xiàn)合作學(xué)習(xí)的精神。學(xué)生在探究的過(guò)程中互相幫助,充分發(fā)揮各自的長(zhǎng)處,團(tuán)隊(duì)多元智能得到展示,培養(yǎng)了善于與人合作的習(xí)慣,增強(qiáng)了學(xué)生的社會(huì)生存能力。

AI—CAI教學(xué)模式是建構(gòu)主義教學(xué)理論與計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的有機(jī)結(jié)合。要充分利用網(wǎng)絡(luò)課堂對(duì)教學(xué)進(jìn)行精心設(shè)計(jì),創(chuàng)造一種適合學(xué)生生理、心理特點(diǎn)的教學(xué)氛圍。AI—CAI教學(xué)模式對(duì)于改變過(guò)于強(qiáng)調(diào)接受學(xué)習(xí)、機(jī)械訓(xùn)練的現(xiàn)狀,確立學(xué)生在課程改革中的主體地位,發(fā)揮學(xué)生自主探究、發(fā)現(xiàn)、研究以及合作學(xué)習(xí)的機(jī)智,培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力,增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感有著極其重要的意義。■

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