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　　一、輔助教學，開發(fā)三種模式：

１．面向課堂教學的ＣＡＩ軟件；
２．適合資料儲存和個別化學習的ＣＡＩ軟件；
３．交互式ＶＣＤ視盤。

　　二、“教”、“電”兼容，實行四個結(jié)合：

１．優(yōu)化教學設(shè)計與編寫軟件腳本相結(jié)合；
２．培養(yǎng)“兩棲”骨干與全員參與設(shè)計相結(jié)合；
３．突破教學難點與發(fā)揮輔助功能相結(jié)合；
４．深化引探教學與修改完善軟件相結(jié)合。

　　四個相結(jié)合，突出一個基本思想：在堅持以化學實驗為基礎(chǔ)、以引導(dǎo)探索培養(yǎng)能力為主線、以提高學生化學素質(zhì)為目的的前提下，突出計算機軟件對化學教學的有效的輔助功能，自覺走出為電教而電教的誤區(qū)，努力提高化學教學的效率和質(zhì)量。

　　從１９８２年起，廣東省教研室就以我校為試點，開展化學實驗引導(dǎo)探索法的教改試驗，于１９８６年獲廣東省教學科研成果一等獎，并向省內(nèi)外推廣。十年來，我校化學教學改革圍繞著將實驗引探法向綜合性的方向發(fā)展的這一主題，不停頓地探研，取得了積極的成果。

　　時至今日，化學引探法應(yīng)當如何深化？這是擺在我們面前的新課題。

　　放眼環(huán)球，科學技術(shù)的高度發(fā)展，加速了教育改革的腳步，傳統(tǒng)的教學模式正在受到新的教育觀念和現(xiàn)代化教學手段的挑戰(zhàn)。多媒體電教手段在教學中的應(yīng)用，已成為課堂教學改革的必然趨向，現(xiàn)在，中學化學教學已跨入了與計算機“聯(lián)姻”的時代。應(yīng)當把握時機，圍繞開發(fā)計算機輔助教學軟件這個方向，將化學實驗引探法不斷深化──這就是我們思考的結(jié)論。

　　一年多來，我們在開發(fā)計算機輔助化學教學軟件方面取得了初步的成效，展示出良好的發(fā)展前景。

一、輔助教學 開發(fā)三種模式

　　我校計算機輔助化學教學，迄今已開發(fā)了三種模式。

　　第一種，面向課堂教學的ＣＡＩ軟件。

　　這是在運用實驗引導(dǎo)探索法進行課堂教學設(shè)計的基礎(chǔ)上，采用“多媒體編著工具”編制而成的ＣＡＩ軟件。 例如我校用“洪圖”開發(fā)的《反應(yīng)熱》和用“神州之鷹” 開發(fā)的《氮氣》。

　　這類軟件的特點是：⑴素材豐富，形象生動，信息全面，實現(xiàn)了文本、圖形、圖象、動畫、視頻和音頻的有機結(jié)合；⑵能實現(xiàn)師生與計算機之間進行人機對話，發(fā)揮啟發(fā)思維、引導(dǎo)探索、提高能力的功能；⑶可以及時進行教學信息的反饋；⑷具有超文本甚至超媒體結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)多級菜單交互式選擇的功能；⑸軟件的內(nèi)容、編排和結(jié)構(gòu)立足于課堂教學過程，體現(xiàn)教師的主導(dǎo)作用，可充分提高課堂教學效率。

　　第二種，適合資料儲存和個別學習的ＣＡＩ軟件。

　　這是采用“超級磁盤刊物生成工具”將教學設(shè)計、知識重難點、典型習題、知識規(guī)律及答案等編成的“電子書刊”，是一種具有交互跳轉(zhuǎn)功能、可供教師儲存或?qū)W生自學輔導(dǎo)、查詢的“資料庫”。我校已經(jīng)開發(fā)的《物質(zhì)結(jié)構(gòu)元素周期律》的軟件就屬于這種類型。

　　這類軟件的特點是：⑴資料庫磁盤空間小，容量大，且可不斷修改、增容，機動靈活；⑵通過“熱字”儲存重難點知識講解、名詞解釋、習題解答或答案等，供使用者隨意調(diào)用；⑶具有交*跳轉(zhuǎn)功能，即非線性選擇,不必按固定順序查閱；⑷兼有外調(diào)ＣＤ,學生可在輕音樂氣氛中自學；編寫時若通過掃描還可穿插畫面，故能激發(fā)學生的興趣；⑸制作和使用成本低，只要有一部２８６的低檔電腦，教師會打字，學生會開機，就可以制作或使用。

　　第三種，交互式ＶＣＤ視盤。

　　這是在實驗引探教學設(shè)計和實驗、實物、實景攝像綜合制作ＣＡＩ軟件的基礎(chǔ)上，采用“交互式ＶＣＤ編碼系統(tǒng)”，結(jié)合播放錄像設(shè)備制作而成的具有多級菜單選擇功能的課堂教學演示系統(tǒng)。

　　據(jù)已知資料，這類教學軟件的制作，在國內(nèi)中學化學界尚屬首創(chuàng)。它具有上述第一類軟件的大部分功能，可以通過多級菜單隨意選擇圖像、文字、動畫、錄像的畫面，對于化學實驗裝置或操作畫面的觀察，可放大、放慢、停頓、再現(xiàn)，并可顯示配套的思考題，因此能更充分地發(fā)揮實驗引導(dǎo)探索的效能。更難得的是：⑴有了ＣＡＩ軟件的版本后,換制成ＶＣＤ光盤,成本低；⑵使用ＶＣＤ教學片，只要有電視機和２?０版ＶＣＤ機（即“家庭影院”的簡單設(shè)備），便可組成演示系統(tǒng)，低要求，易操作，即使在全國各地那些條件較差的農(nóng)村中學，也可推廣使用，因而有著廣闊的開發(fā)前景。

　　當然，這類軟件的制作，對系統(tǒng)的技術(shù)要求和將ＣＡＩ軟件轉(zhuǎn)換成ＶＣＤ教學光盤的設(shè)備要求高。然而，由于我校領(lǐng)導(dǎo)對電化教學的高度重視及研制人員的全情投入，我們制作交互式ＶＣＤ化學視盤的工作，已經(jīng)取得了突破性的進展。

二、“教”、“電”兼容 實行四個結(jié)合

　　誠然，電化教學引入課堂，傳統(tǒng)的教學模式正面臨挑戰(zhàn)，但電化教學是在傳統(tǒng)教學的基礎(chǔ)上產(chǎn)生和發(fā)展起來的，現(xiàn)代化的電化教學既有對傳統(tǒng)教學的否定，也有對傳統(tǒng)教學的繼承、包容和發(fā)展，否定的是傳統(tǒng)教學中落后的、不科學的部分，繼承、包容和發(fā)展的是傳統(tǒng)教學中積極的、有生命力的部分。因此，中學化學教學的改革，應(yīng)當既堅持傳統(tǒng)教學中的富有生命力的模式，又積極引進電教多媒體、尤其是多媒體計算機輔助教學，使傳統(tǒng)教學與電教媒體彼此兼容，相互滲透，努力實現(xiàn)課堂教學的最優(yōu)化。

　　當前，國內(nèi)一些電腦專業(yè)部門和學校依據(jù)上述的指導(dǎo)思想， 著手開發(fā)了一批化學ＣＡＩ軟件。然而，在開發(fā)過程中暴露出一個矛盾：精通電腦的專門人才不了解化學教學；熟悉化學教學的教師不懂電腦。雖然兩者可以合作，進行設(shè)計、開發(fā)，但要做到融合溝通，得心應(yīng)手并不容易；尤其是專家們制作的化學ＣＡＩ軟件成型后，就再難以通過教學實踐反復(fù)檢驗、修改、完善了。

　　如何解決上述矛盾？我們在計算機軟件的開發(fā)過程中，探討了這個問題。通過實踐，越來越體會到：中學化學教師有自身的長處──熟悉化學學科知識，可以在自己的教學活動中不斷修改、完善；也有自己的短處──沒有熟練掌握電腦軟件的制作方法。因此，應(yīng)當自覺地、主動地揚長補短。

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　　我們是怎樣“揚長補短”的呢?概括起來，就是實行四個“相結(jié)合”。

　　其一，優(yōu)化教學設(shè)計與編制軟件腳本相結(jié)合。

　　我校長期堅持的實驗引導(dǎo)探索法，就其本質(zhì)來說，既強調(diào)了化學學科以實驗為基礎(chǔ)和依據(jù)的出發(fā)點，又突出了通過啟發(fā)誘導(dǎo)促進學生拓展思維能力和提高化學素質(zhì)的落腳點，它無疑是富有生命力的教學模式，這正是我們的“強項”。因此，我們在開發(fā)軟件時，先把精力放在體現(xiàn)實驗引導(dǎo)探索特點的課堂教學結(jié)構(gòu)的設(shè)計上， 遵循如下的步驟：根據(jù)大綱的要求，把握教材的知識結(jié)構(gòu)和認知結(jié)構(gòu)；總結(jié)我們對該部分教學內(nèi)容進行引探教學的成功體會，設(shè)計出“樹*式教學網(wǎng)絡(luò)圖”，用其作為電腦軟件的編制腳本，它包括：⑴以教學要點作為軟件設(shè)計的主菜單；⑵以每一要點所包含的知識點及實驗錄像的命題作為分級菜單，根據(jù)知識點的內(nèi)涵和容量還可再設(shè)立由粗至細的多級菜單；⑶以實驗操作和實景錄像、圖片、動畫、階梯式思考題、教學資料等作為分鏡頭的畫面。實際上，軟件腳本的設(shè)計過程，也就是我們研討、優(yōu)化實驗引導(dǎo)探索教學的過程。

　　其二，培養(yǎng)“兩棲”骨干與全員參與設(shè)計相結(jié)合。

　　我校開展計算機輔助化學教學活動的時間雖然不長，但已經(jīng)是邁開了堅實的第一步。其原因，除了領(lǐng)導(dǎo)的重視和扶植外，我們自身開展活動的機制比較健全也是重要的因素。在開發(fā)計算機軟件之初，我們?yōu)樽陨聿皇煜び嬎銠C這個“弱項”而深感不便， 非常希望通過自力更生解決問題。學校在華南師大電教系的大力支持下，積極組織中青年教師學習計算機技術(shù),參加各種電腦培訓活動。我們化學科組,有一位十分熱衷于電腦設(shè)計的青年骨干教師，學校專門安排他脫產(chǎn)到華南師大電教系研究生班進修，從事開發(fā)軟件的學習和研究，他刻苦鉆研，成了既懂化學又會電腦的“兩棲”人才。當然，光有電教骨干，開展電化教學活動還不夠，因為我們從事的并不是為電教而電教的技術(shù)活路，而是借助電腦的輔助手段促使化學實驗引探法“升華”到一個新層次的科研活動。所以，科組注意發(fā)揮全體成員的潛能，強調(diào)大家堅定不移地遵循實驗引導(dǎo)探索的指導(dǎo)思想來開發(fā)計算機軟件，要求教師結(jié)合自己的備課和教學過程，參加設(shè)計軟件腳本。其步驟是：先安排正在任教的備課組教師擬好腳本的初稿，再經(jīng)過全科組人員反復(fù)多次討論；在此基礎(chǔ)上，經(jīng)由教學經(jīng)驗豐富、知識結(jié)構(gòu)把握較完整準確的教師敲定設(shè)計方案；大家分頭搜集圖片資料，進行實驗錄像；匯集到“兩棲”骨干教師手里編制軟件，最后集體反復(fù)修改定型。

　　其三，突破教學難點與發(fā)揮輔助功能相結(jié)合。

　　多媒體計算機進入課堂之所以顯示了巨大的魅力，正是由于它能夠?qū)崿F(xiàn)視頻、音頻的結(jié)合,通過千變?nèi)f化的畫面,給學生大腦皮層以大信息量的“刺激─反應(yīng)─強化”，達到常規(guī)教學所難以達到的效果。然而，它不應(yīng)當取代基本的教學活動，而只宜起有效地輔助教學的作用。否則，讓教師被電教軟件“牽著鼻子走”， 讓學生接受的僅是“圖文電視”，效果會適得其反。

　　究竟應(yīng)當在哪些方面能較理想地發(fā)揮計算機對化學教學的輔助功能呢? 電教科研的實踐使我們體會到應(yīng)當根據(jù)化學學科的特點，圍繞教學難點來尋求電腦軟件的輔助�；瘜W是一門以實驗為基礎(chǔ)，研究物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、變化及合成的科學。因此，化學教學必須十分重視引導(dǎo)學生觀察化學實驗，透過實驗現(xiàn)象掌握物質(zhì)的性質(zhì)、變化，進而揭示物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)的奧秘。輔助化學教學的計算機軟件就應(yīng)當圍繞上述化學學科的特點、尤其是其中那些常規(guī)教學難以突破的難點來開發(fā)。就化學知識來說，不同的教材內(nèi)容，有其特殊的難點，必須突破；但就整體來講，則有一些共性的化學問題亟待計算機輔助其突破：

　　第一，運用計算機媒體幫助學生探析微觀粒子的構(gòu)成和變化。

　　宏觀物質(zhì)是微粒構(gòu)成的，而微粒的構(gòu)造和運動卻無法直接觀察。常規(guī)教學通常用掛圖或投影片、模型等媒體示意，由于其僵化、固定而缺乏直觀的效果。那么，教學時可借助計算機電教媒體變小為大，變靜為動，把微觀粒子擴大為宏觀的示意圖像，用動畫的形式給學生以生動的啟示，例如原子的構(gòu)造、電子云、電子得失、價鍵形成、晶體的微觀結(jié)構(gòu)、原電池及電解池兩極的離子放電等等。

　　第二，運用計算機媒體幫助學生理解化學原理和變化規(guī)律。

　　我們在化學教學中，時常遇到學生對一些抽象的理論原理難以領(lǐng)會的問題，即使采用階梯思考題啟發(fā)學生探索，往往也不容易突破。因此，需要借助計算機軟件，通過模擬動畫，變靜為動，化難為易。例如，在我校制作的《反應(yīng)熱》的軟件里，為了幫助學生搞懂為什么寫熱化學方程式必須注明反應(yīng)物和生成物的聚集狀態(tài)的原因，便借助《物理化學》書中測定物質(zhì)燃燒熱裝置的示意圖，取其剖面，進行氫氣在氧氣中點燃爆炸的動畫模擬。動畫顯示：當氫氣燃燒生成水蒸氣時，“溫度表”僅升至不太高的位置，而當水蒸氣冷凝成水時，“溫度表”反而顯示更高的位置，說明同一物質(zhì)狀態(tài)不同，反應(yīng)熱并不相同。于是在計算機軟件的動畫啟發(fā)下，學生很容易明白熱化學方程式必須注明物質(zhì)狀態(tài)的道理。

　　第三，運用計算機媒體幫助學生更好地觀察和分析化學實驗。

　　實驗是化學學科的基礎(chǔ)，也是實驗引探法實施的前提，其重要意義無容置疑。然而，傳統(tǒng)的課堂演示實驗存在著一些不易克服的矛盾：⑴反應(yīng)裝置規(guī)模小而課室范圍大，多數(shù)學生觀察現(xiàn)象模糊；⑵許多化學變化瞬間即逝，學生注意力難以集中在應(yīng)當著重觀察的重點上，因而感官刺激強度不足；⑶一些化學實驗需要較長些的時間才能完成，而課堂教學時間有限，無法直接觀察結(jié)果；⑷演示實驗時教師既要自己動手或指導(dǎo)學生操作，又要調(diào)控整個教室的學生注意力，因而無法組織他們同步思考討論，所以，邊實驗邊探索的氣氛不濃。那么，怎樣解決這個在化學教學中帶有普遍性的難題呢？配以放映實驗錄像不失為解決問題的辦法。但是，現(xiàn)階段各地發(fā)行的實驗錄像帶只能線性播放，難以根據(jù)教學的需要，隨心選擇某一片段、某一鏡頭，更不便在畫面中穿插對實驗的探索性思考，所以效果不佳。

　　近一年來，我們在電化教學的科研活動中，努力尋求在保證課堂化學實驗的前提下，借助計算機穿插實驗錄像的途徑，掌握了采用ＭＰＥＧ壓縮卡，將視頻信號轉(zhuǎn)換成電腦可處理的視頻文件（?ＭＰＧ格式），并結(jié)合ＶＣＤ編碼系統(tǒng)制作ＶＣＤ視盤的方法。使用時完全可以通過按鼠標或鍵來選擇任何一個實驗的畫面，邊觀察、邊思考，明顯地提高了實驗引導(dǎo)探索的效果。例如，我校編制的《氮氣》課堂演示軟件作了這樣的處理：根據(jù)教學設(shè)計，增添了火花放電條件下，氮氣與氧氣化合的實驗，這個實驗需３０分鐘完成，我們采用間時拍攝，縮成１分鐘的錄像，上課時配合演示實驗播放，通過大屏幕變小為大，變慢為快，迅速完成了觀察過程；我們還增添了二氧化氮溶于水生成一氧化氮，后者遇空氣自然氧化的實驗，也拍成錄像，播放時變快為慢乃至變動為靜，定格討論階梯式的思考題：“⑴氮氣和氧氣為何需在放電條件下才化合？生成什么物質(zhì)？你為什么會觀察到紅棕色？⑵二氧化氮和一氧化氮的顏色和水溶性如何？它們怎樣互變？⑶為什么滿瓶的二氧化氮倒扣入水，瓶內(nèi)水面會上升但不超過瓶內(nèi)容積的三分之二？⑷二氧化氮溶于水生成硝酸，那么，二氧化氮是硝酸酐嗎？”上例所述的化學實驗錄像放映的變小為大、變慢為快、變快為慢、變動為靜的自如操作，正好體現(xiàn)出計算機實現(xiàn)了傳統(tǒng)實驗教學所無法做到的輔助功能。

　　其四，深化引探教學與修改、完善軟件相結(jié)合。

　　學校開發(fā)計算機輔助教學軟件的優(yōu)勢，在于它能夠與教學實踐相結(jié)合，這不僅表現(xiàn)于可以根據(jù)教學需要進行軟件的設(shè)計上，而且還反映在編制出來的軟件可以回到教學實踐中應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)其不足和毛病，不斷修改、完善，以尋找教學與軟件的最佳結(jié)合點。

　　回顧我校開展計算機輔助化學教學活動的歷程，既是實驗引導(dǎo)探索法的深化過程，又是通過教學實踐應(yīng)用、修改、完善軟件的過程。──引導(dǎo)探索教學與計算機軟件開發(fā)相互結(jié)合，相互促進。

　　一方面，引探教學促進了軟件的開發(fā)與改進。以《氮氣》一節(jié)電教的研討和使用過程為例：我們開始時僅僅是將增添的化學實驗進行錄像，在課堂上播放；為了解決因增加實驗錄像放映而導(dǎo)致教學時間不足的矛盾，改用計算機軟件展示知識點和討論思考題；進而制成可供教學用的直線式的ＣＡＩ軟件；針對此種軟件程式固定的缺陷，又發(fā)展成為具有菜單式選擇功能的交互式的ＣＡＩ軟件；為了便于普及，我們又研制成功了更易推廣的交互式ＶＣＤ視盤，我們的電教媒體的開發(fā)水平逐步提高。

　　另一方面，軟件開發(fā)又促進了引探教學的發(fā)展和深化。這不僅反映在軟件開發(fā)之先，教師更加重視搞好教學設(shè)計，也不僅反映在軟件的使用，提高了引探教學的直觀效果和探究化學問題的層次，而且更體現(xiàn)于促使教師進一步探索教學與電教媒體應(yīng)當怎樣結(jié)合才更有利于教學質(zhì)量的提高。特別是當我們掌握了編制具有多級菜單選擇功能的ＣＡＩ軟件的制作方法后，教師便可利用較多的常規(guī)教學時間和空間，按自己的教學意圖和習慣，設(shè)計不同的教學程序，決定對軟件畫面的取舍，更好地與常規(guī)實驗、板書處理、學生課堂討論和訓練等結(jié)合起來，提高實驗引探的效果。例如《氮氣》一節(jié)教學，采用同樣的演示軟件，我校教師便有兩種不同的教學程序的設(shè)計，它們各有特色。

　　綜合上述四個相結(jié)合，可以歸納出我校開展計算機輔助化學教學的基本指導(dǎo)思想，這就是在堅持以化學實驗為基礎(chǔ)、以引導(dǎo)探索培養(yǎng)能力為主線，以提高學生化學素質(zhì)為目標的前提下，發(fā)揮計算機的有效的輔助功能，自覺走出為電教而電教的誤區(qū)，努力提高化學教學的效率和質(zhì)量。