计算机在化学教学中的应用论文目录

男，1947年出生，教授，博士生导师。省重点学科“计算机应用技术”学科带头人，广东工业大学硕士学位授权点学科计算机应用技术学科带头人。1970年起参加广东省第一台中型电子计算机研制3年，此后从事计算机及应用的科研和教学工作至今30余年。20世纪70年代末到80年代初，在国内北京科技大学，中山大学，华南理工大学，广州外贸外语大学等高校学习计算机理论、数学、研究生课程、外语共6年。1993年至1994年被国家教委选送到加拿大University of Toronto从事智能系统研究。现任中国人工智能学会可拓专委常委，中国计算机学会微机专委常委，中国计算机学会多值与模糊逻辑专委委员、应用学组组长，全国模糊控制技术标准化工作组组员，广东省计算机学会副理事长、广州智能工程研究会副会长、新财智投资教育咨询有限公司特级讲师。主持国家自然科学基金、广东省自然科学基金、广州市科技项目、广东省教育厅科技项目以及企业等科研项目数十项，在二十世纪八十年代末期，在我国第一个发明模糊控制产品，并且连续研究出多种模糊控制产品，有十几项科研成果被广东科龙、广东容声、广东万宝等著名企业采用，并大批量投入产业化生产。获国家有关部门以及省、市、厅奖励包括国家科委和经委的优秀新产品奖、广东省优秀新产品奖、广州市科技进步二等奖、三等奖，广东省教育厅科技进步奖、广州市计算机优秀应用项目奖等十余项，被评为广州市科技创新有功人员，拥有国家专利4项。在IEEE国际会议、中国工程院刊物“中国工程科学”、“控制理论与应用”等专业刊物上发表专业论文100余篇，被SCI、EI、ISTP收录的有20余篇，获广东省优秀学术论文奖2次，广州市优秀学术论文奖10次，出版专著和教材17本，其中有的被评为优秀科技畅销书。多次担任IEEE等重要国际会议分会主席、论文集编辑、论文审稿人，同时被IEEE杂志，国内《电子学报》、《自动化学报》、《控制理论与应用》等权威杂志邀请为审稿人，还是国内多个杂志的编委。现在的主要研究方向有：计算智能、智能计算机网络、嵌入式智能系统、神经网络、模糊逻辑、进化算法、可拓工程。

计算机在初中化学教学中的应用　　2004-01-07 作者（来源）：[暂无]　　随着信息技术的迅速发展，现代教学媒体，特别是以计算机为中心的现代化教学媒体，已逐步为广大中小学所采用。它把生动的动画图象、清晰的文字注解和优美的声音有机集成并显示在屏幕上，较好地攻克了许多教学难关。初中化学是基础教育的重要组成部分。通过化学教学，让学生认识物质的组成、结构、性质及变化规律，学会分析化学现象、化学过程，应用化学知识发现化学问题，解决化学问题。计算机多媒体通过各种表现手法抛开某些表面的、次要的、非本质的因素，将内在的、重要的、本质的东西凸现出来，如抽象的概念，难以观察清楚的现象，跨越时空的事物，不易实现的实验等，进行信息处理和图象输出，在屏幕上实施微观放大、宏观缩小、动静结合。这样，在短时间内调动学生多种感觉器官参与活动，使学生获取动态信息，从而形成鲜明的感性认识，为进一步形成概念、上升为理性认识奠定基础。因此，激发了学生的学习兴趣，调动了学生的积极性，优化了教学过程，提高了课堂效益。　　一、计算机多媒体在化学教学中的应用　　(一)强化课前研究　　课前研究是教学的准备。只有课前进行充分的研究，才能取得理想的教学效果。利用计算机强化课前研究，辅助备课是一个很好的途径。计算机备课便于随时修改教案，当然这并非计算机辅助备课的主要目的。我们应利用计算机收集整理化学教学内容和信息，譬如通过计算机网络系统查看国内外的化学教学信息，或者选用市场上出售的教学软件，从中选择或借鉴对教学有用的东西来充实化学教学。更多更重要的是要利用多媒体技术自己开发制作多媒体软件，使备课具有创意。　　(二)优化教学过程　　学习新课，是教学中非常重要的部分。许多化学现象、化学概念、化学反应、化学规律都要求学生在学习新课时有一个正确的第一印象，这样可以避免学生在以后的学习中造成认识上、理解上的模糊或错误。在讲授新课时，利用计算机多媒体技术，运用文字、声音、图象来刺激学生和调动学生多种感官，以多种方式，不同的表现手法对新授课的内容进行加工，使之生动、有趣地展现于学生面前，让学生充分认识化学现象、化学反应及其规律。同时，计算机多媒体技术还可以加大传输的信息量和信息传输的质量，实现课堂的优化组合。实践证明，正确利用计算机多媒体辅助教学使课堂生动形象，学生普遍感兴趣，让学生在活泼轻松的气氛中学习，知识接受快，课堂效益好。　　创设情景。情景是使人入胜的好途径。利用计算机多媒体，创设愉悦的课堂情景、求知的课堂情景、成功的课堂情景，适时地呈现适当内容的形象材料给学生多种刺激，让学生边听边看边思考，充分调动学生的多种感官来认识理解化学表象和本质。用生动、具体的化学现象揭示物质结构、化学反应，变主观为客观，变枯燥为生动，就能极大地激发学生对化学的兴趣，引起探索化学世界的好奇心，为积极主动地学好化学打下良好的基础。例如，在讲煅烧石灰石时，运用多媒体的缩影作用，把开发、煅烧石灰石、技术人员检验煅烧后生成物的成分以及于谦的名诗《咏石灰》，用图象、声音、文字，动态地展示整个过程。对学生来说，使他们对煅烧、石灰石、生石灰、熟石灰有了比较深刻的了解。再如甲醇、一氧化碳的中毒现象及原理等许多新课教学都可以利用开发软件创设学生感兴趣的教学情景。　　剖析机理。物质的结构、化学反应机理，学生理解起来比较困难，计算机能很好地解决这个问题。计算机以其丰富的表现力把化学现象、化学过程形象生动地呈现出来，特别是对学生平时无法观察的难以了解的知识更显示出巨大的作用，为学生理解和掌握化学知识提供了充分的认知手段。例如，利用三维动画可将钠原子、氯原子的化合过程展示出来。计算机能使许多肉眼看不见的反应过程变成生动有趣的化学过程。如HCl的形成过程、金刚石和石墨结构的差异、红磷和白磷的结构区别都可以用计算机多媒体进行很好的说明。一般化学反应都进行得较快，无法控制，学生难以看清，难以理解，利用多媒体技术二维或三维动画软件，可模拟化学反应的过程随教学过程同步控制。多媒体信息量大而快，增大了知识的密度，加快了教学的速度，提高了课堂效益。　　解剖难点。化学方程式的配平是教学难点。用Powerpoint软件就能较好地解决这个问题，如配平化学反应式硫化氢燃烧生成二氧化硫和水，事先打出H2S+O2点燃SO2+H2O，配平时分析反应物生成物化学式中原子个数，用不同颜色和不同动态方式，闪烁氢元素、硫元素原子个数均相等，晃动氧元素及氧原子个数，并配有声音、数字。说明反应物中氧原子个数为2个，生成物中氧原子个数为(2+1)个，情形是一偶一奇。此时，展现出“奇偶配平法→将奇变偶”，在H2O下面打入“第一步”，前面配上鲜艳红色的“2”字；接着，水平推入“第二步?”分别在H2S、O2、SO2下面来回移动，配音“第二步该在哪里呢?”。当学生用鼠标点H2S时，“第二步?”接下来“?”号飞出……学生看得真切，教师说得明白。学生克服了学习困难，教师突破了教学难点。紧接着，展示几个不同的化学反应，学生很快顺利地完成了配平，教学效果良好。　　模拟实验。初中化学实验有一部分内容无法在课堂上直接演示。学生受知识水平、生活环境等因素的限制学起来比较抽象，学生既要理解课本中的文字说明，又要发挥想象力，有时也不易弄清楚反应原理。如工业制氧、石油炼制、合成橡胶、制造塑料，我国对沼气的开发利用，钢铁冶炼等，利用计算机多媒体开发软件，将这些抽象复杂不易弄清的内容，在屏幕上进行微观放大，宏观缩小，动静结合，图文并茂，在短时间内多角度多层面展示化学反应流程，使抽象知识形象化，降低了学生对知识理解的难度，便于学生理解。同时，模拟化学实验能让学生抓住观察对象的主要特征和变化过程，明确观察对象产生变化的现象和条件，有助于培养学生的注意力。　　演示整合。化学教学中经常要对不同时期学习的内容进行比较、归纳、概括、总结。计算机多媒体能很好地展示相异反应类型、相似反应过程等。诸如氢气、氧气、二氧化碳的制取收集，氢气、碳、一氧化碳还原氧化铜等的比较、小结。以上内容，重做实验，既浪费时间，又无新鲜感，利用计算机多媒体文字声音图象表格动态再现化学实验，唤起学生对旧知识的回忆，进一步得到同化，使学生的知识形成系统，更重要的是培养学生的思维能力。　　提高视度。注意是心理活动对一定事物的指向和集中。对于学生来说，注意是感知的基础，是良好学习质量的必要条件。化学教学中的演示实验和学生分组实验，都是为了给学生提供观察的对象，要求学生有目的地进行细致的观察。初中化学演示实验许多是在试管中进行的，后排的学生很难看清。利用计算机多媒体技术可大大提高演示实验的可视度，达到促进教学的目的。　　(三)辅助学习总结　　复习是教学中十分重要的一个环节。复习课一般应将该章知识间的内在关系、外在异同和与其他章节的联系、差别展示给学生，让学生知道这些联系及差别。传统的复习课是教师一边讲一边将这些联系板书，这样往往耽误了许多宝贵时间，而且会打断学生的思路，不能达到预期的复习效果。利用计算机多媒体技术可以将知识结构事先用软件输入计算机，复习时一边讲，一边逐步显示。及时帮助学生归纳和总结所学知识，在头脑中形成知识框架、网络结构，使知识系统化、结构化。　　(四)深化反馈检测　　快反馈、强矫正是提高学生学习质量的重要途径。利用计算机贮量大、速度快、交互性能好的特点，对学生进行有针对性的训练和检测，这样可把学生对问题的思维过程、方式、结果的正确与否给以立即判断，以矫正思维过程。调用计算机题库中的试题，学生可以直接在计算机上练习或考试。练习或考试完后，学生可以调出参考答案，及时找出问题的所在，起到教师面批的效果，而且还发挥了学生学习的主动性。教师也可以利用计算机来编拟试卷，可随时修改，随意排序、控制题目的难易程度。教师还可以利用计算机数据库软件，帮助分析试卷、分析成绩；通过各种成绩数据了解学生的学习状况，及时采取措施弥补不足，强化优势。　　二、计算机多媒体教学中值得思考的问题　　计算机多媒体在教学中的作用是不容置疑的。它是为教学服务的，是辅助教学，这一点必须明确。特别是在当前的中小学阶段，计算机多媒体在教学中的地位是从属的。计算机多媒体应用于教学有“四个不宜”。　　(一)不宜替代教师　　在教学过程中既不能只顾教师对学生的灌输，也不能让学生脱离教师而单纯与机器交互学习。有的教师认为当今的教育改革就是教学工具的革命，即用电脑取代教师、黑板、粉笔，产生了“电脑万能观”，误认为只要采用了电脑教学，教学中的一切问题皆可迎刃而解。有的几乎整节课都在播放动态的画面、千姿的文字等，可谓十分丰富。教师成了“放映员”，丢掉了“主导者”的地位；学生成了“观众”，丧失了“主体者”的地位。其实，初三学生大多十四五岁，他们的思维正由形象思维向抽象思维发展，如果整个过程完全使用多媒体教学，那么很有可能扼杀学生抽象思维能力的形成，这样不利于学生的成长。只有充分体现教师在教学中的主导作用和学生在学习中的主体地位，教育教学质量才有可望提高，才能充分体现多媒体在教学中的真正意义。　　(二)不宜取代实验　　化学是一门实验科学。化学实验是化学理论赖以产生和发展的基础，是化学理论运用于生产实践的桥梁和中介。化学实验是检验化学科学知识真理性的标准，所以说化学实验是不可替代的。我们主张化学实验尽量让学生亲自操作、亲自观察，让学生获取第一手资料，享受第一感觉。当然对于一些限于条件，不能进行的实验，用多媒体模拟，也是可取的。　　(三)不宜照搬别人　　多媒体教学要以优化教学目标为宗旨。使用现成的教学软件，一定要根据教学实际和学生情况，有所选择和加工，注重择优，千万不要图省事，照搬不误。最好是根据教学情况、学生实际和教者风格自己制作课件。尽力杜绝“黑架子”(错误叠出)、“空架子”、“花架子”的现象。　　(四)不宜顾此失彼　　计算机等媒体辅助教学应和教师的教学有机结合。传递信息的方式是多种多样的，如教师语言、挂图、标本、实验等，目前幻灯、投影、电影、电视、计算机等现代技术设备，已被广泛应用。每种媒体都有自己的特点、功能和局限性。一种媒体的局限性往往又可由其他媒体的优越性来补充。我们知道任何所谓好的课件，它无法预测课堂变化，它也无法进行课堂秩序的调节。然而有的老师在使用计算机辅助教学时，抛弃优势方面，只是为了赶时髦、摆花架子，顾此失彼，造成一定的负面影响。多媒体教学应该发扬传统教学的精华。只有深入研究教学媒体的基本性质及各种媒体的特殊性质，才能根据需要选择和有效应用媒体。　　教学手段是由教学内容决定的，不能滥用计算机多媒体。使用时力求做到“五度”：时间上有宽度；活动上有广度；气氛上有热度；内容上有深度；结果上有效度。应用计算机多媒体的重要意义在于充分而恰当应用它增强教学的有效性，提高教学质量和效益，全面提高学生的素质。最忌该用而不用，不该用而无目的，无计划的滥用。在教学中，必须深入研究和实践如何充分而恰当地设计、开发、运用计算机多媒体，使之与其他手段有机结合，优化课堂教学，力求最大限度地提高效率，才能体现出计算机多媒体辅助教学的真正价值。　　WebQuest在高中研究性学习中的应用　　2001年4月，教育部印发《普通高中“研究性学习”实施指南》，研究性学习已作为必修课程列入全日制普通高中课程计划。并指出“研究性学习”应有以下三个特点：（1）开放性：主要指的是学习内容不是特定的知识体系，而是来源于社会与生活，因此涉及的范围广泛，可以是多学科综合，也不局限在课堂，从而形成一个开放的学习过程。（2）探究性：主要指学习方式不是被动记忆，而是主动发现、提出和解决问题，自主探求结论的学习过程。（3）实践性：强调理论与社会、科学和生活实际的联系，引导学生关注现实生活，亲身参与社会实践。　　2001年6月，教育部颁布《基础教育课程改革纲要》，提出要“改变课程过于注重知识传授的倾向，使获得基础知识与基本技能的过程同时成为学会学习和形成正确价值观的过程”的改革思路，并指出：“从小学到高中设置综合实践活动并作为必修课程，其内容主要包括：信息技术教育、研究性学习、社区服务与社会实践以及劳动与技术教育。”　　上述改革举措体现了在世界各地广为传播的“建构主义”的教育理念，建构主义提倡在教师指导下的、以学习者为中心的学习，也就是说，既强调学习者的认知主体作用，又不忽视教师的指导作用，教师是意义建构的帮助者、促进者，而不是知识的传授者与灌输者。学生是信息加工的主体、是意义的主动建构者，而不是外部刺激的被动接受者和被灌输的对象。这一切都说明了为迎接知识经济时代的挑战，基础教育的改革已经从考试改革、课程改革、教材改革，发展到开始发动教学的模式改革。以“研究性学习”为标志，从传统的继承性学习转向创新性学习，以促使学生学习方式和教师的教学方式发生深刻的变革，研究性学习已经成为新的课程教学与学习的基本要素。　　WebQuest（网络探究学习法）是由美国圣地亚哥州立大学教育技术系两位教授伯尼·道格（BernieDodge）和汤姆·马奇（TomMarch）首创，其主要方法是在网络环境下，由教师引导，以一定任务驱动学生进行自主探究学习。目前全球已有很多教师依据这种方法建立了自己的WebQuest课程网页，并在课堂教学中广泛开展了实践。我国不少地区的教育主管部门也在积极倡导，许多学校也正在努力尝试WebQuest应用。WebQuest在使用中往往被设计成网页（Web）形式的六大模块，如（图1）：(1)情境模块：对背景和信息活动步骤作一个介绍,以激发学生的兴趣；(2)任务模块：任务是真实的、可行的和有吸引力的；(3)资源模块：提供完成任务可能需要的信息，WebQuest本身要提供一些资源，作为上网查找资源的定位点。这些信息包括网络文件，专家的电子信箱或实时会议，网上可查找的数据库，书籍和其它实物文件。由于对要查找的资料已经有了一个定位，可以避免学习者在网上漫无目的地瞎闯。(4)过程模块：对学习者完成任务的过程有一个预设的描述。这个过程要分成几个相互区别的阶段；(5)评价模块：每一项WebQuest都需要有一套评价标准对学生的行为进行评价。标准必须是公正的、清晰的和一致的，并且适合特定的任务。(6)总结模块：教师和学生都要对探究过程有一个总结，让学习者知道自己学了什么，并鼓励他们将这种方法用于别的领域。显而易见，WebQuest做为一种教与学过程中的工具，也充分体现了建构主义的教育理念。而且运用WebQuest进行学习有利于“学生具备迅速地筛选和获取信息，准确地鉴别信息的真伪，创造性地加工和处理信息的能力，并把学生掌握和运用信息技术的能力作为与读、写、算一样重要的新的终身有用的基础能力。”①这个意义我想比学习内容本身的意义更加重大。