MCAI在中职化学微观领域教学中的应用

黄佳琳

【摘 要】本文以中职化学中“原子结构”的教学设计为例，探讨多媒体计算机辅助教学（MCAI）在中职化学微观领域教学中的应用，通过实施网络型教学模式、利用 Chem3D 软件绘制3D 动画模拟微观、使用教育云平台等策略，改变学生的学习模式，提高学生的自主学习性和探究能力，培养学生的合作精神和团队协作意识。

【关键词】中职化学 MCAI 教育云平台 微观

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2017）08B-0075-02

多媒体计算机辅助教学（Multimedia Computer-aided Instruction，MCAI），是指用计算机帮助教师进行教学或用计算机进行教学的广阔领域，它可根据需要把文字、数据、图像、音频、视频等多种教学信息综合于一体，形成多媒体智能化的教学手段，为教学提供高效、交互、实时的操作环境和良好的服务，在教育领域中发挥着重大的作用。笔者在中职化学微观领域教学中发现，学生对于化学理论知识的学习兴趣不强，对于微观并且抽象的事物也很难理解。而活泼好动的他们普遍喜欢电脑操作及上网，对新事物探索欲很强。MCAI 能将静态事物动态化，抽象问题形象化，能将跨越时空的事物、不易实现的实验进行“放大投影”，在教学过程中动静结合，图文并茂，通过直观的视觉刺激来帮助学生理解、认识事物的本质，更能激发学生兴趣，而学生多种感官的同时参与可使获得的记忆表象数量及质量都大幅提高，抽象思维能力不断得到训练，学生就能在轻松的环境下掌握重点、突破难点，实现快乐学习。可见，通过 MCAI 介入化学课堂微观领域教学，能提供最理想的教学环境，改变教学模式、教学内容、教学手段、教学方法，最终促使整个教育思想、教学理论甚至教育体制的根本变革。本文以笔者在 2013 年全国中等职业学校信息化教学大赛上获奖的教学设计“原子结构”为例，对 MCAI 在中职化学微观领域教学中的应用进行探讨。

一、具体应用

（一）基于网络型教学模式，充分發挥学生自主性，获取更多的信息资源。网络拥有海量的信息资源，而且这些知识库和资源库都是按照人类联想思维特点的超文本结构组织起来的，网络的交互性为学生提供了多种参与活动的机会，增强了学生的积极性、主动性、好奇心。使用网络查找资料也成为现代社会必备的技能，如何将网络与中职化学微观领域教学课堂联系起来是教师思考的关键。例如，笔者组织学生上网查找出各种不同的原子结构模型发现者，并且查找他们发现原子结构模型过程当中的小故事，按照时间顺序把这些发现模型的小故事排列起来，这样就编制成了一个原子结构编年史，由学生制作 PPT 来表述自己收集的资料。不但调查动了学生的自主能动性，而且在阅读发现模型的小故事过程中也提高了学生的科学素养与人文素养。教师也可以将 MCAI 与任务驱动法结合起来使用，运用于宏观领域教学当中某项资料的查找，或者某个知识点的扩宽。其模式为学生创新能力的孕育提供了肥沃的土壤，同时也培养了学生使用网络收集资料的能力。

（二）利用 Chem3D 软件绘制 3D 动画模拟微观，帮助学生了解各种原子或者分子结构模型特点。化学作为自然科学基础，是从研究原子、分子的组成、结构、性质、变化规律开始的。实验现象是宏观反应，粒子碰撞是微观反应。在传统的课堂中，教师只能通过口头描述和黑板画图、平面挂图和静态模型来加强效果。这种静态的、抽象的表达无法让学生真正理解微观世界，学生对化学反应的微观本质、微观过程的理解只能靠想象与猜测。例如电子云、价键形成、晶体的微观结构、有机分子立体结构及反应断键部位都无法直接观察。所以对于微观抽象性这一难点须要依靠现代化的多媒体教学手段，使用原子结构 3D 动画的模拟演示，将大量的抽象的微观现象进行动态模拟演示，使抽象的知识具体化，从而加深学生对微观事实的了解，突破以前知识中的理解难点，提高学生的想象能力。例如，笔者尝试使用 Chem3D、ChemDraw 两款化学专业绘图软件绘制原子结构（实心球模型→葡萄干面包模型→行星模型→层壳模型→电子云模型）或者分子结构。通过比较，使用 Chem3D 制作的立体模型（见图 1）比 ChemDraw 制作的平面模型更生动，更能体现各种原子或者分子结构的特点，并且使用 Chem3D 能通过旋转 3D 立体结构模型，具体地展示原子或者分子结构 360 度的形态，丰富了学生对于各种原子或者分子结构模型的想象，开启了学生学习原子或者分子结构的兴趣，得到了学生的青睐。但使用 Chem3D 这款化学专业软件还需要一定的 3D 绘图基础，而且制图过程也相对复杂，所以教师在选择这两款软件绘图时，一定要酌情考虑，切勿捡了芝麻丢了西瓜。

（三）使用教育云平台，师生及时交流 ，提供良好课外学习环境。将各教学单机连成局域网（Intranet），可以在局域网内实现资源共享、互访和通信，形成一个教育云平台，可充分发挥学生的主观能动性，实现协作化学习。比如在教育云平台下，教师可发布自己的微课、PPT 和即时练习供学生自行下载，学生还能通过公众微信号、微信群、QQ 群等网络通信工具获取信息、交流讨论。教师通过云平台能及时发现问题并回复，由于不受限制所以延伸和扩展了学习时间和范围，为学生提供了良好的课内外学习环境。例如，笔者布置作业用 ChemDraw 绘制现代电子云原子结构模型，学生画好后将作业提交上教育云平台。生动有趣的绘图作业激发了学生的学习兴趣，学生主动参与、勤于动手，提高了探究能力。在教育云平台上师生、生生相互观察与交流，促进了学生相互之间交流合作的能力，实时互动又能及时更正学生的错误，对于上交作业学生之间可以互评，选出优秀的作业，学生学习的自主性得到了提高。此外还可将课堂学习的内容延伸到课外，扩宽学生知识面，为培养高素质技术技能型人才打下良好的基础。在教育云平台中，学生是知识的主动探索者；教师是教学过程的引导者、组织者、探索学习的帮助者、促进者，真正实现了在教师指导下，以学生为中心的教学方法。目前国内外的化学科普公众号、化学专业网站、化学教育网站以及科普网站不断增加壮大，桂林市卫生学校也在积极建设校内网，争取为网络化教学提供良好的资源及平台。endprint

二、效果分析

中职化学微观领域应用 MCAI 教学后，笔者发放了教学效果问卷调查表共 681 份，实际收回 669 份，作废 12 份，统计结果如表 1 所示

通过结合 MCAI 与建构主义学习理论，笔者探索了网络环境下学科信息化教学。通过探索发现：

第一，MCAI 借助互联网海量教学资源，教学信息量加大，教学速度加快，教学密度提高，为学生在较短的时间内接受大量的信息提供了有利的平台，拓宽了学生的知识面，加深了对微观世界的理解，在化学微观领域高速发展的同时保持与学科发展同步。

第二，MCAI 突出自主学习，提高学习化学的兴趣。网络的魅力极大地调动了学生学习的积极性、主动性，不同层次的学生都以前所未有的热情参与学习，3D模拟又使学生视觉感官上得到了前所未有的体验引发深层次的探究性意识，在收集、处理、交流信息的过程中，逐步提高了归纳、总结、分析、表述、应用等多种能力。

第三，MCAI 改变知识传播方式，教师角色得到了转变。在信息化的教学模式中，教师在其中扮演的是教学活动中的引导者、协助者、答疑者以及合作者。改变了原有教学模式，因材施教，实现自主化学习，师生互评、生生互评的教学模式。教师与学生之间存在的一种平等协作的关系从而建立民主自由的教学氛围，有助于培养学生合作精神和思维发散。

虽然每种教学方式具有各自的功能、特点，但其也有局限性，MCAI 也不例外。MCAI 能很好地创设情景、模拟互动、人机间的交互和教师的参与组织，让学生充分发挥自身主动性，进一步进行深层次探索，自身认知结构得到完善，但如果仅仅停留在传统教学模式就会适得其反，所以这种教学模式促使教师进一步完善课堂教学，精心设计，找准最佳作用点与作用时机，使教学过程更具有学科教学性，最终提高化学课堂教学的效率。

网上资源繁多，但合适中职学生学习化学的专业辅助教学软件或者 APP 很少，大多都是以娱乐性功能为主，专业知识内容涉及较少。如果由学校或者教师制作不仅要具有计算机专业知识，又要花费大量的时间、精力和财力，显然不现实，因此化学专业教辅软件和专业教辅APP应用与开发还缺乏一定的成熟条件。

【参考文献】

[1]郭子震.信息技术在化学微观领域应用初探[C]//中国教育技术协会2004年年会论文集，2004

[2]徐成宇.中学化学MCAI课件的设计与应用的研究[D].石家庄：河北师范大学，2005

[3]刘忠伟，邓英剑.多媒体教育的优势及其对传统教学方式的影响[J].职教论坛，2007（12）

[4]张晓宇.MCAI在中学化学中的运用[D].南昌：江西师范大學，2003

（责编 刘 影）endprint