中学化学多媒体辅助教学实践与研究实验方案
李德文
一、问题的提出
经历了近四十年发展历程的计算机辅助教育（CBE），由于多媒体（Multimedia）技术的迅猛发展及其广泛应用而得以飞速发展和深入普及，由此应运而生的“现代教育技术”的理论研究和实践探索在短短几年内就出现了空前繁荣的局面。据了解，城区中学基本上普及了计算机教室或网络机房，20－30％的学校已经或正在建设多媒体报告厅（教室）或校园计算机局域网；教育行政部门正通过各处渠道组织教师进行计算机知识培训，35岁以下青年教师基本上掌握了计算机应用的初步知识。我校已经建好了多媒体报告厅及校园计算机局域网；化学教研组所有教师都配有电脑，基本上能独立操作计算机或多媒体用于教学。所有这些，为我们实施学科计算机辅助教学提供了充分的物质基础和可靠的技术保证。然而，如何进行具体学科的计算机辅助教学，怎样使之服务于课堂教学的全过程，而不是点缀式的“插播”某些片断？花高代价建成的多媒体教室能用来做什么？跟计算机相连的投影机与传统的幻灯投影设备到底有多大差别？对这些问题的认识还亟待统一，必须要放在具体学科的教学实践中去进行“动态”研究，方可得到正确的认识和可操作的模式。
面临培养学生综合素质的要求越来越高而传统教学手段使具有现代意识的学生学习兴趣逐渐减退的矛盾、知识传授与能力培养任务重时间紧，教师和学生均被弄得苦不堪言的艰难处境的广大一线教师，早就呼唤着教学手段的更新，然而，电脑配置好了，多媒体教室建起来了，为什么他们仍不能摆脱“一块黑板、一支粉笔，教师讲到底”的教学方式呢？究其原因，是因为他们缺乏运用使用这些现代教育技术的方法指导和与课堂相配套的实用教学软件。
基于上述分析，我们提出了就中学化学学科计算机辅助教学进行实践与研究的实验课题。中学化学涉及的知识具有微观性、抽象性、实践性以及含有大量实验内容的特点，正好发挥计算机辅助教学的优势，由此作为计算机辅助教学研究的突破口具有一定的指导性和实用性，必将受到广大中学化学教师的欢迎，也可带动其它学科的研究。
计算机辅助教学具有以下优势：
1、拓展了教学活动空间，丰富了教学活动方式。可在有限的时空内拓展学生的视野，丰富学生接触的信息。
2、加大了信息度，提高了信息传输率。并能将微观世界的粒子及粒子间的变化以动画的形式生动地展示在学生会的眼前。
3、便于及时对各种数据进行大量分析和统计。
4、便于资料保存、整理、修订和检索。
本实验的目的在于研究中学化学计算机辅助教学的课堂模式，开发出由亲临一线的化学教师集体创作的、与教材及课堂教学配套的应用教学软件，并用实验证明这些软件的可行性和有效性。
二、实验的理论假说
本实验的理论假说是：在中学化学课堂教学中运用计算机辅助教学，可以有效地提高课堂教学效率和教学质量。
三、实验的指导思想
1、以党和国家关于深化教育改革、全面推进素质教育的有关决定为实验的政策指导。
2、以现代教育理论为实验的理论依据。
（1）教育学依据——教学的直观性原则和因才施教原则。
（2）心理学依据——美国教育心理学家斯金纳（B.F.Skinner)的程序教学理论，包括“小步子”原理、积极反应原理、及时反馈原理、自定步调原理、低错误率原理，以及克劳德（Noman
E.Groder）的程序教学的分支式模式理论。
3、以现代教育技术理论和实践经验为方法指导。
教师的教学活动包括备课、授课、指导学生练习或操作、作业改评、试卷批改和成绩统计分析等，由于计算机系统是信息处理和信息传输工具，而教学实质上也是信息处理和信息传输的过程，因此教学全过程都可用计算机辅助进行，并能获得极高的处理速度和重复出现的效果。多媒体技术利用计算机交互控制和大容量存储，让人们对信息知识的获取真正做到各取所需，通过多媒体进行人和人、人和自然、人和社会的信息传递。多媒体应用于教学，不但可以产生活泼生动的效果，而且可以依照学习者的能力，循序渐进地安排适合学习者的内容，改变传统的单向传授的教学方式，达到双向沟通的目的。
4、以中学化学教材和教学大纲为实验的知识基础，以中学计算机（多媒体）实际配置水平及常规课件制作软件（或称著作系统）为本次实验的物资与技术基础。
四、主要内容和方法
1、本项实验的自变量为中学化学计算机辅助教学方法，它包括两个方面：中学化学计算机辅助教学的课堂模式的建立和中学计算机课堂教学应用软件的运用。实验的因变量是课堂教学效率和教学质量。
本项实验的“计算机辅助教学”包括计算机辅助教学（CAI）、计算机辅助测试（CAT）和计算机辅助学习(CAL)。它主要通过以下途径实施：
（1）展示式：系统展示固定的内容，单向式低智能化软件应用。
（2）练习式：弱交互式辅助教学。
（3）对话式：强交互式。
（4）状态过程模拟式：根据需要以各种方式模拟某些事物的状态或变化过程。
本实验因变量采用下列方法测量：
（1） 课堂教学效率＝
（2）教学质量以单元或期末进行的知识水平测试和能力素质检测成绩的标准分进行比较，以实验班与对照班平均分是否存在显著性差异(差数的显著性检验)进行判别。
2、实验的主要内容
（1）中学化学计算机辅助教学课堂模式的建立。
（2）与中学化学课堂教学配套的课堂教学应用软件的开发与运用。包括教案精选、资料收集（图片、影像、实验操作、动画等资料）、达标检测题的编制，以及上述资料编制成课堂教学应用软件（课件）。
（3）实验效果的测评方法的探索。
3、实验方法
（1）根据目前我校化学教师的计算机水平，本实验确立两组实验人员，其一是核心组成员，由计算机程序员及兼备化学教学专业知识和计算机专业知识的化学教师组成，他们负责筛选优秀的教案设计、编写，收集资料、编写程序、指导实验；其二是协作组，他们负责设计教学过程、教案、实施计算机辅助教学实验、收集、整理、反馈有关数据。
（2）本课题既有理论研究工作，程序设计和运用，又有实验操作过程。本实验采用准实验法，即选择两个自然的近似班级作为实验组和控制组，并对学生智力、能力和化学知识水平进行前测和后测；由同一化学教师任教以排除教师能力差异导致的误差；不向学生公布实验班与控制班，以减少期望效应和霍桑效应带来的误差，教学难度、广度要求完全一致。
（3）本实验的教学效率与教学质量的评价方法
① 按教学效率计算式计算出教学效率后，进行比较。
② 对知识水平与能力素质测试成绩进行差数的显著性检验。
③ 实验者和未参与实验的教师对教学方法评价的问卷调查。
五、实验步骤
第一阶段：成立课题组、研究实验方案，确定执行方案，进行人员培训。
第二阶段：确立课堂模式，布置教案编写，编制教学软件。
第三阶段：开始部分实施化学计算机辅助教学。
第四阶段：全面开始实验，进行实验总结。
六、预期成果及表达形式
1、中学化学计算机辅助教学教案和论文集
2、中学化学计算机辅助教学课堂应用软件
3、本实验的总结报告
2002年3月18日