中学化学网络课程设计与开发研究

　　论文导读:：中学化学网络课程结构和教学模式。以建构主义教育理论为基础的网络课程开发。教学资源库与教学模式的对应关系(如图6所示)。

　　论文关键词：中学化学，网络课程，课程设计，教学模式

　　一、引言

　　随着人类进入信息社会，原来的“粉笔+黑板”这一传统教学工具和老师讲、学生听的“一言堂”教学方法已愈来愈难以满足现代教育发展的需要。教学方法和教学手段的改革引起了越来越多的关注。计算机技术、通讯技术的飞速发展与普及，以及各种教育新媒体、新技术、新模式、新形态的不断涌现，使世界教育正在发生着深刻的革命性变化。这里最有影响的技术趋势之一，就是以信息高速公路为基础的网络化教学的出现。它对现代教育观念产生的重大影响已无法忽视，传统教育模式下学生通过教师、课本、图书馆借阅、实验操作等有限的途径学习，已经无法满足现代社会快节奏的生活方式。越来越多的学生开始通过检索数据库、专家教学系统自测自学。

　　在信息高速公路上，未来的教育将以全新的面貌出现。传统的教育模式和教育观念必须接受更新和换代，才能适应新形势下的教育要求。每一位教育工作者应该意识到，网络化教学对传统教育模式产生猛烈冲击并带来巨大挑战。

　　二、以建构主义教育理论为基础的网络课程开发

　　建构主义(Constructivism)理论,是由瑞士学者让·皮亚杰(J.Piaget)最早提出来的，它可以较好的说明人类学习过程的认知规律。[1]建构主义教育理论认为，学习是一种情境体验、学习是一种协作过程、学习是一个会话过程、学习是一种意义建构过程。

　　在网络教育的新形势下，遵循建构主义的理论来设计和开发有自身特色的网络课程显得非常重要。

　　网络课程中一个最为突出的特点就是创设教学情景、意义建构、交互性。教学要积极创设“以真表情;以趣、疑入境;以情启思;以思促知”的生动而丰富的教学情景。[2]问题情景要设置在学生的“最近发展区”，这就要求老师要了解学生的实际情况教学模式，熟知教材知识体系，特别是要熟知学生目前的知识水平和兴趣特长，这样才能做到心中有数，有的放矢，才能使设置的问题既包含了学生熟知的某些现象、概念、知识和技能，又不能使学生单凭现有的知识水平和能力简单的解决问题，从而形成一种“欲罢不能、欲行不能”的“愤悱”心理状态。初中化学教科书中的82个演示实验即为中学化学网络课程中的实验情景要素：镁带燃烧发出的耀眼白光，转眼间白色金属变成银白色粉末;碱式碳酸铜受热分解，由绿色变成了黑色;酸碱盐相互间的变沉淀反应等等论文服务。这些内容在教学过程中必须经过老师的开发和完善，营造化学思维和化学创新的良好氛围。

　　“学起于思，思源于疑”。问题情景的创设是激活学生思维，引导学生探索的关键。通过创设问题情境，使学生不断“同化”与“顺应”。在同化与顺应过程中使学生的认知结构逐步建立起来，在“平衡——不平衡——平衡”的循环中得到不断丰富、提高和发展。实现教学的最终目的，即实现意义建构。

　　叶澜教授指出，“在一定意义上，教育是人类一种特殊的交往活动”。[3]交往，简单地讲，就是主体之间的相互作用、相互沟通、相互理解。教学交往研究蕴含着人们关于教学的理想意图，这种理想意图即在于通过交往的规范性达到塑造学生个性与整体的和谐发展目的[3]。因此，学生与周围环境的交互作用，对于学习内容的理解起着关键作用。建构主义认为，知识是在人的心灵与外界客体相互作用的过程中从内部生成的，人的心灵具有自觉能动性。学习不是知识由老师向学生的传递，而是学生主动建构的过程，是对事物和现象不断解释和理解的过程，是对既有知识体系不断进行再创造、再加工以获得新的意义、新的理解的过程。[4-6]我们设计的中学化学网络课程就是应用建构主义学习理论，通过网络表现化学学科的教学内容及实施的教学活动的总和。它包括按一定的教学目标、教学策略组织起来的教学内容和网络教学支撑环境。

　　三、中学化学网络课程结构和教学模式

　　化学作为中学的一门主干学科教学模式，既是一门基础性课程，更是一门创新性课程。多媒体技术、网络技术的发展和广泛应用，为课程、教材和教法的研究开拓了全新的领域，使化学教学改革有了极大的改善。从而为使中学化学的教学拥有独特的教学手段和方法提供了条件。因此，探讨中学化学网络课程的结构和教学模式成为教师必须完成的课前任务。在遵照建构主义教育理论的前提下，结合中学化学学科特点，我设计了中学化学网络课程的结构[7-9]。(如图1所示)

　　(研究性学习模块)(基础性学习模块)

　　图1 中学化学网络课程结构

　　网络课程的登录系统主要提供学生、教师以及其他用户一个身份认证和权限认证的功能，其主要意义在于通过登录可以记录教师浏览编辑网络课程的情况与学生的学习情况、参与讨论情况以及考试情况等。

　　网络课程的结构主要包括两大模块：研究性学习模块和基础性学习模块。

　　1、研究性学习模块

　　研究性学习模式是中学化学网络课程所倡导的主要学习方式之一。它要求教师精心创设情境，启发引导学生充分参与、主动探索和谐统一的过程式、情境化的教学。在教师指导下，通过学生自己探索和学习，通过自己的实践活动，去发现规律，掌握基本的科学方法，提高能力。研究性学习模块主要由课题学习系统和教学反馈系统组成。

　　(1)课题学习系统

　　课题学习系统主要由留言板、课题库、案例库、协作室、答疑室和讨论室组成。

　　①留言板

　　留言板类似于学生与教师共同拥有的一块黑板，老师在指导学生学习完毕之后，或是学生在学习某一个单元知识之后，重新获得了知识，有了自己的新的见解和看法，或者在某些方面还没有弄清楚，这时都可以将自己想要发表的内容以文字的方式写在上面，其他的人可以看到这些内容并可以对这些内容进行回答，回答的内容也发表在上面，这其实是向学生和教师提供了一个非实时的讨论环境，大家可以对同一问题发表不同的看法，共同解决了问题，共享大家的智慧。这种交流方式可以是学生和教师，学生和学生之间随时保持联系，同时它是面向所有用户的教学模式，而不是单对单的交流。这样也为学生积极参与课堂教学发言提供了空间，充分发挥学生的主动性，激发了学生的积极性。

　　②课题库和案例库

　　课题库和案例库为学生提供一个探索式学习环境。课题是围绕教学目标通过调研精选的，不同类型的学生配备不同的课题。案例是围绕课题通过调研编辑的。通过案例分析，有助于学生完成课题，一套案例对应一个课题论文服务。学生可以根据自己的能力选择案例，以不同的分析方法、途径解决课题。同时要为学生在有分析障碍时提供不同的提示，启发学生通过自己的努力获取知识。

　　对于讨论频率高的案例，系统将自动记录并反馈给老师。老师可以通过它及时了解学生学习的进度，掌握学生学习的难点、重点，以便于老师集中力量指导难点，并收集各种分析途径，经过整理后制作出案例分析网络课件。此外，老师分析了学生学习的重点、难点之后，可以通过留言板及时向学生公布，正确引导学生进行下一步的学习，以便学生调整自己的学习进度，从而达到高效学习。

　　学生通过分析案例和讨论交流，完成某一道课题，这种形式特别有利于网上无约束力情况下的教学。设置课题库和配套的案例库，是为了便于应用探索式学习模式。

　　探索式学习模式一般由有关教育专家设立一些适合于特定学习对象的有待解决的问题如课题、项目或作业。也可以根据实际情况，组织经验丰富的老师设计一些学生感兴趣的学科问题，通过网络发布，启发、引导学生解答。与此同时，教师还可以提供大量的，与问题相关的信息资源供学生在解决问题过程中查阅。计算机能够按照每个学生对教学的反应分别组织教学和制定教学进度，甚至诊断学生的学习需要教学模式，提供适于他们的教材和活动。这种学习模式彻底改变了传统教学过程中学生被动接受的状态，使学生处于积极主动的学习地位，因而能有效地激发学生的学习兴趣和创造性。而且，这种模式可以简单到通过电子邮件功能实现。例如：设计一个课题实验，除去氯化钠晶体中的少量NH4HCO3和Na2SO4。学生选择课题实验后，可以独立探索完成课题。首先提出问题：如何除去氯化钠晶体中的NH4HCO3和SO42-;提供资料：①欲从氯化钠晶体中除去NH4HCO3，可以加热或加NaOH溶液的方法，②欲除去杂质中的SO42-，可以采用加入BaCl2或Ba(NO3)2试液的方法;提示信息：先除去NH4HCO3，还是先除去Na2SO4。不同的学生，可能会设计出不同的实验方案，但总有一种是最最佳方案。反馈信息：先除去NH4HCO3(加热分解法，不留任何残余物)，后除去SO42-为上，而不采用加NaOH除NH4+方法;要判断NH4HCO3是否已除净?以不再产生NH3为准(用HCl检试)。随后，将热后的氯化钠晶体溶于水，加入BaCl2[不采用加Ba(NO3)2，以免混入新的杂质NO3-];怎样判断SO42-是否已沉淀完全?宜采用了以少量滤液，加入Na2SO4溶液，观察如出现如白色沉淀(滤液变浑浊)，表示沉淀完全，或往少量滤液中加入BaCl2溶液，如仍保持澄清，表示沉淀完全。通过这种学习方式学生从知识理论上得到进一步的扩展，加强了理论基础，为实验操作创造了便利条件。

　　探索式学习模式有四个基本的要素，即问题、资料、提示和反馈。将这四个要素加以科学、合理的组织和衔接以后，便能达到良好的教学效果。为了防止学生产生过强的挫折感教学模式，教师可以设计一些延时提示信息，在学生在遇到学习障碍时，能够弹出有启发性的提示信息，以便及时帮助学生，鼓励学生完成下面的学习任务。学生在探索式学习过程中还可以查询课程资源库。

　　③协作室、答疑室和讨论室

　　学生在课题库中选取了课题之后，可以在协作室内充分应用协作学习模式。与此同时，学生在案例库中选取与课题相配套的系列案例后，可以在讨论室内充分应用讨论学习模式。教师和相应的辅助学习软件在答疑室内辅导学生，解决协作学习和讨论学习中出现的问题，其对应关系如图3所示：

　　协作室是为学生创造一个协作学习的环境。基于网络的协作学习模式是利用计算机网络以及多媒体等相关技术，制成协作室(协作学习系统)。协作学习系统，由多个学生对同一学习内容彼此交互和协作，以达到对学习内容比较深入的理解与掌握。和个别化学习相比，协作学习模式更有利于促进学生的高级认知能力的发展，且有利于学生健康情感的形成。协作学习把一个小组当作一个认知系统，这个系统关注的不是个人的贡献，而是与他人、与环境的交互作用和由小组建立起来的共享的表示方法。协作学习之所以有效是由于学生学会的是交互思考的方式。

　　在基于因特网的协作学习过程中，基本的协作模式有四种：竞争、协同、伙伴与角色扮演。

　　讨论室是为学生提供的讨论学习环境，使学生充分发挥主动性，自由发表观点，激发学习兴趣论文服务。讨论室内实现讨论学习模式的方式有多种，最简单实用的是利用万维网上的BBS(电子公告牌)系统。讨论学习模式是由学科领域的专家或老师在答疑室内负责监控，学生可以在其中发言，每个人的发言都即时地被所有参与讨论的学生看到，学生通过浏览器进行讨论，通过内嵌在页面中的表单输入讨论信息，然后由浏览器启动有关程序并处理这些信息。

　　在讨论学习过程中，有学科领域的专家或老师监控并作出积极的评价教学模式，以保证学生的讨论和发言符合教学目标的要求。

　　答疑室是专门为协作式学习模式和讨论式学习模式而设立的。答疑室内由学科专家或老师负责解答学生在学习过程中遇到的问题，另外，老师还可以在答疑室内实时监控协作室和讨论室内的学习进展情况，并作出相应的指导。

　　(2)教学反馈系统

　　教学反馈系统包括测评反馈系统和库室使用计时系统。其中测评反馈系统用于作形成性评价的应答与测评反馈;库室使用计时系统用于统计师生个人使用各库的情况，以及统计老师网上答疑辅导的工作量。

　　2、基础性学习模块

　　基础性学习模块主要使学生具备国家规定的化学学科基础学力，具备能适应现代社会生存和发展应有的化学素养。同时增强学生学习化学的兴趣，拓展知识体系和容量，培养思维能力，使其具备深入学习所必需的学科基础。

　　基础性学习模块解决了传统教学如知识的习得和运用都不直接接触客观实际，缺乏直接经验的过程及其方法的教育;缺少知识发展的历史叙述;忽视具体知识结论的相对性和条件性的弱点。基础性学习模块不但能形成对学生自主性学习、协作学习掌握学科知识的方法和体验的支持而且通过网络的链接与多媒体演示以及讲座，突破学科课程的封闭性，形成对研究性学习的信息支持。

　　基础性学习模块主要包括：课堂单元学习、在线考试、创新实验室、课程资源。其中在线考试、创新实验室和课程资源是为课堂单元学习而设立的，服务于课堂教学活动，同时也为学生课后学习创造条件，适合于异步讲授模式和个别辅导模式。

　　(1)课堂单元学习

　　课堂单元学习系统主要包括课程要求、学习摘要环节，课堂单元教学系统为课堂教学的高效进行提供强大的支持。

　　网络课程继承了传统教学的模式，课堂单元学习模块可以进行同步式讲授模式。网络课程构造一个在线的实时对话程序，利用TCP协议或UDP协议来传送文字或语音信息。教师将事先准备好的讲授材料以多媒体方式呈现，包括文本、图形、声音、和视频等，它们以超文本的方式组织，并存储在教学服务器上。教师通过该服务器呈现教学内容，电话视频对这些内容进行讲解，并且在浏览这些内容时达到同步。另处还在这些教学页面中，内嵌一个表单，供学生输入提问及反馈信息，教师根据学生反馈信息再作进一步的解释和应答。

　　(2)在线考试

　　在线考试系统为老师和学生提供的评价和自我评测的有效方法。考试题库可由任课教师在线添加、删除或修改。考试的成绩都记入学生管理信息系统。考虑到化学专业作图和书写化学反应方程式比较多，两套系统的在线提交页面都带有用UBB代码编写的插件，使学生和老师在提交作业和题库录入时就如同使用Word一样方便。

　　(3)创新实验室

　　创新实验室系统由实验目的、实验原理、药品数据、仪器安装、实验过程、注意事项和思考题等几大块模块构成。采用了交互式动画(如图4所示)和视频技术。我们将整个实验过程用流程图、动画模拟(如图5所示)和视频三者结合教学模式，以获得最好的教学效果。

　　(4)课程资源

　　课程资源包括化学资料室、文献教参室、自学软件室和模拟操作室，也可以称为教学资源库。教学资源库涵盖了课堂单元学习、创新实验室所需的大量学习资源，实时为学生学习提供有效的资源。教学资源库中的教学资源主要由学校专家、老师组织编写教学资料，部分资料也可以从知名的网站链接获取。模拟操作室包括老师上课使用的多媒体课件等资源。使用教学资源库中的化学资料室和文献教参室便于应用异步讲授模式，使用教学资源库中的自学软件室和模拟操作室便于应用个别辅导模式，教学资源库与教学模式的对应关系

　　(异步讲授模式) (个别辅导模式)

　　图6教学资源库与教学模式的对应关系

　　①异步讲授模式

　　异步式讲授可以很简单的实现。网络课程结构中，只要利用因特网的BBS和电子邮件服务就可以满足基本要求论文服务。这种模式是由老师将教学要求、教学内容以及教学评测等教学材料编制成HTML文件，存放在教学服务器上，学生通过浏览这些页面来达到学习的目的。当学生遇到问题时，便以电子邮件的方式询问老师，老师再通过电子邮件对学生的疑难问题给予解答。

　　这种教学模式的特点在于教学活动可以是全天候进行，学生可以根据自己的情况确定学习时间、内容和进度，可随时在网上下载学习内容或向老师请教，但缺点是缺乏实时的交互性，对学生的自主性要求较高。例如：建立一个虚拟的教室，专门负责解答学生疑难问题，并能进行形成性评价的应答和评测系统。由学校知名的老师为学生解答疑难问题，提高学生的学习兴趣。

　　②个别辅导模式

　　个别辅导模式可通过自学软件室、模拟操作室中的多媒体课件、CAI软件和老师与学生之间的密切通信来实现。例如：笔者主要应用Flash Mx软件，制作了中学化学中的喷泉实验(如图7所示)、乙酸

　　乙酯的制备实验。另外还以大学有机化学基本实验为素材，制作了包括乙酰乙酸乙酯的制备、重结晶提纯法、八角茴香油的提取实验、柱色谱法实验、熔点的测定等十五个基本实验

　　都包括实验原理(动画演示)、实验目的、操作过程(动画演示)、思考练习等四个基本部分。应用多媒体CAI课件使教学内容形象化、多样化、它有严谨的科学性、统一的适用性和及时的交互性，有利于实施个体化教学。使用多媒体课件时，实现了异步非实时地个别辅导，还可以通过网上的电子邮件向老师随时请教，这样为学生能够自主学习创造了良好的条件[10]。

　　四、小结

　　中学化学网络课程以一种全新的模式展现在大家面前。这样的网络课程结构呈网状组织结构，非线性的，超越了传统的教学时空：具有支持同步的班级教学和异步的个体学习的教学平台、具有支持实时通讯和非实时通讯的强大交互功能、同时还具有教学行为管理的功能。研究性学习模块中，为学生进行探索式学习、协作式学习、讨论式学习创建交互平台[11]。

　　基础性学习模块中，既强调了知识的系统性、结构性教学模式，又综合了整体性、发展性。又为学生提供非实时的异步式讲授和个别化辅导学习。基础性学习模块对学科设置及内容进行选择与组合，提供综合化课程资源，丰富了学生知识，提高学生的思维能力，充分发挥学生的主动性，体现学生的首创精神。两大模块有效的结合，实时地享用最好的学习资源，为学生营造了创造性思维的学习环境。

　　这样的网络课程结构尤其适合应用于探索学习模式、协作学习模式、讨论学习模式、异步讲授模式和个别辅导模式，能更充分地发挥网络的优势及其特殊的教学效果以及学生的主体作用和教师的主导作用。其主要表现在：(一)老师不再是某个固定信息体的传递者，不再是教学活动的中心;(二)教师在给学生做出评价后指导学生下一步的学习，查阅学生学习的历史记录等时教师已经成为帮助学生有效地学习的指导者，其工作重心从单纯的“教”变成了监控性质的“导”，在这样的网络课程教学过程中，教师通过选取最有效的媒体与远方的学生做面对面的交流，教学信息的流向是双向的。教师可以利用学科网络课程的综合性为学生提供探究问题、解决问题的机会，帮助学生运用计算机网络等媒体整合不同学科领域的内容，使学习更有针对性和实用性，以便更好的培养学生的问题意识和创新精神。

　　参考文献

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　　[2]叶澜.新编教育学教程[M],上海：华东师范大学出版社,1991

　　[3]徐继存.论教学交往研究及其价值导向[J],西北师大学报(社会科学版),1999(11)

　　[4]钟启泉、张华.课程与教学论[M],上海.上海教育出版社,2000

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　　[6]陈宇玺、伍喜嫒.关于建构主义理论指导下的网络课程开发[J],中国医学教育技术,2003

　　[7]陆宏.网络化课程的构建[J],现代远距离教育,1999

　　[8]谢幼如.高等学校网络课程的开发[J],电化教育研究,2000

　　[9]胡礼和.网络课程的结构和教学模式[J],课程·教材·教法, 2001

　　[10]方其桂.《中学化学课件制作实例》[M],人民邮电出版社,2002

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文章名称： 中学化学网络课程设计与开发研究

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