基于IITCI框架的化學信息化教學體系設計的探索*

黃新輝

(河南科技大學，河南　洛陽　471023)

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基于IITCI框架的化學信息化教學體系設計的探索*

黃新輝

(河南科技大學，河南洛陽471023)

化學信息化教學設計是在教育教學理論背景下，信息技術(shù)與化學教學設計相互融合的產(chǎn)物。本文對于現(xiàn)有的信息化教學體系進行了探討，并在IITCI (Integration of Information Technology into Chemistry Instruction)框架下，對化學教學設計和信息技術(shù)在化學教學各個環(huán)節(jié)的整合為研究對象，采用建構(gòu)主義學習理論和現(xiàn)代化信息技術(shù)相結(jié)合，設計化學信息化教學模式，并對其特點進行了分析和歸納。

化學；信息化；IITCI；教學設計

1　信息技術(shù)與化學教學整合的化學學科背景

21世紀是知識和信息相互交融的時代，信息素養(yǎng)是個人在未來社會生存的一種基本素質(zhì)，教育領域信息技術(shù)與教學的有機整合則是信息素養(yǎng)培養(yǎng)的主要途徑。我國的化學課程標準指出要“大力推進信息技術(shù)在教學過程中的應用，促進信息技術(shù)與學科課程的整合，發(fā)揮現(xiàn)代信息技術(shù)優(yōu)點，提供良好的教育環(huán)境和有力的學習工具。”[1]聯(lián)系現(xiàn)階段信息化教學的特點，信息素養(yǎng)教育包含六個方面能力：

(1)運用信息工具的能力。能夠使用網(wǎng)絡，多媒體軟件等各類現(xiàn)代化的信息工具。(2)收集信息的能力，根據(jù)學習目標，獲取教學學習所需的信息，運用搜索、檢索等多種方式獲取信。(3)處理信息的能力。對獲得的信息進行歸納、分類、存儲、鑒別、分析，進行有效處理的能力。(4)整合信息的能力。對收集的信息進行加工，利用信息解決學習中遇到的問題，使信息發(fā)揮其應有的作用，從而達到收集信息的目的。(5)信息協(xié)作能力。信息資源之間，以及信息資源和信息工具之間建立多方協(xié)作的關系。(6)信息免疫能力。能夠摒除無效信息和負面信息的干擾。[2]

2　化學信息化教學設計的特征

2.1教學目標、教學內(nèi)容的信息化

教學目標信息化是將受教育者的信息素養(yǎng)的培養(yǎng)目標，融合到每一步的教學中去，是信息技術(shù)與課程的整合。教學內(nèi)容信息化是指教學內(nèi)容和表現(xiàn)形式不局限于傳統(tǒng)的課本，練習冊等，而是更多的引入多媒化、網(wǎng)絡化的教學信息和內(nèi)容。

2.2教學過程信息化

教學過程信息化是在教學過程中運用現(xiàn)代化的信息工具、信息技術(shù)為教學活動提供支持，主要表現(xiàn)為教學策略信息化和教學方法信息化。如對于物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、以及變化規(guī)律的描述，利用化學軟件CAI對原子、分子以及電子的變化進行模擬，使受教育者比較直觀地感知化學變化過程中這些微觀粒子的運動，從而有助于學生直觀，深刻的認識化學變化的實質(zhì)。指導受教育者學習并利用化學實驗室虛擬軟件，設計化學實驗模型等。

2.3學習過程信息化

學習過程信息化是利用已有的信息技術(shù)進行學習。在以學生為主體的教學背景下，運用各類信息技術(shù)，實現(xiàn)學生學習過程的信息化，是信息技術(shù)與教學結(jié)合的重點。學生利用excle,origin等數(shù)據(jù)處理軟件，對實驗數(shù)據(jù)進行有效的分析和處理，進而發(fā)現(xiàn)化學變化的規(guī)律性。

2.4評價過程信息化

教學評價是對教學效果進行的考核和評估，教學評價的結(jié)果直接影響教學活動的各個方面，是教學的主要組成，教學評價模式和手段的信息化對提高化學教學質(zhì)量，促進教學改革均具有重要的作用。

2.5設計過程信息化

設計過程信息化是在教學設計的過程中，教師利用多樣信息技術(shù)，提高設計的效率，采用一致信息化標準，使教學設計規(guī)范化，通用化。

3　信息技術(shù)與化學教學整合的教育理論

信息技術(shù)和化學教學相互融合是一種新的教學理念，其實施過程需要教育理論的指導，而教育理論涉及學習理論、教學理論、教育技術(shù)、教育評價、教育測量等許多方面。在以學生為主體的教學背景下，學習理論的選擇尤為關鍵。學習理論是教育心理學理論領域的核心所在，要解決的基本問題就是什么是學習的實質(zhì)。學習理論可分為行為主義學習理論、認知主義學習理論、人本主義學習理論和建構(gòu)主義學習理論。[3]

3.1行為主義學習理論

20世紀初，美國著名心理學家Broadus Watson創(chuàng)立了行為主義學習理論，Skinner Burrhus更是將行為主義學習理論推向高峰，行為主義學習理論在美國占據(jù)主導地位長達半個世紀。Skinner Burrhus認為教學就是安排可能發(fā)生的事件，以促進學習；同時，給學生創(chuàng)設對學習的刺激作出反應的機會，進而教學應當有隨之而來的反饋, 形成“刺激-反應”的這樣的聯(lián)結(jié)。

3.2認知主義學習理論

認為認知主義學習理論認為：學習的過程是學習者內(nèi)部心理結(jié)構(gòu)變化和形成的過程，不是行為主義學習理論所說的刺激與反應聯(lián)結(jié)的形成，行為習慣的加強。認知主義學習理論著重強調(diào)學生認知結(jié)構(gòu)的形成和重新組織，通過對學習者認知結(jié)構(gòu)形成，來解釋和說明學習過程，把學習者的學習過程劃分為：動機、了解、獲得、保持、回憶、概括、操作、反饋8個階段。認知心理學學習理論強調(diào)學習內(nèi)容的邏輯觀點與學習者的認知結(jié)構(gòu)之間的關聯(lián)。

認知心理學學習理論要求在現(xiàn)代信息技術(shù)設計中需要考慮：①設計適宜學生獨立探究的情景，使學生主動探究知識；②在探究過程中，要避免知識灌輸?shù)默F(xiàn)象，避免過多、過早的指導；③讓學生根據(jù)自己的已有的經(jīng)驗探索，做出感悟性的直觀判斷；④還需要設計即時反饋功能，讓學生及早知道學習的結(jié)果，促進強化其內(nèi)部學習動機。

3.3人本主義學習理論

人本主義學習理論認為：教師的任務不是把知識教給學生，因為能夠教給別人的知識，相對來說都是無用的；能夠影響個體行為的知識，只能靠學習者自己發(fā)現(xiàn)并同化。人本主義學習理論重視學生的內(nèi)心世界，把學生的思想、情感、體驗作為主體，為學生提供學習的指導，建議學習的內(nèi)容，保證促進學習的氣氛，進而使學生自己產(chǎn)生學習的行為。

3.4建構(gòu)主義學習理論

建構(gòu)主義學習理論的奠基人日內(nèi)瓦學派的Vogotsgy認為：學習不是教師把知識簡單直接地傳輸給受教者，是學生發(fā)揮其主觀能動性的一個過程，是學生建構(gòu)自己知識體系的一個過程。學生不能簡單被動地接收知識信息，應當主動地建構(gòu)知識，而且建構(gòu)過程外人無法替代。建構(gòu)主義學習是根據(jù)已有的知識經(jīng)驗，主動對外部信息進行選擇、加工、處理，對新信息重新編碼，建構(gòu)出自己的理解。建構(gòu)主義學習理論認為：學生原有的知識經(jīng)驗在吸納新知識經(jīng)驗以后，隨之發(fā)生了變化和調(diào)整。學習的過程不是簡單的信息輸入、知識存儲和提取，而是新舊知識經(jīng)驗之間的雙向互動過程，屬于學習環(huán)境和學習者之間雙向互動過程。[4]

4　IITCI框架下化學信息化教學設計模式

4.1教學設計模式特點

教學設計模式特點在于：可操作性，系統(tǒng)化，程序化。具體內(nèi)容包括：受教者特點的分析、教學目標的設定，教學內(nèi)容的選取、教學策略的應用、教學方法的選擇，同時還有教學媒體的選擇，以及教學評價的設計?，F(xiàn)階段存在不同的設計模式，每種模式有各自特定的適用范圍。采用建構(gòu)主義設計理論對化學領域的知識學習、問題解決更為有效，因為建構(gòu)主義模式采用中央處理的的教學構(gòu)架和分布式處理的學習構(gòu)架，對于概念、事實、規(guī)則領域的知識教學效率更高。

4.2IITCI框架中的化學教學模式

如圖1所示，在IITCI框架中，學習理論的選擇、教學過程和教學信息技術(shù)設計分別處于三個方面，其表明在對信息技術(shù)與化學教學進行整合時，需要綜合考慮這三個大的方面。另外，需要根據(jù)不同的學科類別，教學內(nèi)容特點，以及由前者所決定的教學目標，選擇合適的學習理論為理論指導，教學信息技術(shù)為技術(shù)支持來設計。

圖1　IITCI框架下的信息化教學體系示意圖

4.3基于IITCI框架開展化學信息化教學設計

現(xiàn)階段以技術(shù)為中心的教學設計經(jīng)常過分依賴信息技術(shù)的交流、發(fā)布功能，忽略了學生內(nèi)心學習的各種需要，忽略了任務驅(qū)動、問題解決這一學習活動主線；而以教學知識理論為中心的教學設計則多數(shù)淡化信息化教學的目標，缺少社會化隱性知識的傳遞和交流，無法培養(yǎng)學生的信息素養(yǎng)。在學習理論和化學教學實踐相結(jié)合的IITCI框架中，教學信息技術(shù)如果是原材料、 教育信息化和化學新課程與教學改革的理念和目標的實現(xiàn)則是最終產(chǎn)品。這個轉(zhuǎn)變不能自發(fā)地實現(xiàn)，必須依靠化學信息化教學設計。

(1)對化學教學內(nèi)容和目標等約束條件進行分析分析，以建構(gòu)主義學習理論學習理論為指導，以此來確定教學過程、教學策略、教學方法；同時將自主學習、合作式情境學習與基于問題解決的研究性學習相互結(jié)合，培養(yǎng)學習者創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維與創(chuàng)新能力。

(2)根據(jù)教學內(nèi)容，實施信息化教學，實現(xiàn)信息技術(shù)與化學教學技術(shù)層面的整合。教學信息技術(shù)的應用是這個過程中最突出的亮點，使化學教學設計過程具備了“Information Technology”的特征。教學內(nèi)容和信息技術(shù)的結(jié)合是化學信息化教學設計的關鍵步驟，化學信息化教學設計的核心就是如何在化學教學設計過程中體現(xiàn)信息化的特征。

4.4IITCI模式下化學教學設計的主要特點

(1)運用學習理論，學習理論在化學信息化教學設計過程中得到充分體現(xiàn)?；瘜W信息化教學設計強調(diào)學習理論的選擇和使用，將其運用到整個教學設計全過程，使得整個設計過程更加科學，更加適合知識傳授者與求學者。

(2) 設計和應用信息技術(shù)，全面信息化。在化學信息化教學設計中，將信息技術(shù)的設計和應用貫穿于教學內(nèi)容組織，教學策略設計、教學方法選擇等領域，充分利用信息技術(shù)，高度共享信息資源，使學生學習潛力充分發(fā)揮，突出信息技術(shù)與化學教學全面整合的信息化特征[5]。

(3)教與學的雙向互動，使教學更好地促進學生發(fā)展。整個教育過程是學生改造主觀世界，形成自我的知識體系，學習認識的活動過程。教與學的關系是互相作用、互相聯(lián)系、互相依存的的整體。因此，在IITCI框架下化學信息化教學設計過程中，將學習過程和教學過程有機融合，置于整個系統(tǒng)的核心位置，全面體現(xiàn)了教與學的統(tǒng)一關系。

5　結(jié)　論

中國的教育信息化實踐正進入全面整體推進的階段，在IITCI框架下設計化學信息化教學過程，是一種通過信息技術(shù)與化學教學整合實現(xiàn)信息化教學設計的教學實踐，整個化學教學模式的設計充分體現(xiàn)了信息化教學設計的基本特點,在建構(gòu)主義學習模式中，在信息化學習環(huán)境中，能夠激發(fā)學生的學習動力，提高學生的學習效率，進而實現(xiàn)教學過程和學習效果的優(yōu)化組合。

[1]葛巖.現(xiàn)代信息技術(shù)在化學教學中的應用研究[D].蘇州:蘇州大學,2010:10-15.

[2]張勇.信息技術(shù)與化學教學整合的信息化教學設計研究[D].成都:四川師范大學,2005:30.

[3]黃洪杰.任務驅(qū)動教學模式在通用技術(shù)課程中的應用研究[D].濟南:山東師范大學,2009:12-14.

[4]宛蓉.建構(gòu)主義學習理論對現(xiàn)代教學的啟示[J].貴州師范大學學報2004:53-55.

[5]李冰,謝百治.多媒體教學應用與教學改革創(chuàng)新[J].電化教育研究,2000(07):37-41.

The Exploration of the Teaching System Design of Chemical Information Based on IITCI Framework*

HUANGXin-hui

(Henan University of Science and Technology, Henan Luoyang 471003，China)

The teaching design of chemical information is the product of the mutual integration and penetration between the teaching technology and the teaching design under the background of the development of the information technology and educational theory. Based on the IITCI (Information Technology into Chemistry Instruction Integration) framework, the chemical instructional design was integrated with the information technology and chemistry teaching as the research object. With the theory of constructivism and modern information technology, the designed characteristics of the teaching mode of chemical information were analyzed and summarized.

chemistry; information; IITCI; instructional design

2013河南科技大學重點教改項目。

黃新輝(1979-)，男，講師，主要從事有機化學教學及研究。

G423

A

1001-9677(2016)02-0171-03