多媒体计算机辅助有机化学教学的探索实践

摘要:运用多媒体计算机辅助有机化学教学,可以做到图文并茂、声像俱佳、动静皆宜,使抽象的内容直观化、静止的关系动态化、微观的现象宏观化,有助于突出重点,突破难点,充分激发学生的学习兴趣,促进教学内容、教学方法、教学过程的全面优化,提高教学效果。

关键词:多媒体;计算机辅助教学;有机化学教学;实践

中图分类号:G712文献标识码:A文章编号:1672-5727(2010)01-0153-02

《有机化学》是高等院校化学及相关专业的重要基础课,理论抽象、实践性强,教学内容多而学时又不足。在传统教学过程中,一直存在着教师难教、学生难学的问题。笔者在多年利用多媒体计算机辅助教学的实践中,探索了一些具体的方法,取得了较好的教学效果。

多媒体教学的概念

教学媒体教学媒体是指教师向学生发出教学信息的载体和学生向教师反馈的载体。从信息论的观点看,教学过程是信息传输过程,教师、学生、媒体是三个实体要素,教师处于始端,学生处于终端。传统教学媒体有教科书、粉笔、黑板、挂图、标本、仪器等,现代教学媒体有录音、幻灯、投影、录像带、语音实验室、电子计算机等。

多媒体教学多媒体教学是指在教学过程中,根据教学目标和教学对象的特点,通过教学设计,合理选择,使现代教学媒体与传统教学手段有机组合,共同参与教学全过程。现代多媒体计算机辅助教学是指利用多媒体计算机综合处理和控制符号、语言、文字、声音、图形、图像、动画等多种媒体信息,使之有机组合,并用投影显示出来,通过一系列人机交互式的操作,完成教学过程。

多媒体计算机辅助有机化学教学的优势

(一)节省课堂时间

《有机化学》教学内容多,课时少,反应方程式和反应机理数目繁多,多采用“满堂灌”或“填鸭式”教学。45分钟一节课,基本上都是教师讲、学生听。学生处于被动学习状态,主体作用得不到发挥。

使用多媒体教学,教师把课堂上要花费大量时间和精力写在板书上的内容在课前就制作好课件,把节省的时间留给学生,让学生预习、提问、思考、回答问题、参与课堂讨论,使学生真正成为学习的主人。此外,教师也可以赢得时间讲解习题,介绍最新的有机化学成果、有机化学史和化学家。

(二)直观地模拟抽象的立体结构

有机物分子大多呈空间立体结构,具有顺反异构、对映异构等异构现象,多糖、蛋白质等高分子结构复杂,在传统教学手段下,学生很难观察清楚。黑板、挂图是平面的,不能显示立体效果;模型虽是立体的,但它是静态的,很难进行动态描述。在多媒体教学中,用二维、三维动画可以直观、形象、生动地模拟显示这些抽象的立体结构,使学生一目了然。

结构是决定有机化合物物理性质和化学性质的内因。深刻理解有机化合物的结构理论是学好有机化学的关键,其中杂化轨道理论是教学的重难点,要求学生掌握碳原子成键时的杂化状态(SP3、SP2、SP)及氧、氮、硫等原子的杂化状态。传统教学是先在黑板上画出原子轨道的图形或展示挂图模型,再用语言描述。在多媒体教学中,可用三维动画手段加以模拟,空间立体感强,生动直观。例如,在讲解甲烷分子正四面体结构的形成时,利用三维动画功能,充分展示碳原子的1个S轨道与3个P轨道进行SP3杂化形成四个等同的SP3杂化轨道过程,使学生通过看动画轻松掌握甲烷分子的正四面体结构,并且理解沿键轴方向重叠的σ键。

(三)宏观地模拟微观的反应历程

反应机理(历程)描述化学反应所经历的反应过程和途径。有机反应机理很抽象,用传统的教学方法很难表现反应机理的连续性、递变性和立体性。有机化学反应方程式和反应机理数目繁多,不但浪费时间,而且不直观。用动态模拟反应机理,放大原子,放慢化学反应速度,拉长反应时间,生动、直观地表现反应全过程,如化学键的变化、分子空间结构的变化、碳原子杂化状态的变化、过渡态和中间体的结构等,将微观现象宏观化、抽象概念形象化,把反应过程中瞬间变化的复杂过程模拟出来,从而降低学生的学习难度。以双分子亲核取代(SN2)反应CH3Cl+Br-→CH3Br+Cl-为例,反应中亲核试剂Br-从离去基团Cl-的背面接近中心碳原子时,逐渐形成Br-C键,用虚线表示;离去基团Cl-逐渐远离中心碳原子,也用虚线表示。当反应进行到达过渡态时,中心碳原子由SP3杂化转变成了SP2杂化,亲核试剂、中心碳原子、离去基团在同一条直线上,其他3个原子则位于与这条直线垂直的平面上。随着化学反应的继续进行,Br-C键越来越牢固,由虚线变实线,C-Cl键越来越弱,最终断裂,虚线消失。整个分子的立体化学构型发生了翻转。

(四)可见地模拟不可见的实验

化学是一门以实验为基础的学科,通过实验引发学习兴趣,使学生主动获取知识、提高能力。由于实验条件和教学时数的限制,有些实验无法进行;而且有机物多具有易燃、易爆、有毒和强腐蚀等特点,有些实验不能让学生亲自操作,这就限制了学生的动手能力。利用多媒体演示实验,可以弥补这一缺陷,化不可见为可见。实验前,教师播放实验基本操作过程,给学生一个感性认识。学生实际操作时就能较快地、正确地安装仪器设备。学生不能进行的实验,通过多媒体演示也能有直观的了解。

多媒体辅助有机化学教学应注意的问题

(一)教师要积极探索实践

CAI的应用是教育发展的必然,教师要与时俱进,转变观念,积极探索和实践。教师只有掌握计算机的基本操作和各种多媒体软件的应用,才能设计出优秀的多媒体课件。目前常用的软件有:以PowerPoint为代表的幻灯片课件、以Authower为代表的多媒体课件、以Flash为代表的动画型课件、以Frontpage为代表的网页课件、以几何画板为代表的演示型课件。

(二)功在课前

所谓功在课前,指教师要做好充分的课前研究,只有这样才能创出高质量的课,才能取得理想的教学效果。教师不但要认真钻研教材,深入了解学生,对教学环节进行周密安排,而且要精心设计课件,突破重难点。此外,电子教案是多媒体教学的主要工具。一个好的电子教案不但可以大大提高讲课效率,而且可以充分发挥计算机多媒体技术的特点和优势,深化教学内容,帮助学生更快、更深刻地理解教学内容。

(三)掌握讲课节奏

多媒体辅助教学具有信息容量大、速度快的特点。在教学过程中,教师要掌握好节奏,控制好播放速度,与学生思维节奏合拍。节奏过快,学生不能充分感知,理解不深刻;节奏过慢,易造成学生情绪涣散,求知欲不能得到满足。

(四)建立网络多媒体教学平台

上网预习和复习在Internet或校园网络环境下,教师将课件和电子教案放在网上,供学生在课余时间随时上网查询和使用,给学生预习、复习提供良好的课外学习环境。

上网做笔记多媒体课堂教学比传统教学进度快、内容多,学生不能完整地做好笔记。因此,学生只要在课堂上专心听课,积极提问,讨论、回答问题,笔记可以在课余时间上网整理。

上网听课将教师的课堂教学录像放到网上,学生可以随时随地上网自主学习或接受远程教学。每个学生可以根据自己掌握知识的情况,有针对性地学习,真正做到自己控制学习进度,提高自学能力,充分发挥主动性。同时,这也是解决课堂教学中不能较好处理学生个体差异问题的一种有效方法。

上网提问和答疑学生可以上网提问,教师可以在网上回答学生的问题,及时做好课外辅导。此外,教师也可利用电子邮件与学生进行沟通交流。

多媒体辅助教学与

传统教学可扬长避短、优势互补

多媒体辅助教学的优势不容置疑,但它仅是一种辅助教学手段,不能取代教师在教学过程中的主导地位和学生的主体地位。教学过程是一个复杂多变的过程,包含了教师对教育思想的理解、教学艺术的发挥、教师的经验、教师对学生的了解、学生的学习态度、教学资源的充分合理使用,以及实施过程中复杂微妙的师生关系等等。多媒体辅助教学是对传统教学模式的补充和发展。只有把传统教学手段和多媒体辅助教学有机地结合起来,才能真正发挥多媒体辅助教学的效果。教师要以己之长,补机之短,以机之长,补己之短。

计算机辅助教学是一种现代化的教学手段,运用多媒体计算机辅助有机化学教学,可以做到图文并茂、声像俱佳、动静皆宜,使抽象的内容直观化、静止的关系动态化、微观的现象宏观化,化不可见为可见,化复杂多变为简洁明了,有助于突出重点,突破难点,充分调动学生的积极性,激发学生的学习兴趣,促进教学内容、教学方法、教学过程的全面优化,提高教学效果。

参考文献:

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作者简介:

林惠昆(1964—),男,福建泉州人,云南省德宏师范高等专科学校职业技术教育系讲师,研究方向为化学教学。

(本栏责任编辑:洪雁)

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