本科生毕业论文: 高中化学探究型多媒体课件设计

本科生毕业论文: 高中化学探究型多媒体课件设计发布时间：2019-03-27 11:03:45

本科生毕业论文
题目： 高中化学探究型多媒体课件设计

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指导教师签名：                日期： 20    年   月   日

目录

1探究型多媒体课件设计的提出 1
1.1新课改提出新的要求与目的 1
１.２多媒体创作 2
2探究的概述 2
2.1探究的概念 2
２.２高中化学中的探究 3
3设计的理论依据 3
3.1设计中体现认知主义学习理论 3
3.2设计中体现建构主义理论 3
4高中化学探究型多媒体课件钠的设计 4
4.1教学内容分析 4
4.2学情分析 4
4.3依据教学内容编写教学设计 5
4.3.1教学设计注重点 5
4.3.2情境创设 5
4.3.3问题设计 8
4.3.4金属钠的物理性质设计 8
4.3.5金属钠的化学性质设计 9
４.４依据教学设计，设计课件 11
5实践反馈 12
参考文献 12
致谢 12

高中化学探究型多媒体课件设计
作者：雷峰秀    　指导老师：罗志刚副教授
   (海南师范大学信息科学技术学院，海口，571158)

摘要：本文从论述探究型多媒体课件设计的原因为背景交待，阐明了探究的基本概念及高中化学中的探究意义，提出设计的理论依据：认知主义学习理论和建构主义学习理论。最后以具有化表性的高一化学钠为具体开发实例，阐述了探究型课件开发的步骤，以及每个步骤中的主要内容，其中重点讲述了与课件设计联系最为紧密的教学设计编写。
关键词：探究型学习; 多媒体课件; 高中化学
The Inquiry-based multimedia design of high school’s chemistry

Author： Fengxiu Lei                Tutor：Zhigang Luo
(Department of Computer Science and Technology， School of Information Science and Technology，Hainan Normal University， Haikou， 571158)

Abstract: This paper discusses the reasons for the design of inquiry-based multimedia courseware as the background to clarify the basic concepts of inquiry and inquiry-based learning of chemistry in high school. Then the paper proposed the theory for design: Cognitive Learning and Constructivist Learning. Finally, take “sodium” as the example to explain the steps of the design inquiry-based multimedia courseware, and the main content of every step.
Key words：exploratory learning; the design of inquiry-based multimedia courseware; chemistry in high school

1探究型多媒体课件设计的提出
1.1新课改提出新的要求与目的
如何进行教学，一直是工作在教育领域工作者所探讨的问题。现如今国家提出基础教育新课程改革，改革的核心目标是“让每一位高中生获得全面而不乏个性的发展”。换言之就是改变至今仍然普遍存在的学生被动接受、大量反复操练的学习方式，倡导学生主动参与的探究学习。与传统的教学方式相比，探究性学习使学生由被动的学习者变为主动参与的学习者；由课程的接受者变为课程的开发者；课堂上学生可以独立地探索、大胆自由的发表见解，并在这个基础上进行自主探究和自由创造。如此一来探究型教学将成为主导。众所周知多媒体教学在一定限度上对课堂有促进作用，如何将探究型课堂作到尽善尽美，起促进作用的多媒体探究型课件是关键。
１.２多媒体创作
近年来，以计算机多媒体和网络技术为基础的现代化信息技术的迅速发展对传统的教学模式产生了巨大的冲击。CAI(Computer Assisted Instruction计算机辅助教学)和WBI(Web-Based Instruction基于网络的教学)不仅带来的是教育技术的一场革命，更是教学理念、教育思想上的一场革命。计算机与网络的普及，使得信息技术的概念渗透到各个领域。在教育领域，越来越多的教师或课件创作者致力于多媒体课件的制作。然而多媒体课件层出不穷的当今，虽然作品很丰富，但是与探究型教学相匹配的作品是少之又少。一方面是因为探究型课件设计还处在初期，没有足够的设计理论依据，其次课件创作者需要观念的转变：由传统的设计思想转变成以探究型理念为基础的创作思想。
在这两大背景下，笔者认为在新课改的驱使下，探究型教学将成为主导，所以CAI创作者应该致力于探究型多媒体课件的设计。如何制作探究型课件？这是本课题致力要解决的问题。本课题中将以钠的探究型多媒体课件为例来阐述本人的设计理念。
2探究的概述
2.1探究的概念
探究型学习的历史悠久，苏格拉底的“产婆术”，孔子的“不愤不发，不啡不启”都是利用了探究进行的教学活动，现代所提倡的启发式教学也是一个很好探究教学典范，它反映了人的好奇、好问的天性，探究在教学中可以作为一种重要的教学方法和教学策略。探究性学习重视探究中潜在的、巨大的动力资源，利用多种不同的途径手段来创设问题情境，利用问题情境来向学生提供探究的机会，引发学生思考，诱发学生的探究需要和本能，激发学习的学习动力，引导学生进入探究的无穷世界。换而言之，探究性学习就是利用学生的探究本能来激发学生的探究意识，使学生保持积极的学习兴趣和强烈的学习动机，并培养起学生的问题意识，从而保证和实现学生在教学中的主动性，这就是探究在教学中的价值，也是探究的意义所在。
探究包括以下基本过程：提出研究问题、建立假设、收集数据、检验假设、表达或交流结果。探究的基本操作活动包括：观察、提问、实验、比较、推理、概括、表达、运用等活动。相比与其他的认识方式，探究是一种独特的活动，遵循一定程序，需要开展一系列科学方法，科学方法正是探究的灵魂。正是探究的这些特征使得探究变得神圣，让人感觉“高高在上”，使人误以为探究仅属于科学家的宠儿，普通人只能望洋兴叹。其实探究一点也不神秘，探究的本质在于实验验证提问，而实验是由探究者设计出来的，探究者只需要用设计出来的实验求得验证。
２.２高中化学中的探究
高中学生在初中时已经有一年的学习基础，对一些化学现象有了一定的判断能力，也就是说他们有探究的基础。当然高中化学中的探究并非像科学家通过无数次实验发现一种新的元素，一种新的物质等活动。这里的探究是科学探究的缩简式，是指学生在教师的引导下，对某一问题，依据自身已有的知识体系大胆提出假设，提出验证方案进行实验，得出结论，肯定或否定自己的假设的过程。也就是说，这里的探究只是一种简单的模拟科学探索的过程。
3设计的理论依据
3.1设计中体现认知主义学习理论
探究型多媒体课件设计应以认知主义学习理论为理论指导之一。认知主义认为学习是面对问题情境，在学习者内心经过积极的组织，从而形成和发展认知结构的过程，强调刺激反应之间的联系是以意识为中介的，强调认知过程的重要性。
认知是指认识的过程以及对认识过程的分析。认知是一个人了解客观世界时所经历的几个过程的总称。它包括感知、领悟和推理等几个比较独特的过程。认知学家认为学习在于内部认知的变化；重视有在学习活动中的主体价值，即肯定了学习者的自觉能动性；强调认识、意义理解、独立思考等意识活动在学习中的重要地位与作用；关注人在学习活动中的状态，认为学习不仅取决于外部刺激和个体主观努力，还取决于一个人已有的知识水平、认识结构、非认知因素，准备是任何有意义学习赖以产生的前提。在探究型教学中，多以探究实验为教学主要内容，学生必需通过自觉积极学习才能获得知识建构。
3.2设计中体现建构主义理论
基于探究型教学的多媒体课件设计，应以建构主义理论为潜意识依据。建构主义认为，学习是建构内在心理表征的过程，学习者并不是机械式的把知识从外界搬运到记忆中，而是在一定的情景中以原有的知识经验为基础，通过与外界的相互作用来获取、建构新知识的过程。因此在设计中创作者要发挥自己的创意，将新旧知识融合在课件当中，最佳的途径是创设情境，让学生在一定的情境中自主的获取知识。基于建构主义的探究学习，我们可以理解为就是基于真实问题情景下的探索、学习过程。它以问题解决为载体，以问题为核心，用问题来驱动学生学习。学习过程就是解决问题的过程，而在解决问题的过程中又可以实现学习，从而实现了解决问题与学习的统整，即在解决问题的过程中学习新的知识，巩固旧的知识。从课件创作角度来说，也就是在设计当中体现“问题”，以什么形式来表征这个融合了新知识的“问题”，充分引起学生的好奇心；又如何设计问题来引导学生的学习，使学生主动参与到探究的活动中。这是设计中要解决的问题。
4高中化学探究型多媒体课件钠的设计
4.1教学内容分析
之所以选择高一化学钠进行创作，一个是因为钠这一节的内容不仅具有所有适合探究型教学的特性，而且具有代表性。也就是说，很多其他内容都可根据这个模版进行创作设计，分析如下。
钠的教材分析。这一章节包括三部分内容：钠的物理性质、钠的化学性质，以及钠的制取、存在和主要用途。在钠的化学性质中，重点讨论了钠与氧气的反应以及钠与水的反应。在钠的存在和主要用途中，首先介绍了自然界里元素的两种存在形态——游离态和化合态，然后结合钠的化学性质很活泼，引导学生得出在自然界中钠只能以化合态存在，钠的用途只作简单介绍。钠的制取以拓展视野的方式展示，让学生了解工业制取的原理。
钠的教学目标是：（１）知识与技能：使学生认识钠是一种很活泼的金属，了解钠的物理性质，掌握钠的化学性质。（２）过程与方法：通过学生探究性学习经历的过程，提高学生观察问题、分析问题和解决问题的能力；通过小组协作学习，提高学生的合作、交流、讨论的能力。（３）情感态度与价值观：使学生在学习中体验科学研究的基本方法，增强学生对化学学习的兴趣，在活动中形成合作意识、合作精神和探索精神。培养学生信息阅读和提取能力；对实验现象进行分析、归纳和整理的能力；分析解决实际问题的能力。
钠的教学重点、难点：（1）教学重点：钠的化学性质；（2）教学难点：如何引导学生设计实验探究金属钠的化学性质。
4.2学情分析
分析教学内容同时，我们也要考虑到学生现有的知识水平与知识结构。这个环节与课件设计中的“问题的设置”关系紧密。
高一学生在初中已经有一年半的化学基础，形成了简单的化学知识框架，再加上学生已学习了氧化还原反应理论、钠原子的结构示意图，为理解钠的化学性质，认识钠的活泼性奠定了知识基础；已学习了氯、溴等非金属元素的单质及化合物的性质，初步了解了元素化合物的学习方法，建立了从物质类别和化合价角度去分析理解物质的化学性质的方法基础；通过前面实验的探究教学，对本节教材中的钠与氧气的反应、钠与水的反应实验能进行合理的探究，并能对产生现象的原因进行分析，从而了解现象的本质，达到新旧知识建构的目的。
4.3依据教学内容编写教学设计
4.3.1教学设计注重点
一个部好的电影电视往往先有一个好的剧本，多媒体创作也是一样。教学设计就是多媒体创作的“剧本”。我们在编写“剧本”时，一方面我们要将教学设计做到尽善尽美，一方面又要考虑课件制作时的可行性。可行性的一个重要策略是探究课题范围要小，课题不涉及过大范围，不涉及过多相关知识，完成活动不需要过于复杂的实验过程。一般而言，高中化学的教材安排是非常合理的，不会涉及太多内容；其次，是能选择一个恰当的突破口，小中见大、小而不浅。这样才符合中学生特定的年龄特点、知识特点和能力特点的要求；第三，了解学生。要看学生的知识水平能否达到。第四，条件限制。例如假设创作者用幻灯片进行课件制作，那么就很难达到动态演示的效果。总之，要因地、因人、因时制宜，符合学生的实际。
在教学设计的编写过程中，创作者还需牢记两个理念，一个是探究学习，一个是课件制作。原因很简单，因为我们设计的作品就是基于探究型教学的多媒体课件。众所周知，课件的设计通常要遵循如下原则：教育性原则、启发性原则、科学性原则、艺术性原则和技术性原则。要做好探究型的课件，要在遵循一般课件制作原则的基础上，突出情境的设计和问题的设计。
钠的主要教学内容：（1）钠的物理性质（2）钠的化学性质：钠与氧气的反应，钠与水的反应。依据主要内容设计构想如下。
4.3.2情境创设
情境的创设是多媒体课件开发的重要内容，课件设计通常要从如何创设有利于学生意义建构的情境开始，对于探究型课件更是如此。其情境的作用在于展现给学生相应的环境、内容，能让学生进入到环境中，激发学生的兴趣和动机，调动学生探究的积极性和主动性。同时，情境的创设也应当符合学生的心理特点，不能让学生感觉太抽象、太脱离生活。在哪些方面需要情境设置，如何创造这些情境都是需要考虑的。
为了创设一个生动，具体，能吸引学生注意力的情境，教师应该深思熟虑，多多查找资料，平时注意收集一些与教学内容相关的材料。对于钠这一章节，2002年有一条新闻，是关于外泄的钠造成爆炸。新闻报道如下：
若干神秘“水雷”惊现珠江。2002年7月7日，在珠江石溪附近，前前后后共飘着七个白色的来历不明的金属桶。突然，从飘在水面上的一个金属桶内冒起一股白烟，窜起亮黄色火苗，紧接着一声巨响，蘑菇状的水柱冲天而起，这个铁桶接着又连续爆炸了多次，爆炸腾起的白色烟雾有近十米高，还有许多未燃尽的白烟飘进旁边的公司内，这些灰白色的物体一遇到水就不停地冒泡，有时甚至还突然着火。珠江水面上尚有五个一触即发的“水雷”漂浮着，消防队员、民警及广州化工集团的化学品专家赶来凑在一起，紧张地调查爆炸物的性质及研究“水雷”的处置对策。
[设计分析]：情景创设是探究型教学的出发点，也是关键点。在这个资料中，几乎包含钠的所有化学性质。从资料看来，如果不利用课件只凭老师口头讲解或只用静态文字来显示，会显得枯燥无味，难以引起学生的注意力，进而无法带领学生到教师所创设的情境中，所以动画或视频为佳，因为这两种方式对问题的说明更直观更具体更生动。在此笔者选择flash作为创作工具，对于上述新闻，关键在于细节。对于每个细节，动画创作越逼真越好，尽量将抽象的东西形象化，直观化。例如突然冒起的白烟在随桶流动时还在慢慢扩散变大同时还窜起黄亮色火焰，这个细节如果只是让学生进行想象可能会显得有些吃力，通过课件这个场景就显得很容易理解了。总之课件创作的情境越真，学生的注意力就更容易被吸引，进入到情境当中，引导学习者在情境中发现问题也就相对容易了。对于以上新闻，关键的细节在于以下五个方面。

金属桶随水流动的动画。设计设想：流动的水面，缓缓飘入七个银白色的金属桶。具体设计如下截图所示

突然冒起的白烟。设计设想：其中一个金属桶突然冒起白烟，一团白雾随着桶流动的同时还慢慢的扩散，变大。具体设计如下图所示

窜起的黄色火焰。设计设想：火焰的设计效果与白烟的效果相同。
爆炸效果的制作。
水柱的制作。爆炸效果与水柱的制作是同时进行的，水柱随着爆炸声的响走冲天而起，现时激起浓密的白烟。具体设计图如下所示

4.3.3问题设计
问题的发现、提出与解决在探究课件中显得非常重要。探究的首要特征就是：发现问题和提出问题，并围绕问题去解决问题，问题解决过程中又会出现新的问题，问题贯穿于探究的始终。问题设计的好坏直接影响到探究课件的效果。对探究型课件来说，要设计好以下两种问题：一是能引起思考、争论的初始问题，二是能将讨论一步步引向深入的后续问题。在探究开始，应展示一些背景资料，提出问题引导学生思考，调动学生的积极性来进行学习。
问题的提出一般放在情境之后，创设情境的目的也就是引入要思考的问题。依据以上的问题设计方法，在钠这个情境中创设的问题是：引起爆炸的物质是什么；为什么会发生爆炸（金属桶为什么会成为水雷）；如何防止爆炸（另五个没有爆炸的金属桶如何处理）；事故的启示是什么，以激发学生的探究兴趣。这三个问题中，第一个问题学生通过火焰的颜色可以判断出物质中含Na元素；第二个问题可以引导学生进行猜想，不管学生说什么教师都不应与以否认或肯定，第三个问题可以放在内容之后进行问答，引出内容。
4.3.4金属钠的物理性质设计
钠主要内容有：

钠的导电性
钠的硬度
钠的颜色
钠的密度

[设计分析]：传统的化学教学中，教师对物质的物理性质往往只是一句话带过，学生听过后也就忘了。然而我们以多媒体的形式来展示，一定能收到不一样的效果。首先对钠设计一个形象，让它引导学习者去发现物质所有的物理性质。不是只有化学性质才可让学习者去探究，相反因为物理性质通过看，或简单的动手操作就可建构成自身的知识。对于以上四个主要内容，关于每个内容的设计方法如下。
1）在介绍钠的导电性时，可提供学习者电池一节，小灯泡一个，开关一个，导线若干，让学习者通过自身已有的知识结构去探究。学生依据教师所提供的工具，思考要探究的问题，将讨论如何进行实验以求得答案。就此实验而言，学生之前已经学过电路图，也知道如何连接电路，所以学生一看到导线、电源等就知道要连接电路，并将钠置于两根导线当中，最后打下开关，如果灯亮就说明钠导电，如果灯泡不亮就说明钠不导电。具体设计如下图所示

本科生毕业论文: 高中化学探究型多媒体课件设计

2）钠的硬度。这个探究实验很简单，需要的工具只需小刀而已。学生只要看到工具就知道如何进行实验，只是在进行当中要注意要用镊子夹取钠块，所以在设计中要突出这一点。具体设计如下图所示

4.3.5金属钠的化学性质设计
１.与非金属单质O₂反应　
［实验１］展示一块钠，用滤纸吸干表面的煤油，切开。观察切开面颜色的变化。这个实验与钠的物理实验中钠的颜色相联系，钠的颜色变化说明钠与空气中的成分发生反应，从而导出钠与氧的反应。具体设计如下图所示

［实验２］把一小块钠放在石棉网上加热。
在这个过程中，钠与氧气反应生成淡黄色的物质，它是过氧化钠，反应式为：
2Na+O₂=Na₂O₂　（过氧化钠中钠的化合价是＋1价，氧的化合价是－1价）
[设计分析]：对于一个实验，本人不赞同先由老师演示一遍，再认学生效仿。探究性学习中学生是主体，老师应放手让学生去尝试。在课件中，可以简单的将实验中所要注意的事项，让学生动手完成实验。等待学生完成实验后再进行总结。具体设计如下图所示

２.与水反应
[实验３] 另切下一小块钠，投入盛有水的器皿中，观察实验现象
　　　　在反应后的水中滴入酚酞，观察实验现象
[设计分析]：这个实验现象比较复杂，实验现象：浮、球、游、响、红。钠浮在水面上；反应中融成了一个小球；四处游动；发出嘶嘶的响声；滴入酚酞后，水溶液变红了。笔者虽然不提倡把所有内容都挂在课件上，但是钠与水的反应很剧烈，而且时间很短，短到学生可能不能完全总结出现象，所以课件设计中要将每个细节都设计清晰明了，便于教师在引导学生思考时，学生通过观看课件的回忆钠与水反应的细节，找到探索的答案。如何在课件中体现“浮、球、响、游、红”这五个细节呢？在此以“游”为例：钠小球因为放出气体，气体推动小球四处乱窜。那设计中就得突出“乱窜”这个词，小球在器皿当中从东窜到西，从西窜到北……具体设计如下截图所示

４.４依据教学设计，设计课件
导演有了剧本，还要有器材和演员才行，设计者有了构想就需要付出行动，所以接下来应该分依据设计中要达到的效果选择适当的设计工具。现在比较普遍的设计工具有：PowerPoint，Authorware， flash，director，几何画板等等。每种工具都有其独有的特点与优势。有了工具以后，接下来的工作就是收集素材。一般而言，任何一个多媒体作品的素材不外乎：文字、图像、声音、动画、视频。素材收集后还要进行适当的处理，最后进行整合，也就是创作。创作中如果与构想有冲突时，要适当的作一些取舍。
5实践反馈
作为一种新型课件类型，还没有成熟的设计理念。本人依据建构主义理论，认知主义学习理论，设计作品。但是当设计在实践中运行时问题也就浮现出来了。例如设计的科学性有待考察，是否适合探究型教学，教学内容没有完全表现在课件中等等，只有通过实践，设计者才能发现其中的漏洞。本人在将些课件用于教学当中时发现存在以下几个方面的问题。一个矛盾：作为教师做课件的时间是有限的，但是一个好的作品需要花大量的时间来制作。比如一个逼真的情境创设一方面需要有恰当的构思，查找大量多媒体材料等，每一项都需要时间和精力，而这与教师有限的教学时间是矛盾的。第二，技术的限制，本来依据原导入材料，一个金属桶将连续爆炸几次，而且爆炸的时候桶不可能还按原来的方向运动，可是在课件中桶依旧按照原路线运行，如果严格来说是违反了科学性这一条原则。第三，在创作时，我的本意是舍去总结部分，教师讲解时只需大家用口头说出来即可，但是舍去以后显得课件很不完整，课堂结束就显得有些单薄。对于以上缺点，本人将努力学习创作技术，继续完善设计理理念，争取做更好的作品，为优化课堂教育尽一份绵薄之力。
参考文献
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致谢
本课题在选题及研究过程中得到罗志刚老师的悉心指导，感谢罗志刚老师多次询问研究进程，并为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。罗志刚老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度，踏踏实实的精神，不仅授我以文，而且教我做人，此次毕业论文设计，虽历时数个月，却给我终生受益无穷之道。对罗志刚老师的感激之情是无法用言语表达的！同时也感谢我的同学对我的支持和鼓励。