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信息技術與中學理科課程教學的整合
信息技術與中學理科課程教學的整合
杭州師范學院初等教育學院 方衛(wèi)華
【摘要】在當前的教學改革中，信息技術與中學課程教學的整合值得關注和研究。文章提出了運用積件思想，尋求高層次整合的方法：構建實驗教學模式、發(fā)揮虛擬實驗室功能、構建研究性理論教學模式、培養(yǎng)創(chuàng)新思維和創(chuàng)造能力等。
【關鍵詞】信息技術；理科課程；整合
一、運用積件思想，尋求高層次整合方法
目前，在計算機輔助課堂教學這個領域中，市場上已有一定數(shù)量的理科教學軟件，但能夠真正適合教學的卻不多，加上教師自制課件的水平又不是很高，很容易造成“低水平重復”的現(xiàn)象。因而尋求計算機輔助教學軟件開發(fā)和應用的新路子——積件思想應運而生。積件“是由教師和學生根據(jù)教學需要自己組合運用多媒體信息資源的教學軟件系統(tǒng)”，是一個完全開放的軟件系統(tǒng)，它包括帶有學科特色的教學平臺和多媒體資料庫，師生可以根據(jù)教與學的情境和教學平臺，選用、增刪、修改已有的軟件，或方便地制作新軟件，為教與學服務。例如由人民教育出版社和全國中小學計算機研究中心聯(lián)合從國外引進的數(shù)學幾何教學平臺《幾何畫板》，它不僅為教學幾何教學提供了方便，而且也非常適用于物理中的力學、光學課程教學。又如《CSC電子備課系統(tǒng)》、《天翼全景多媒體輔助教學軟件》等中學物理、化學、生物版都是面向師生設計的新一代大型集成化多媒體輔助教學的理科教學平臺，它們集眾多教命令家和優(yōu)秀教師的科研成果及教學經(jīng)驗于一體，為提高教學質(zhì)量、探索新的教學模式和辦法提供了豐富的資料和必要的手段，它們界面簡單，容易學習，直觀好用，充分體現(xiàn)積件思想，很受師生的歡迎。
在素材資料庫的建設方面，中學理科教師應該成為信息技術與學科教學整合的先行者。目前許多教師在Internet網(wǎng)絡上已建立了自己的網(wǎng)站，并把自己制作的課件、教案、論文等放在該網(wǎng)站中，同時還把其它網(wǎng)站已有的課件通過鏈接功能融合到自己的課件里，以“搭積木”的形式，把教學實踐過程中制作的每一個課件鏈接起來，通過長時間教學的積累，逐步建立一個完整的教學課件體系。這樣其它教師和學生也可通過網(wǎng)絡共享自己的課件，克服了傳統(tǒng)的“軟件包”形式的課件不能共享的缺點，提高了課件資源的利用率，充實了網(wǎng)上學科資料庫。教師和學生可以在任何時候、任何網(wǎng)絡終端通過Internet網(wǎng)絡來訪問這些網(wǎng)站，進行教學的探討和鞏固性學習。
運用積件思想，走素材資源庫和教學平臺相結合的新思路，是軟件開發(fā)和應用走出目前困境的有效方法，也是實現(xiàn)信息技術與課程高層次整合的有效手段。因此學科教師應根據(jù)教學實際，運用積件思想，充分利用現(xiàn)有條件下的網(wǎng)絡、多媒體信息資源庫和教學軟件，從中選取適合自己教學需要的內(nèi)容來制作課件，從而適應不同教與學情境的需要，徹底改變教學
軟件在設計、開發(fā)和使用上的相互分離的局面，使計算機輔助教學在課內(nèi)或課外的運用朝著信息技術與學科教學整合這一更廣闊、更深層的方向發(fā)展。
二、構建模擬實驗教學模式，發(fā)揮演示實驗、虛擬實驗室功能
1．信息技術與中學理科實驗教學整合，發(fā)揮演示實驗作用
中學物理、化學、生物三門學科均是實驗科學，具有很強的實踐性，實驗教學和演示實驗是中學理科教學的重要組成部分。但在理、化、生課堂的學生實驗和演示實驗中，由于受到常規(guī)實驗儀器、實驗材料、危害程度等條件的限制，實驗效果不如人意。而采用模擬型實驗教學模式，通過多媒體技術模擬實驗的輔助，模擬一些重要的在目前條件下難以完成的實驗，彌補常規(guī)實驗的不足，提高實驗的演示效果。
例如，做物理《凸透鏡成像規(guī)律》實驗時，若用常規(guī)儀器按傳統(tǒng)實驗方法進行演示，由于�，F(xiàn)實驗儀器和環(huán)境的限制，蠟燭在光屏上所形成的影像隨著物距的變化而變化的這一現(xiàn)象不是很明顯，誤差較大，致使學生對凸透鏡成像的特點不甚理解，并產(chǎn)生迷惑。此時如改用多媒體技術進行凸透鏡成像規(guī)律模擬實驗，演示物距從無窮遠至小于焦距的整個實驗過程中物距、像距和像的變化情況，整個模擬實驗過程流暢、直觀、明了，從而使學生對該實驗有了一個清晰完整的認識，利于學生對凸透鏡成像規(guī)律概念的形成。
由此可見，通過信息技術與中學理利實驗的整合，可以突破常規(guī)實驗條件的局限，所以我們應當充分發(fā)揮信息技術的特長，對那些難以觀察到的、復雜的、困難的實驗進行模擬，使之成為常規(guī)實驗的補充，并與�，F(xiàn)實驗有機地結合起來，使實驗教學上升到一個更高的層次，從而有助于學生發(fā)現(xiàn)規(guī)律、形成概念、獲得新知，提高學生的科學文化素質(zhì)和實驗技能。
2．運用網(wǎng)絡技術支持下的虛擬實驗室，發(fā)揮學生自主探索性實驗作用
在傳統(tǒng)的理科實驗室，由于怕發(fā)生意外和造成實驗儀器的損失，許多實驗中的規(guī)章制度對學生進行了諸多限制；由于實驗條件的限制，實驗結果往往和理論不一致，甚至出現(xiàn)相反的數(shù)據(jù)；有些實驗材料的選用和實驗產(chǎn)物的排出，有�，F(xiàn)代環(huán)保意識。這一切無不暴露出傳統(tǒng)實驗室的弊端。
網(wǎng)絡虛擬實驗是在web中創(chuàng)建出一個可視化的三維物件環(huán)境，其中每一個可視化的三維物體代表一種實驗對象，學生可通過鼠標的點擊及拖動操作，進行虛擬實驗。這種虛擬實驗室為學生提供了全方位的開放性操作環(huán)境，使學生在課堂上實現(xiàn)了虛擬世界的真實體驗。信息技術與理科實驗教學整合能夠培養(yǎng)學生觀察實驗、自主模擬實驗，歸納、總結、抽象成所需知識和技能的能力，并促使學生建立科學的世界觀。
學生在網(wǎng)絡技術環(huán)境下進行多媒體虛擬實驗操作的同時，還可以通過網(wǎng)上人機對話，一邊操作，一邊網(wǎng)上暢游，或與其它同學交流、討論、獲取新知。讓學生自主學習、自主觀察。進行虛擬實驗，從而掌握學習方法。
三、構建探索研究性理論教學模式，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)造能力
探索研究性理論教學模式依托由信息技術支持的網(wǎng)絡環(huán)境，網(wǎng)絡為學生提供了豐富的學習資源。在教師的指導下，學生分成若干學習小組，在學習任務的驅(qū)動下小組成員相互協(xié)作地收集信息、交流討論、總結歸納、完成學習任務，培養(yǎng)了學生解決實際問題的能力。
例如，生物教學中的《克隆技術對人類的影響》課題，克隆技術是生命科學研究的重大突破，是與高中生物密切相關的科學問題�？寺〖夹g在農(nóng)業(yè)、醫(yī)學和社會生活各方向都有著廣闊的應用前景，但問時也存在著過度和濫用的問題，以及由此所引發(fā)的一些負而的社會影響。這一研究性課題旨在提高學生關心社會、關心人類、關心未來的思想意識，并在學中利用網(wǎng)絡資源收集和處理生物科學信息的過程中，培養(yǎng)其創(chuàng)新思維與創(chuàng)造能力。
四、利用網(wǎng)絡資源，增進課堂教學效果
進入網(wǎng)絡時代后，網(wǎng)絡環(huán)境為師生提供了豐富的資源庫，網(wǎng)絡資源的開發(fā)和利用已成為一個現(xiàn)代教育工作者必備的信息素養(yǎng)。網(wǎng)上資源具有信息量大、更新速度快的特點，例如中國中小學教育教學網(wǎng)（http://www.k12.com.cn）可謂是一間完整的中小學教學資源庫，它為我們提供了同步教學、優(yōu)秀課件等多種資源，且處于動態(tài)的更新之中，通過了我這些優(yōu)秀課件、優(yōu)秀習題，再作進一步的組織加工就能設計出適合自己風格的課件，為提高課堂教學正效果服務。
例如，在物理中《浮力》的教學時，須向?qū)W生解釋浮力產(chǎn)生的原因。先設想一個立方體浸沒在水中，它的六個表面都受到水的壓力，它的左右兩側(cè)面、前后兩側(cè)面，受到的壓力都是大小相等、方向相反，互相平衡，只有上下兩面由于深度不同，受到的壓強大小不同，壓力也因而不相等。浮力的產(chǎn)生是由下表面受到水的向上的壓力和上表面受到水的向下的壓力差。但如果使用語言和文字向?qū)W生講授向上向下壓力差時，學生理解起來比較抽象，對整個過程反映比較茫然�？赏ㄟ^中國中小學教育教學網(wǎng)物理課件庫下載相關課件解決這一難題。該課件以動畫的形式慢鏡頭表示前、后、左、右的壓強、壓力相等，小木塊保持不動，但加載上、下表面壓強、壓力時，小木塊慢慢向上移動�；顫姷膭赢嬓Ч�、直觀的圖形，快速有效地激發(fā)了學生的學習興趣，收到很好的教學效果，同時為講授下一節(jié)阿基米德原理打好理論基礎，而這一切是傳統(tǒng)教學難以做到的�？傊�，讓學生在生動、形象的環(huán)境中進行學習，由此起到事半功倍的作用，達到提高課堂教學正效果的目的。
五、擴大信息來源，提高教師教學水平
1．了解學科發(fā)展形勢，及時把握教學動態(tài)。理科學科發(fā)展較快，通過Internet網(wǎng)絡小的權威網(wǎng)站查看有關學科發(fā)展動態(tài)，可以做到緊跟形勢，在學科教學時作出及時的調(diào)整。對于理科學科，必要的習題也是必要的，但訂購的習題集往往又存在著題型偏舊、信息過時的缺點；為了克服這一缺點，可以充分利用Internet網(wǎng)絡這一信息資源，從權威網(wǎng)站或重點中學網(wǎng)站上的試題庫中下載最新試卷，用來給學生作測試題和平時練習。這些題目往往題型新穎、信息準確，對于啟發(fā)學生的思維，開闊學生的視野有著很大的幫助。
2．增進學習交流，提高教學水平。網(wǎng)絡的交互性給教師互相學習交流提供了機會。教師可以一方面利用E-mail。與有關專家進行交流，學習前沿的理論知識；另一方面還可以參與網(wǎng)上的教師繼續(xù)教育和一系列教育網(wǎng)站的教育論壇。如在中國名師教育網(wǎng)上可以與重點學校的名師專家探討學科教育應培養(yǎng)怎樣的人才，在中國園丁網(wǎng)的教育論壇可以與各地的同行探討教學中遇到的問題以及對學科教學改革的看法，通過網(wǎng)上學習交流，達到提高自己教學水平的目的。
總之，信息技術應用于理科教學，對傳統(tǒng)教育理念和課堂教學模式的沖擊是非常之大的，但它并不排斥傳統(tǒng)的理論、實驗教學模式，實際運用中應把它們兩者辯證統(tǒng)一起來，最終實現(xiàn)信息技術與理科課程教學的科學整合。通過整合激發(fā)學生對理科學科學習的興趣，課堂內(nèi)外參與意識會增強，對知識的理解掌握程度會加深，尤其是實驗教學，學生的實驗理解能力、動手能力。創(chuàng)新能力均會取得長足的進步。同時，信息技術與理科課堂教學的整合也能鞭策教師進一步構建新的教學模式，完善課堂教學，使教學過程更具有科學性
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，幫助教師在課堂上更合理地掌握和利用時間，吸引學生的注意力，使學生在課堂上接受和掌握更多的知識，發(fā)展更多的能力。
【參考文獻】
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