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信息技術(shù)與中學(xué)理科課程教學(xué)的整合
信息技術(shù)與中學(xué)理科課程教學(xué)的整合
杭州師范學(xué)院初等教育學(xué)院 方衛(wèi)華
【摘要】在當(dāng)前的教學(xué)改革中，信息技術(shù)與中學(xué)課程教學(xué)的整合值得關(guān)注和研究。文章提出了運(yùn)用積件思想，尋求高層次整合的方法：構(gòu)建實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式、發(fā)揮虛擬實(shí)驗(yàn)室功能、構(gòu)建研究性理論教學(xué)模式、培養(yǎng)創(chuàng)新思維和創(chuàng)造能力等。
【關(guān)鍵詞】信息技術(shù)；理科課程；整合
一、運(yùn)用積件思想，尋求高層次整合方法
目前，在計(jì)算機(jī)輔助課堂教學(xué)這個(gè)領(lǐng)域中，市場(chǎng)上已有一定數(shù)量的理科教學(xué)軟件，但能夠真正適合教學(xué)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(fù)”的現(xiàn)象。因而尋求計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)軟件開發(fā)和應(yīng)用的新路子——積件思想應(yīng)運(yùn)而生。積件“是由教師和學(xué)生根據(jù)教學(xué)需要自己組合運(yùn)用多媒體信息資源的教學(xué)軟件系統(tǒng)”，是一個(gè)完全開放的軟件系統(tǒng)，它包括帶有學(xué)科特色的教學(xué)平臺(tái)和多媒體資料庫，師生可以根據(jù)教與學(xué)的情境和教學(xué)平臺(tái)，選用、增刪、修改已有的軟件，或方便地制作新軟件，為教與學(xué)服務(wù)。例如由人民教育出版社和全國中小學(xué)計(jì)算機(jī)研究中心聯(lián)合從國外引進(jìn)的數(shù)學(xué)幾何教學(xué)平臺(tái)《幾何畫板》，它不僅為教學(xué)幾何教學(xué)提供了方便，而且也非常適用于物理中的力學(xué)、光學(xué)課程教學(xué)。又如《CSC電子備課系統(tǒng)》、《天翼全景多媒體輔助教學(xué)軟件》等中學(xué)物理、化學(xué)、生物版都是面向師生設(shè)計(jì)的新一代大型集成化多媒體輔助教學(xué)的理科教學(xué)平臺(tái)，它們集眾多教命令家和優(yōu)秀教師的科研成果及教學(xué)經(jīng)驗(yàn)于一體，為提高教學(xué)質(zhì)量、探索新的教學(xué)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(xué)習(xí)，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(shè)方面，中學(xué)理科教師應(yīng)該成為信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)整合的先行者。目前許多教師在Internet網(wǎng)絡(luò)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(shí)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(xué)實(shí)踐過程中制作的每一個(gè)課件鏈接起來，通過長時(shí)間教學(xué)的積累，逐步建立一個(gè)完整的教學(xué)課件體系。這樣其它教師和學(xué)生也可通過網(wǎng)絡(luò)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(diǎn)，提高了課件資源的利用率，充實(shí)了網(wǎng)上學(xué)科資料庫。教師和學(xué)生可以在任何時(shí)候、任何網(wǎng)絡(luò)終端通過Internet網(wǎng)絡(luò)來訪問這些網(wǎng)站，進(jìn)行教學(xué)的探討和鞏固性學(xué)習(xí)。
運(yùn)用積件思想，走素材資源庫和教學(xué)平臺(tái)相結(jié)合的新思路，是軟件開發(fā)和應(yīng)用走出目前困境的有效方法，也是實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與課程高層次整合的有效手段。因此學(xué)科教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)實(shí)際，運(yùn)用積件思想，充分利用現(xiàn)有條件下的網(wǎng)絡(luò)、多媒體信息資源庫和教學(xué)軟件，從中選取適合自己教學(xué)需要的內(nèi)容來制作課件，從而適應(yīng)不同教與學(xué)情境的需要，徹底改變教學(xué)
軟件在設(shè)計(jì)、開發(fā)和使用上的相互分離的局面，使計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)在課內(nèi)或課外的運(yùn)用朝著信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)整合這一更廣闊、更深層的方向發(fā)展。
二、構(gòu)建模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，發(fā)揮演示實(shí)驗(yàn)、虛擬實(shí)驗(yàn)室功能
1．信息技術(shù)與中學(xué)理科實(shí)驗(yàn)教學(xué)整合，發(fā)揮演示實(shí)驗(yàn)作用
中學(xué)物理、化學(xué)、生物三門學(xué)科均是實(shí)驗(yàn)科學(xué)，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，實(shí)驗(yàn)教學(xué)和演示實(shí)驗(yàn)是中學(xué)理科教學(xué)的重要組成部分。但在理、化、生課堂的學(xué)生實(shí)驗(yàn)和演示實(shí)驗(yàn)中，由于受到常規(guī)實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)材料、危害程度等條件的限制，實(shí)驗(yàn)效果不如人意。而采用模擬型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，通過多媒體技術(shù)模擬實(shí)驗(yàn)的輔助，模擬一些重要的在目前條件下難以完成的實(shí)驗(yàn)，彌補(bǔ)常規(guī)實(shí)驗(yàn)的不足，提高實(shí)驗(yàn)的演示效果。
例如，做物理《凸透鏡成像規(guī)律》實(shí)驗(yàn)時(shí)，若用常規(guī)儀器按傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行演示，由于常現(xiàn)實(shí)驗(yàn)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(xué)生對(duì)凸透鏡成像的特點(diǎn)不甚理解，并產(chǎn)生迷惑。此時(shí)如改用多媒體技術(shù)進(jìn)行凸透鏡成像規(guī)律模擬實(shí)驗(yàn)，演示物距從無窮遠(yuǎn)至小于焦距的整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中物距、像距和像的變化情況，整個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)過程流暢、直觀、明了，從而使學(xué)生對(duì)該實(shí)驗(yàn)有了一個(gè)清晰完整的認(rèn)識(shí)，利于學(xué)生對(duì)凸透鏡成像規(guī)律概念的形成。
由此可見，通過信息技術(shù)與中學(xué)理利實(shí)驗(yàn)的整合，可以突破常規(guī)實(shí)驗(yàn)條件的局限，所以我們應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮信息技術(shù)的特長，對(duì)那些難以觀察到的、復(fù)雜的、困難的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行模擬，使之成為常規(guī)實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充，并與常現(xiàn)實(shí)驗(yàn)有機(jī)地結(jié)合起來，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)上升到一個(gè)更高的層次，從而有助于學(xué)生發(fā)現(xiàn)規(guī)律、形成概念、獲得新知，提高學(xué)生的科學(xué)文化素質(zhì)和實(shí)驗(yàn)技能。
2．運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支持下的虛擬實(shí)驗(yàn)室，發(fā)揮學(xué)生自主探索性實(shí)驗(yàn)作用
在傳統(tǒng)的理科實(shí)驗(yàn)室，由于怕發(fā)生意外和造成實(shí)驗(yàn)儀器的損失，許多實(shí)驗(yàn)中的規(guī)章制度對(duì)學(xué)生進(jìn)行了諸多限制；由于實(shí)驗(yàn)條件的限制，實(shí)驗(yàn)結(jié)果往往和理論不一致，甚至出現(xiàn)相反的數(shù)據(jù)；有些實(shí)驗(yàn)材料的選用和實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物的排出，有悖現(xiàn)代環(huán)保意識(shí)。這一切無不暴露出傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的弊端。
網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)是在web中創(chuàng)建出一個(gè)可視化的三維物件環(huán)境，其中每一個(gè)可視化的三維物體代表一種實(shí)驗(yàn)對(duì)象，學(xué)生可通過鼠標(biāo)的點(diǎn)擊及拖動(dòng)操作，進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)。這種虛擬實(shí)驗(yàn)室為學(xué)生提供了全方位的開放性操作環(huán)境，使學(xué)生在課堂上實(shí)現(xiàn)了虛擬世界的真實(shí)體驗(yàn)。信息技術(shù)與理科實(shí)驗(yàn)教學(xué)整合能夠培養(yǎng)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)、自主模擬實(shí)驗(yàn)，歸納、總結(jié)、抽象成所需知識(shí)和技能的能力，并促使學(xué)生建立科學(xué)的世界觀。
學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)環(huán)境下進(jìn)行多媒體虛擬實(shí)驗(yàn)操作的同時(shí)，還可以通過網(wǎng)上人機(jī)對(duì)話，一邊操作，一邊網(wǎng)上暢游，或與其它同學(xué)交流、討論、獲取新知。讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主觀察。進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，從而掌握學(xué)習(xí)方法。
三、構(gòu)建探索研究性理論教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)造能力
探索研究性理論教學(xué)模式依托由信息技術(shù)支持的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，網(wǎng)絡(luò)為學(xué)生提供了豐富的學(xué)習(xí)資源。在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生分成若干學(xué)習(xí)小組，在學(xué)習(xí)任務(wù)的驅(qū)動(dòng)下小組成員相互協(xié)作地收集信息、交流討論、總結(jié)歸納、完成學(xué)習(xí)任務(wù)，培養(yǎng)了學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。
例如，生物教學(xué)中的《克隆技術(shù)對(duì)人類的影響》課題，克隆技術(shù)是生命科學(xué)研究的重大突破，是與高中生物密切相關(guān)的科學(xué)問題。克隆技術(shù)在農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)和社會(huì)生活各方向都有著廣闊的應(yīng)用前景，但問時(shí)也存在著過度和濫用的問題，以及由此所引發(fā)的一些負(fù)而的社會(huì)影響。這一研究性課題旨在提高學(xué)生關(guān)心社會(huì)、關(guān)心人類、關(guān)心未來的思想意識(shí)，并在學(xué)中利用網(wǎng)絡(luò)資源收集和處理生物科學(xué)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(luò)資源，增進(jìn)課堂教學(xué)效果
進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時(shí)代后，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為師生提供了豐富的資源庫，網(wǎng)絡(luò)資源的開發(fā)和利用已成為一個(gè)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(diǎn)，例如中國中小學(xué)教育教學(xué)網(wǎng)（http://www.k12.com.cn）可謂是一間完整的中小學(xué)教學(xué)資源庫，它為我們提供了同步教學(xué)、優(yōu)秀課件等多種資源，且處于動(dòng)態(tài)的更新之中，通過了我這些優(yōu)秀課件、優(yōu)秀習(xí)題，再作進(jìn)一步的組織加工就能設(shè)計(jì)出適合自己風(fēng)格的課件，為提高課堂教學(xué)正效果服務(wù)。
例如，在物理中《浮力》的教學(xué)時(shí)，須向?qū)W生解釋浮力產(chǎn)生的原因。先設(shè)想一個(gè)立方體浸沒在水中，它的六個(gè)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(qiáng)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(shí)，學(xué)生理解起來比較抽象，對(duì)整個(gè)過程反映比較茫然。可通過中國中小學(xué)教育教學(xué)網(wǎng)物理課件庫下載相關(guān)課件解決這一難題。該課件以動(dòng)畫的形式慢鏡頭表示前、后、左、右的壓強(qiáng)、壓力相等，小木塊保持不動(dòng)，但加載上、下表面壓強(qiáng)、壓力時(shí)，小木塊慢慢向上移動(dòng)�；顫姷膭�(dòng)畫效果、直觀的圖形，快速有效地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，收到很好的教學(xué)效果，同時(shí)為講授下一節(jié)阿基米德原理打好理論基礎(chǔ)，而這一切是傳統(tǒng)教學(xué)難以做到的�？傊�，讓學(xué)生在生動(dòng)、形象的環(huán)境中進(jìn)行學(xué)習(xí)，由此起到事半功倍的作用，達(dá)到提高課堂教學(xué)正效果的目的。
五、擴(kuò)大信息來源，提高教師教學(xué)水平
1．了解學(xué)科發(fā)展形勢(shì)，及時(shí)把握教學(xué)動(dòng)態(tài)。理科學(xué)科發(fā)展較快，通過Internet網(wǎng)絡(luò)小的權(quán)威網(wǎng)站查看有關(guān)學(xué)科發(fā)展動(dòng)態(tài)，可以做到緊跟形勢(shì)，在學(xué)科教學(xué)時(shí)作出及時(shí)的調(diào)整。對(duì)于理科學(xué)科，必要的習(xí)題也是必要的，但訂購的習(xí)題集往往又存在著題型偏舊、信息過時(shí)的缺點(diǎn)；為了克服這一缺點(diǎn)，可以充分利用Internet網(wǎng)絡(luò)這一信息資源，從權(quán)威網(wǎng)站或重點(diǎn)中學(xué)網(wǎng)站上的試題庫中下載最新試卷，用來給學(xué)生作測(cè)試題和平時(shí)練習(xí)。這些題目往往題型新穎、信息準(zhǔn)確，對(duì)于啟發(fā)學(xué)生的思維，開闊學(xué)生的視野有著很大的幫助。
2．增進(jìn)學(xué)習(xí)交流，提高教學(xué)水平。網(wǎng)絡(luò)的交互性給教師互相學(xué)習(xí)交流提供了機(jī)會(huì)。教師可以一方面利用E-mail。與有關(guān)專家進(jìn)行交流，學(xué)習(xí)前沿的理論知識(shí)；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(diǎn)學(xué)校的名師專家探討學(xué)科教育應(yīng)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(xué)中遇到的問題以及對(duì)學(xué)科教學(xué)改革的看法，通過網(wǎng)上學(xué)習(xí)交流，達(dá)到提高自己教學(xué)水平的目的。
總之，信息技術(shù)應(yīng)用于理科教學(xué)，對(duì)傳統(tǒng)教育理念和課堂教學(xué)模式的沖擊是非常之大的，但它并不排斥傳統(tǒng)的理論、實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，實(shí)際運(yùn)用中應(yīng)把它們兩者辯證統(tǒng)一起來，最終實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與理科課程教學(xué)的科學(xué)整合。通過整合激發(fā)學(xué)生對(duì)理科學(xué)科學(xué)習(xí)的興趣，課堂內(nèi)外參與意識(shí)會(huì)增強(qiáng)，對(duì)知識(shí)的理解掌握程度會(huì)加深，尤其是實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)理解能力、動(dòng)手能力。創(chuàng)新能力均會(huì)取得長足的進(jìn)步。同時(shí)，信息技術(shù)與理科課堂教學(xué)的整合也能鞭策教師進(jìn)一步構(gòu)建新的教學(xué)模式，完善課堂教學(xué)，使教學(xué)過程更具有科學(xué)性
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，幫助教師在課堂上更合理地掌握和利用時(shí)間，吸引學(xué)生的注意力，使學(xué)生在課堂上接受和掌握更多的知識(shí)，發(fā)展更多的能力。
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