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信息技术与中学理科课程教学的整合
信息技术与中学理科课程教学的整合
杭州师范学院初等教育学院 方卫华
【摘要】在当前的教学改革中，信息技术与中学课程教学的整合值得关注和研究。文章提出了运用积件思想，寻求高层次整合的方法：构建实验教学模式、发挥虚拟实验室功能、构建研究性理论教学模式、培养创新思维和创造能力等。
【关键词】信息技术；理科课程；整合
一、运用积件思想，寻求高层次整合方法
目前，在计算机辅助课堂教学这个领域中，市场上已有一定数量的理科教学软件，但能够真正适合教学的却不多，加上教师自制课件的水平又不是很高，很容易造成“低水平重复”的现象。因而寻求计算机辅助教学软件开发和应用的新路子——积件思想应运而生。积件“是由教师和学生根据教学需要自己组合运用多媒体信息资源的教学软件系统”，是一个完全开放的软件系统，它包括带有学科特色的教学平台和多媒体资料库，师生可以根据教与学的情境和教学平台，选用、增删、修改已有的软件，或方便地制作新软件，为教与学服务。例如由人民教育出版社和全国中小学计算机研究中心联合从国外引进的数学几何教学平台《几何画板》，它不仅为教学几何教学提供了方便，而且也非常适用于物理中的力学、光学课程教学。又如《CSC电子备课系统》、《天翼全景多媒体辅助教学软件》等中学物理、化学、生物版都是面向师生设计的新一代大型集成化多媒体辅助教学的理科教学平台，它们集众多教命令家和优秀教师的科研成果及教学经验于一体，为提高教学质量、探索新的教学模式和办法提供了丰富的资料和必要的手段，它们界面简单，容易学习，直观好用，充分体现积件思想，很受师生的欢迎。
在素材资料库的建设方面，中学理科教师应该成为信息技术与学科教学整合的先行者。目前许多教师在Internet网络上已建立了自己的网站，并把自己制作的课件、教案、论文等放在该网站中，同时还把其它网站已有的课件通过链接功能融合到自己的课件里，以“搭积木”的形式，把教学实践过程中制作的每一个课件链接起来，通过长时间教学的积累，逐步建立一个完整的教学课件体系。这样其它教师和学生也可通过网络共享自己的课件，克服了传统的“软件包”形式的课件不能共享的缺点，提高了课件资源的利用率，充实了网上学科资料库。教师和学生可以在任何时候、任何网络终端通过Internet网络来访问这些网站，进行教学的探讨和巩固性学习。
运用积件思想，走素材资源库和教学平台相结合的新思路，是软件开发和应用走出目前困境的有效方法，也是实现信息技术与课程高层次整合的有效手段。因此学科教师应根据教学实际，运用积件思想，充分利用现有条件下的网络、多媒体信息资源库和教学软件，从中选取适合自己教学需要的内容来制作课件，从而适应不同教与学情境的需要，彻底改变教学
软件在设计、开发和使用上的相互分离的局面，使计算机辅助教学在课内或课外的运用朝着信息技术与学科教学整合这一更广阔、更深层的方向发展。
二、构建模拟实验教学模式，发挥演示实验、虚拟实验室功能
1．信息技术与中学理科实验教学整合，发挥演示实验作用
中学物理、化学、生物三门学科均是实验科学，具有很强的实践性，实验教学和演示实验是中学理科教学的重要组成部分。但在理、化、生课堂的学生实验和演示实验中，由于受到常规实验仪器、实验材料、危害程度等条件的限制，实验效果不如人意。而采用模拟型实验教学模式，通过多媒体技术模拟实验的辅助，模拟一些重要的在目前条件下难以完成的实验，弥补常规实验的不足，提高实验的演示效果。
例如，做物理《凸透镜成像规律》实验时，若用常规仪器按传统实验方法进行演示，由于常现实验仪器和环境的限制，蜡烛在光屏上所形成的影像随着物距的变化而变化的这一现象不是很明显，误差较大，致使学生对凸透镜成像的特点不甚理解，并产生迷惑。此时如改用多媒体技术进行凸透镜成像规律模拟实验，演示物距从无穷远至小于焦距的整个实验过程中物距、像距和像的变化情况，整个模拟实验过程流畅、直观、明了，从而使学生对该实验有了一个清晰完整的认识，利于学生对凸透镜成像规律概念的形成。
由此可见，通过信息技术与中学理利实验的整合，可以突破常规实验条件的局限，所以我们应当充分发挥信息技术的特长，对那些难以观察到的、复杂的、困难的实验进行模拟，使之成为常规实验的补充，并与常现实验有机地结合起来，使实验教学上升到一个更高的层次，从而有助于学生发现规律、形成概念、获得新知，提高学生的科学文化素质和实验技能。
2．运用网络技术支持下的虚拟实验室，发挥学生自主探索性实验作用
在传统的理科实验室，由于怕发生意外和造成实验仪器的损失，许多实验中的规章制度对学生进行了诸多限制；由于实验条件的限制，实验结果往往和理论不一致，甚至出现相反的数据；有些实验材料的选用和实验产物的排出，有悖现代环保意识。这一切无不暴露出传统实验室的弊端。
网络虚拟实验是在web中创建出一个可视化的三维物件环境，其中每一个可视化的三维物体代表一种实验对象，学生可通过鼠标的点击及拖动操作，进行虚拟实验。这种虚拟实验室为学生提供了全方位的开放性操作环境，使学生在课堂上实现了虚拟世界的真实体验。信息技术与理科实验教学整合能够培养学生观察实验、自主模拟实验，归纳、总结、抽象成所需知识和技能的能力，并促使学生建立科学的世界观。
学生在网络技术环境下进行多媒体虚拟实验操作的同时，还可以通过网上人机对话，一边操作，一边网上畅游，或与其它同学交流、讨论、获取新知。让学生自主学习、自主观察。进行虚拟实验，从而掌握学习方法。
三、构建探索研究性理论教学模式，培养学生的创新思维和创造能力
探索研究性理论教学模式依托由信息技术支持的网络环境，网络为学生提供了丰富的学习资源。在教师的指导下，学生分成若干学习小组，在学习任务的驱动下小组成员相互协作地收集信息、交流讨论、总结归纳、完成学习任务，培养了学生解决实际问题的能力。
例如，生物教学中的《克隆技术对人类的影响》课题，克隆技术是生命科学研究的重大突破，是与高中生物密切相关的科学问题。克隆技术在农业、医学和社会生活各方向都有着广阔的应用前景，但问时也存在着过度和滥用的问题，以及由此所引发的一些负而的社会影响。这一研究性课题旨在提高学生关心社会、关心人类、关心未来的思想意识，并在学中利用网络资源收集和处理生物科学信息的过程中，培养其创新思维与创造能力。
四、利用网络资源，增进课堂教学效果
进入网络时代后，网络环境为师生提供了丰富的资源库，网络资源的开发和利用已成为一个现代教育工作者必备的信息素养。网上资源具有信息量大、更新速度快的特点，例如中国中小学教育教学网（http://www.k12.com.cn）可谓是一间完整的中小学教学资源库，它为我们提供了同步教学、优秀课件等多种资源，且处于动态的更新之中，通过了我这些优秀课件、优秀习题，再作进一步的组织加工就能设计出适合自己风格的课件，为提高课堂教学正效果服务。
例如，在物理中《浮力》的教学时，须向学生解释浮力产生的原因。先设想一个立方体浸没在水中，它的六个表面都受到水的压力，它的左右两侧面、前后两侧面，受到的压力都是大小相等、方向相反，互相平衡，只有上下两面由于深度不同，受到的压强大小不同，压力也因而不相等。浮力的产生是由下表面受到水的向上的压力和上表面受到水的向下的压力差。但如果使用语言和文字向学生讲授向上向下压力差时，学生理解起来比较抽象，对整个过程反映比较茫然。可通过中国中小学教育教学网物理课件库下载相关课件解决这一难题。该课件以动画的形式慢镜头表示前、后、左、右的压强、压力相等，小木块保持不动，但加载上、下表面压强、压力时，小木块慢慢向上移动。活泼的动画效果、直观的图形，快速有效地激发了学生的学习兴趣，收到很好的教学效果，同时为讲授下一节阿基米德原理打好理论基础，而这一切是传统教学难以做到的。总之，让学生在生动、形象的环境中进行学习，由此起到事半功倍的作用，达到提高课堂教学正效果的目的。
五、扩大信息来源，提高教师教学水平
1．了解学科发展形势，及时把握教学动态。理科学科发展较快，通过Internet网络小的权威网站查看有关学科发展动态，可以做到紧跟形势，在学科教学时作出及时的调整。对于理科学科，必要的习题也是必要的，但订购的习题集往往又存在着题型偏旧、信息过时的缺点；为了克服这一缺点，可以充分利用Internet网络这一信息资源，从权威网站或重点中学网站上的试题库中下载最新试卷，用来给学生作测试题和平时练习。这些题目往往题型新颖、信息准确，对于启发学生的思维，开阔学生的视野有着很大的帮助。
2．增进学习交流，提高教学水平。网络的交互性给教师互相学习交流提供了机会。教师可以一方面利用E-mail。与有关专家进行交流，学习前沿的理论知识；另一方面还可以参与网上的教师继续教育和一系列教育网站的教育论坛。如在中国名师教育网上可以与重点学校的名师专家探讨学科教育应培养怎样的人才，在中国园丁网的教育论坛可以与各地的同行探讨教学中遇到的问题以及对学科教学改革的看法，通过网上学习交流，达到提高自己教学水平的目的。
总之，信息技术应用于理科教学，对传统教育理念和课堂教学模式的冲击是非常之大的，但它并不排斥传统的理论、实验教学模式，实际运用中应把它们两者辩证统一起来，最终实现信息技术与理科课程教学的科学整合。通过整合激发学生对理科学科学习的兴趣，课堂内外参与意识会增强，对知识的理解掌握程度会加深，尤其是实验教学，学生的实验理解能力、动手能力。创新能力均会取得长足的进步。同时，信息技术与理科课堂教学的整合也能鞭策教师进一步构建新的教学模式，完善课堂教学，使教学过程更具有科学性
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，帮助教师在课堂上更合理地掌握和利用时间，吸引学生的注意力，使学生在课堂上接受和掌握更多的知识，发展更多的能力。
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