信息技术与高中物理

1信息技术与高中物理、化学课程整合的理论与实践研究课题研究报告天津二中课题组执笔高虎翟晓明2001年11月，作为全国现代技术实验校，我校承担了“信息技术与物理、化学整合的应用研究”课题，在总课题组的严密计划、组织、领导下，学校课题组进行了三年的研究工作，现将课题研究的情况总结如下：一、问题的提出：随着社会科学技术的进步，学校教育技术的更新和家用电脑的普及，我们进入了信息时代的又一个崭新阶段，相应的信息方面的知识与能力必然成为信息社会对人才提出的基本要求。信息方面的知识与能力包括与信息的获取、分析、加工、利用有关的知识及相应的能力。达不到这方面的要求，就将无法适应信息社会的学习、工作、生活与竞争的需要，就会被信息社会所淘汰，因此信息社会的人才需求对教育的改革与发展指出了新的方向。面对信息化给教育带来的机遇和挑战，我们认识到：二十一世纪的学生应具有良好的信息素养，把信息技术作为支持终身学习和合作学习的手段，为学生适应信息社会的学习、工作和生活打下必要的基础。要实现这一目标就需要深化教学改革，创建新型的教学结构，实践信息技术与各学科课程的整合。一、研究目标和理论基础：（一）、研究目标：本课题的研究以全面提高学生的信息素养和培养学生的能力为最终目标。通过实践，全面提高教师在信息技术环境下的授课能力及指导学生在信息技术环境下的学习能力，提高教学质量和学生的综合素质，进而通过总结和升华，建立符合当今教育理念的、符合学生发展规律的新型的、有效的教学模式。2１、通过本课题的实验研究，总结并形成信息技术与高中物理、化学课程整合的基本理论和教学模式。２、过本课题的实验研究，弄清实现信息技术与高中物理、化学课程整合对硬件建设、软件建设和潜件建设的基本要求。３、通过本课题的实验研究，探索把信息技术教育的目的任务与高中物理、化学学科教学的目的任务统一在同一教学过程中的途径，方法和策略。４、通过本课题的实验研究，总结出信息技术的应用优化物理、化学学科课堂教学的理论、技术、方法和手段。（二）、理论基础信息技术与课程整合是从计算机辅助教学演变而来的，它符合建构主义的学习理论。构建主义的学习理论认为：学习是个体主动获取知识的过程，知识不是通过教师的灌输得到的，而是学生在一定的学习环境中，借助教师和其他学习伙伴的帮助，利用教材和资料，通过意义建构的方式获得的。在这种理论的指导下，信息技术从教学辅助工具转变成学生的学习伙伴和认知工具，学生在信息化环境中，成为学习的主体，将信息技术变成独立探索、开展个性化学习的工具，才能使学生在学科学习的过程中，形成信息素养。新一轮课程改革的理念中强调信息技术与教学的整合，同时确立了知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三位一体的教学目标，将改善学生的学习方式作为课程改革的重点，强调培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力、合作与交流的能力等等。这些新的教学理念将是我们开展研究工作的重要依据。二、研究的理论构想：（一）、课题及相关名词的界定信息技术，主要是指利用电子计算机和现代通信手段实现获取信息、传递信息、3存储信息、处理信息和显示信息等的相关技术。教学，是在网络环境的支持下，学生借助信息技术，在教师的指导与组织下，实现意义建构的过程。学科：本课题研究在高一和高二年级的物理和化学两个学科中进行。信息技术与物理、化学的整合，指的是将信息技术作为学科教学的一个重要因素融入到物理、化学的教学过程中，通过网络形式将传统的课堂演示模式转变为自主学习模式，并在此过程中通过计算机和网络来实现教师的指导性教学行为，使学生通过网络学习新知识、新技能，学生自主掌握学习的进程。与之对应的课件是典型的助学式课件，适宜于学生进行自学，使教学媒体真正掌握在学生手中，从而成为学生的认知工具。信息素养，指的是教师和学生对网络化学习环境的适应力，强调通过合作解决实际问题，让学生在信息的获取、加工、管理、表达与交流的过程中，掌握信息技术，感受信息文化，增强信息意识，内化信息伦理，自觉遵守网络道德规范。（二）、“整合”模式应具备的特征１、以建构主义学习理论为指导，注重学生知识与技能的提高、过程与方法的体验、情感态度与价值观的培养，让学生成为学习的主体，教师成为主导。２、信息技术成为学生学习和交流的工具。３、学习的方式采用研究式、评价式、协作式、主题式和评价式学习。４、教学所使用的课件是一个开放的、动态的系统，网络资源丰富，突破时空限制，更利于学生实现自主学习。三、研究内容、方法及研究过程（一）、研究内容：本课题主要在物理、化学两个学科进行研究，其他学科为辅助研究。研究贯穿了高中各年级。4物理学科：具体由赵子轩、程红平、刘杰承担化学学科：具体由苏长轶、于蓓、梁晓辉承担材料的总结、收集以及课程整合的相关技术性的活动具体由翟晓明、王丽、姬玉斌、张诚承担。（二）、研究方法：本课题研究主要以行动研究法为主，以文献法、调研法、测评法为辅进行研究。（三）、研究过程：１、组建课题组。学校课题组由校长刘颖霞担任组长，由教务处副主任高虎担任副组长，指导教师由河北区电教中心主任于振源、教务处副主任孙方担任，课题实验教师由物理、化学、电教、信息技术四个教研组的10位教师承担。实验教师队伍年龄结构、知识结构比较合理，以中青年教师为主，均为科研意识强、有创新精神和实践能力的骨干教师。组长、副组长、指导教师负责组织管理、培训和理论研究，实验教师以本学科的内容为主进行实验研究。２、课题组制定课题实施方案，人员培训、软硬件准备、进行初步探索。整合首先需要高素质学科教师、信息技术教师形成有机整体，共同参与整合过程。课题组组织了相关的培训、交流、研讨活动。课题组在问卷调查广泛征求意见的基础上，定期开展教师信息技术培训，注重培训内容的针对性和实用性，为课题研究打下良好的技术基础。信息时代的教育首先应是开放的教育，为了少走弯路，防止闭门造车，我们坚持走出去，请进来。组织课题组教师到耀华中学、津华中学、55中等学校观摩“整合”研究工作。组织课题组教师参加各种信息技术工作会议及培训。先后聘请天津市红桥教育中心的储礼悌校长及英语特级教师俞声第老师、东北师范大学理想信息技术研究院副院长刘晓中教授作专题学术报告和交流。5我校作为天津市第一所高中示范校拥有较为先进和完备的信息技术环境，光纤专线上网，资源库内容丰富，为整合的各项研究提供了良好的软硬件条件。课题组制定了课题实施方案，明确了整合的基本指导思想，力求在新课改的大背景下，从物理、化学学科教与学过程入手开展研究与应用工作，着重分析传统教学手段在完成教学目标时不同教学步骤中存在的困难，信息技术手段能够解决哪些困难，如何解决、结果什么样，如何应用等。３、进一步实验与中期评估活动，开展深入实验研究活动。2001年6月至今，进行了6届整合探索课活动，总计作课53节。在实验研究动中，我们认识到：整合应从学生的学习过程开始，系统分析学生的学习动力、学习困难、信息获取渠道等，在此基础上分析教学当中可能的困难等。整合应在充分挖掘信息技术优势的基础上开展，针对学科教与学的许多方面，努力营造必要的教与学环境，激发学生的兴趣、调动学生学习的积极性，整合智慧，传承优秀教师、专家的经验和方法。在此认识的基础上我们还研讨形成了新的整合课教学评价体系，认真评议每一节课，注意规范学科教与学过程，对提高整合探索课的质量起到积极作用。４、研讨与发布阶段研究成果。为了使二中的课题研究工作继续向纵深发展，2002年，我们成立了“天津二中网络教学研究会”，结合整合进程中出现的一些新问题，组织课题组教师定期开展研讨活动。我们认识到：整合应最大限度地营造必要的环境，解决教与学的困难。并充分利用信息技术手段的优势，创建以教师为主导、学生为主体的新型教学过程：安排合适的过程，使之与学生的学习过程吻合；营造环境，最大限度调动学生的信息获取渠道；以能力为主线构建学习体系，培养科学研究、终身学习等能力；改善教与学的过程和方式；提高教师的学科素质。５、总结与结题阶段，发布与推广研究成果。我们先后征集了多篇论文，努力使我校课题研究工作在理论和实践两个层面上有6新的提高。并利用这一理论平台，将整合教学优秀成果及时示范、推广普及。五、研究成效：我校开展信息技术与学科课程整合的探索活动的过程，是一个认识和实践相互作用，不断共同提高的过程，主要取得了以下几方面的成效。（一）、通过开展整合教学探索课活动，广大教师对信息技术在教学中的作用和角色的理解逐渐深入，初步构建了信息技术与学科课程整合的基本模式。（1）、实现了课堂演示型模式与自主学习型模式相结合。传统的多媒体教学中信息技术只是作为一种演示工具，其课件是典型的助教式课件，这种教学模式最大的不足之处是教学媒体仍控制在教师手中，不能转变为学生的认知工具，另外，此类课件交互功能相应较差，不利于学生主动参与教学活动。而网络教学可以通过网络形式将传统的课堂演示模式与自主学习模式相结合，并在此过程中通过计算机和网络来实现教师的指导性教学行为，使学生通过网络学习新知识、新技能，学生自主掌握学习的进程。与之对应的课件是典型的助学式课件，适宜于学生进行自学，使教学媒体真正掌握在学生手中，从而成为学生的认知工具。比如，物理组的刘杰老师先后作的《平抛运动练习》和《机械能守恒》两节课，都是通过形象生动、交互性较强的游戏型网络课件，以学生喜欢的“闯关”形式，步步为营，层层落实重要的知识点，寓教于乐，提高了网络教学的实效性。（2）、实现了单一的人机交互与师生、生生间共同交流相结合。这一结合是在前一结合的基础上形成的，比如：物理组赵子轩和生物组焦静二位老师共同作了一节《理综复习》的网络教学课，他们收集、制作、整理了大量有关生物、物理相结合的材料，制作成“理科综合网页”，指导学生掌握跨学科学习的方法，在教学过程中还引入bbs在线讨论、电子邮件等工具，加强师生、生生之间的交流，发挥学生的互动学习和协作学习。理综网站的建立在学生高考复习中发挥了重要作用，学生利用复习时间到电子阅7览室浏览网页，揣摩理科综合的解题思路，体会跨学科思维的切换技巧。学生感慨地说：“原来处理综合科目问题感到茫然不知所措，看了理综网页才感到综合题并不难。”（3）、实现课本知识与网络资源相结合。这是说，整个教学对资源是开放的，学生在占有丰富资源的基础上，完成各种能力的培养。学生成为学习的主体，教师成为学生学习的指导者、帮助者、组织者。老师们在以资源为中心的网络教学过程中力图体现信息技术应起到的四层作用：1、提供资源环境2、作为信息加工工具3、作为协作工具4、作为研发工具。比如：物理组程红平老师所作的《摩擦力》市级观摩课，探索了研究性学习与信息技术的有效整合。《摩擦力》作为一节研究性学习课并不是教材中的内容，而是课后的延伸。程老师从研究性学习的特点出发，突出学生的主体性和参与性。在整个研究过程中，从研究方案的形成、实施，到最后任务的完成都是由学生自主完成。学生分成不同的子课题组，自己去网上找资料，对信息进行筛选，并制作成不同的主题网页，课上进行信息的交流。教师仅对学生选题、收集和分析资料的方法进行必要的指导。这一新的课程形式充分调动了学生的积极性，突出了学生的主体作用和协作学习，培养了学生获取信息、分析信息的能力。课后，学生兴奋地议论：“这是一节我们从未上过的课，有一种全新的体验，是我们在主动学习！”程老师这一崭新的教学模式获得了听课专家的一致好评，实现了信息技术与研究性学习的无缝连接。网络教学和新型课程研究性学习的整合是一种新的探索，程红平老师的课引导学生在研究性学习中尝试新的学习方式，充分利用网络资源进行学习和研究，这是我校落实研究性学习课程的新的探索。（二）、积累了一定的文字及资源类成果１、与课题研究有关的多篇论文、教学设计及说课、课例、课件等获得了市级以上的奖励（见附件）。２、教师与学生共同开发的学科网站与专题学习网站成为今后继续开展信息技术8与学科教学整合的再开发的资源。（三）、在教学中产生了显著的效应。１、通过本课题的研究，提高了学生的自主学习能力及信息素养。（１）、学生逐步熟悉了信息化环