和谐互动 整合创新

　　和谐互动 整合创新

　　——寻找信息技术与理科教学的最佳结合点

　　

　　理科教学与文科教学存存在差异性，因此将信息技术应用与理科教学，其功能和方法及结合形式也应该有差异性。理科教学中信息技术应用的现状并不乐观，并不说明信息技术在理科教学中功能性较弱，只能说明信息技术并没有用到理科教学的关键处，为此寻找信息技术与理科教学的最佳结合点是科学、合理、高效利用信息技术的关键之一。找到了最佳结合点后，必须寻找信息技术辅助理科教学的课堂教学模式，依据建构主义理论结合教学实践创设创造和谐互动的课堂教学模式。

　　

　　关键词: 结合点 互动 仿真实验 创新研究

　　1 引言

　　随着以网络技术和多媒体技术为核心的信息技术的不断发展，以信息化推动教育现代化已经不再是一句口号，通过“九五”、“十五”电教课题的行动研究，信息技术已被广泛应用到学科教学中去，对教师教学方式的改变、学生学习方式的改变，提高课堂教学效果，起到了有力的促进作用。

　　但是各门学科的教改发展又很不平衡，在实践层面上不难发现：以培养人文素养为主的文科教学，信息技术的应用已经成为教师的共识，而以培养科学探究能力为主的理科教学，信息技术的应用则差距较大，很多老师只是在对外公开课的教学中使用，在常态的课堂教学中很少用甚至不用。多数老师仅仅把现代教育手段用作电子黑板，给人以高投入低产出的感觉。

　　2信息技术与研究性学习相结合

　　理科教学的最大特点就是培养学生的能力。根据理科学科中不同学科的各自特点，其提法也不尽相同，归纳起来看，主要包括以下五种能力：（1）理解能力，（2）推理能力，（3）分析综合能力，（4）应用数学工具处理物理问题的能力，（5）实验能力。

　　能力的培养和提高离不开一定的知识背景。为了扩大学生的知识面，无论物理、化学还是数学等理科教科书，都设置了一定量的阅读材料，有的还提供了网址，便于学生查阅。在日常教学中，结合课程标准和教材要求，教师提出一些参考性的研究课题与略策，并提供一定的学习材料，或给出主题网页，或指导学生上网查阅相关资料，或组织实地考察和调查，开展研究性学习，通过撰写小论文，再进行课堂交流。学生的协作学习、教师和学生的互动和合作、学生和家长及社会的互动，可以达到扩展阅读，丰富学生的知识，培养学生从网络获取信息、筛选信息、加工信息和协作学习能力的目的。这一层面的应用，一般难度不大，学生也十分愿意实践。例如，物理教学中：关于人造卫星，火箭，黑洞，传感器，太阳能电池原理与应用，传感器的分类及其应用，磁性材料，磁与生物等研究性学习课题；生物教学中：濒危动物的保护，生物技术的应用，饮茶习惯与健康，太湖水污染水质分析与城市可持续发展关系和整治设想等研究性课题；化学教学中：环境污染影响人类，新型电池的研究与展望，塑料袋毒性研究，生活垃圾的处理，钢铁的电镀防锈，浅谈白色污染等研究性学习课题。通过研究性的实践活动，可积累一定的素材和学生作品，挂靠在班级网页或学校网站上，为校园网提供丰富多彩的学生学习材料，为下一届学生开展研究性学习提供参考。

　　3信息技术与教学难点相结合

　　3.1 理科科学的另一特点是逻辑性强，抽象思维要求高，尤其是涉及三维空间问题，动态过程问题、复杂计算问题等，传统教学手段由于以静态为主，很难在课堂上利用黑板将这种复杂的情景展示出来，更不用说借助情景来分析。正是因为抽象的情景不能得到直观、有效的展示和分析，就进一步增加了学生理解和掌握的难度，为此长期成为教学中的难点。以网络技术和多媒体技术为核心的信息技术，恰恰在这一方面具有独到的优势，它能使这些复杂的问题转化为直观、形象、生动的感性情景，这样大大降低了学生理解和教师教学的难度。运用建构主义思想进行教学设计，通过课堂教学中学生、教师和媒体的互动，内化为学生自己的知识，使得教学难点得以化解。

　　3.2 以数学教学为例，几何画板是数学教师最喜欢使用的教学软件，它操作简单，功能丰富，动感十足，能够满足数学教学中化抽象为形象直观的要求。教学实践中通过信息技术课的辅助教学，在学生初步掌握几何画板功能的基础上，开展数学实验研究，通过学生自主建构知识，能够有效地突破数学教学中平面几何的难点。以“椭圆的定义及其标准方程”一课为例，教师设计制作了多个椭圆的构造实验，利用网络教室的操作平台及校园网，以具体的数学问题结合“几何画板”有趣的数学实验引起学生的学习兴趣和探究欲望。教师让学生利用“几何画板”自己动手“做”，完成意义建构，探究椭圆构造的方法，以及和其他圆锥曲线（双曲线、抛物线）的联系。这种对难点突破的处理方法同样也适用于物理教学，因为物理科对能力的要求中就有应用数学知识解决物理问题的能力，其中涉及几何关系的问题相当普遍，例如带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动的分析和研究，几何画板的使用能够恰到好处，有利于教学难点的突破。

　　3.3 以物理教学为例，物理学是以实验为基础的科学，如研究碰撞中的动量、能量变化问题，涉及碰撞前后速度、动量、动能等测量和计算问题，随堂计算由于时间的限制，势必浪费大量的教学时间，而数据运算能力并非是物理科的教学重点，但由于计算量的复杂又成为课堂教学的难点，教师利用计算机的Excel计算功能，事先设计好计算表格，课堂教学中通过实验测得数据，填入表格，计算机能自动生成计算结果，课堂教学的难点得以轻松化解。又如，物理电学实验中的实物连线，尤其是变阻器的分压式接法和限流式接法，既是教学的重点也是教学的难点。传统教学采用黑板板演，既费时又效果差，利用计算机课件作为媒体，通过师生的互动可以生动直观得以解决。再如螺旋测微器等测量仪器的原理和读数方法和训练，一直是教学中的难点和重点，由于其实物可见度很小，教师借助实物很难进行师生之间的互动和沟通，通过实物投影仪或制作的课件，可以很好地化解这一难点，为有效教学提高保障。

　　3.4 以化学教学为例，化学是以实验为基础的科学，随堂的化学小实验由于可见度小，影响教师和学生之间的互动，如果只是教师演示实验，学生观察实验，学生自主建构知识的过程就大受影响，因而解决这一问题也就是解决了教学的难点。在“气体的置备”的网络教学课实践中，教师在校园网上提供必要的学生自主学习支撑材料，课堂教学中让学生在计算机上拖动仪器图片组装出实验室制备氧气、氢气、氯气、乙烯的正确装置，同时让部分学生在教师机上组装仪器展示给其他学生看，并做讲评，这样的课堂教学设计和实践很好地突破了教学的难点。

　　4信息技术与仿真实验相结合

　　理科教学的共性是以实验为基础，即使是数学教学，现在也十分重视数学实验的教学功能。作为实验必须有自变量和应变量，通过实验探究应变量和自变量之间的内在关系，从中发现规律性的东西即事物的本质。但是中学理科实验由于受到实际器材的限制，有些实验往往只能是纸上做实验，很难在真实的环境中展开。利用计算机虚拟现实的功能，能够弥补实验条件不足的限制。例如在数学教学中。利用几何画板软件的赋值和计算功能，可以开展数学实验，通过实验得出规律。在物理教学中，利用仿真物理实验室软件，能够方便地研究几何光学中反射、折射、光学元件的成像规律，尤其是在习题研究中可以方便地研究带电粒子在电场、磁场及复合场的运动，由于其具有计算功能，显示的计算结果是真实的，能够为学生提供生动直观的感性素材。在具体实践中利用仿真物理实验室软件，对于较复杂问题的计算和演示，不仅对学生有收获，同时对教师的专业化成长也具重要的执导意义。例如带电粒子在速度选择器中的运动，涉及到正交的磁场和电场，带电粒子在选择器中作匀速直线运动的情况是简单的，学生也容易理解。但在教学中学生生成其他的问题，归纳起来主要是以下两个问题：①对于其他速度的粒子将在此区域中做什么样的运动？②粒子是否仍有可能从中心线的右端离开此区域？由于这两个问题已经超越中学物理教学的要求和高考的难度，因此一直成为教学中的难点，大多教师出于自我保护的需要，一般都是回避的。在教学实践中，通过《仿真物理实验室》软件的仿真实验探究，给学生提供丰富的感性知识，通过实验研究，可以看到粒子在此区域中边作圆周运动、边匀速直线前进。如果大量粒子沿中心线飞入速度选择器区域时，即使速度不满足BqV=Eq，粒子仍有可能从速度选择器的水平中心线上飞出，并且飞出时的速度与飞入时的速度相同，因此有可能选择出的粒子有多种速度值，此结论大大超出教师和学生的意料。类似的例子还有利用摄像头可以将布朗运动投影到大屏幕上，使每个学生都可以清楚地观察和分析等。但是必须指出的是，由于是仿真实验，它并不能代取真实的实验，因此在教学实践中教师一直有不同的看法，对此关键在于教师的把握，能够开展的真实实验还是应该真实地去做，只有那些无法在实验室条件下展开的实验，通过计算机技术和教材的整合，用仿真实验不适为一种好的方法。

　　5 信息技术与真实实验相结合

　　随着传感器技术和信息技术的不断发展，利用传感器和计算机相结合，开展计算机辅助实验研究变得越来越成熟。以山东大学的朗威微机辅助高级中学物理实验系统为例，它由物理量传感器（探头）、数据采集器和朗威物理软件构成，集物理量测量、智能化数据分析、数据记录和自动控制等功能于一体。在课题实践中“以朗威数字化物理实验平台在单摆教学中应用”为例，将单个网络教室组成一个独立的局域网，配备二人一组的朗威数字化实验系统和单摆实验器材，学生经过信息技术课的培训，初步掌握该系统的常用功能和操作要求，设定自变量为摆球的质量、摆长、最大摆角等，通过数据采集获得相应的单摆周期，利用数据分析系统探究周期与质量、摆长、最大摆角的关系，利用该系统可以依据数据绘出相应的图线，通过探究得出单摆的周期公式。并通过网络展示学生的实验和分析结果，通过师生的交流和互动，较好地完成对知识的建构，对规律的探究过程。类似的课题研究还有“探究电阻、电感、电容对交流电的影响”、探究“L-C”电路的电磁振荡、“探究通电螺线管轴线上的磁感应强度分布”、“利用高阻放电测定电容器的电容”等，从实验效果来看，开展实证研究改变了教师的教学方式和学生的学习方式，较好地符合学生的认知心理特征、能够激发学生的求知欲，提高学生的探究能力。

　　6 信息技术与创新研究相结合

　　培养学生的创新能力是时代赋予教学的重要任务，现代信息技术在培养学生创新能力有独到之处。在课题研究中，数学教学中开设数学建模的选修课，在中学生中开展数学建模的研究，通过数学建设模选修课的设立，借助网络工具，揭示数学与生活的联系，让学生用数学的眼光去看待身边的世界，从实际生活中发现问题，研究问题，通过跨学科的整合，利用信息技术解决问题，在设计方案、市场调查、查阅资料、加工信息等过程解决问题，在解决问题的过程中培养学生的创新意识和创新能力。一批优秀的数学建模案例获得社会较好的评介，如：微波炉运输包装优化设计，宿舍输水管道问题的研究，概率问题，出现“死亡小组”的可能有多大，跳水池深度的计算，关于公司建立地点选择的问题的研究，探讨红绿灯时间差问题，邮递员投递问题等。物理学科结合朗威微数字化实验平台开展实验研究，探究电容器的充电、放电规律，电感线圈的充磁、放磁规律，LC振荡电路的电压波形，二极管的伏安特性曲线的研究等，通过数字化的实验研究，起到了良好的科学探究的锻炼，培养学生创新性设计实验研究问题的能力。

　　以信息化推动教育现代化，首先是教育理念的现代化，硬件建设的投入则是教育现代化工程的物质基础，有了良好的硬件，如何用足、用好，使之发挥最大的育人功能，要求教师结合学校的实际情况，学生的实际情况，教材的要求，学科特点，通过有机整合，开发出适合校本特点的教材，并通过课堂教学和谐互动才能取得实效。

　　7 结论

　　实践告诉我们，信息技术作为一种辅助教学手段，必须与传统教学的优势、理科课程的资源有机地整合起来，寻找出信息技术与理科教学的最佳结合点，教师、学生和现代信息技术环境才能和谐互动，教师才能愿用、乐用，用多、用好，充分发挥现代信息技术的优势。

　　参考文献

　　[1]郑金洲著《校本研究指导》，教育科学出版社，2002年8月，P35-51

　　[2]肖川著《教育的理想和信念》，岳麓出版社，2002年6月，P64-68

　　[3]卢建筠著《高中新课程教学策略》广东教育出版社2004年5月，P18-46