实验教学与信息技术的整合研究总报告.docx

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实验教学与信息技术的整合研究总报告

《实验教学与信息技术的整合研究》总报告

永昌县红山窑中学茹武年

一、问题背景

在国家倡导的素质教育前提下，在教育部实施新课程改革的大背景下，有些学校由于地方配套教育设备跟不上，致使初中理、化、生实验教学有着一定的局限性，部分实验不能正常开出。

如何利用信息技术来解决这一问题，成为本课题研究的主要内容。

从新课改的背景来说，本课题的提出顺应了深入践行课程改革的需要，理科实验教学与信息技术整合能够改变师生教与学的方式，彻底改变以往实验“口头做”的现象，能丰富学生的视野，更好地提高学生学习的主动性、积极性与创造性以及动手操作的能力。

从学科性质来说，本课题的提出顺应了初中理化生实验教学的需要，许多实验是微观、连续且十分复杂的实验，具有实验过程快速等特点，学生难以细致观测，只能抽象推断变化过程。

另外，部分生物实验需要较长时间才能完成，如植物栽培、种子萌发、动物饲养等实验短时间内难以完成。

电脑模拟实验教学是一种全新的实验教学方法，它是教师或学生以电脑作为载体，借助电脑程序而展开的“实验”。

教师利用多媒体技术模拟许多微观实验或有危险性实验，可以实现将复杂的问题简单化，将漫长或瞬间的生命过程变成可控、有序的演示过程，减少实验危险伤害。

同时，教师还利用信息技术将实验过程录制下来制成电影文件，再在播放时运用多媒体控制器进行拆分、反复回放、慢镜头播放或定格观察，然后结合文字和语音解释，就可使学生清楚、直观地观察到实验的每一个细节，效果特别好。

从学校的实际情况来说，本课题的提出顺应了我校高效课堂教学的需要。

目前随着学校硬件设施的配备到位，搭乘义务教育均衡发展的快车，学校可以通过本课题研究来促进教师教研能力和学生实验能力的发展。

二、核心概念及其界定

初中理化生实验教学：

在理化生教学活动中，以实验作为重要教学内容的教学，称为理化生实验教学。

具体说是指根据理化生的教学目的、学生的认识水平、教学条件，有目的地安排、设计一些类似科学实验的模式、程序，在规定的较短时间内进行实验操作，以到达实验目的要求的教学实践活动。

信息技术：

“信息技术”是信息社会使用频率最高的词汇之一。

人们对信息技术的定义，因使用的目的、范围、层次不同所以表述的也各不同。

信息技术有狭义和广义之分。

狭义的理解认为：

可以从三个方面介绍：

〔1〕将信息技术等同于电脑技术；〔2〕信息技术是电脑与通信技术的结合；〔3〕信息技术是电脑技术加通信技术加控制技术。

广义的理解认为:

信息技术是指完成信息的获取、传递、加工、再生和使用等功能的技术。

本研究中的信息技术主要是指现代信息技术在初中理化生实验教学中的应用。

信息技术与课程整合：

信息技术与课程整合，就是指把信息技术作为促进学生自主学习的认知工具和情感激励工具，利用信息技术所提供的自主探索、多重交互、合作学习、资源共享等学习环境，把学生的主动性、积极性充分调动起来，使学生的创新思维与实践能力在整合过程中得到有效的锻炼。

信息技术与实验教学的整合：

本课题界定的观点就是通过将信息技术有效地融合于实验课的教学过程来，营造一种新型实验环境，实现一种既能保证实验的现实性、直观性、安全性、可操作性，又能充分表达学生在信息技术的环境下，主动地参与实验，以实验与技术的整合为契机，高效地分析实验现象、获取实验的结果，最终形成形象、直观的实验报告。

三、国内外研究现状

国内外的许多专家对学科与信息技术整合进行了大量的研究。

1．该领域在国外的研究现状

美国教育技术CEO论坛第四年度（2001）报告则明确指出:

“21世纪的能力素质”应包括以下5个方面:

基本学习技能;信息素养;创新思维能力;人际交往与合作精神;实践能力。

面向21世纪培养人才的能力及素质的有效教育途径就是进行信息技术与学科的整合。

美国较早地提出信息技术与课程整合，于1996年成立了专门的组织进行评价和监控中小学信息技术与课程整合的进展情况，1997大规模开展信息技术与课程整合研究，主要集中在培训教师掌握信息技术的基本技能，帮助教师转变角色，鼓励教师在教学中充分利用信息技术，并利用信息技术进行教学。

1998年对学生学习成果评测，以了解信息技术在教学中的作用，总结以前的研究结果。

1999年信息技术的重点转移到教师的培训上。

2000年信息技术与课程整合研究进一步深化，重点鼓励社会、教师、家长和学生等各个方面都参与到信息技术与课程中来，利用信息技术所提供的各种条件建构一个全新的学习环境，以培养具备21世纪技能的人才。

现在，美国的信息技术与课程整合由模式探索转入环境建构的阶段。

英国现在正推广电脑实验数据采集系统，该系统能完成实验数据自动采集，并能根据实验者的要求进行各种数据分析，绘制成图像，还能导出实验数据库，以方便实验者利用其他工具进行数据分析。

法国对信息技术与学科教学的整合要求教师使用信息技术，对学生进行培训，让学生在各学科教学中都接触一些专门的软件，让学生利用的新的手段、技术去获取知识，从因特网上获得有价值的学习资料，让信息技术更好地成为学生的学习工具。

2．该领域在国内的研究现状

1998年，全国中小学电脑研究中心的研究人员借鉴西方发达国家的提法，第一次提出了“课程整合”课题组，并将其列入“九五”重点课题的子课题进行立项。

1999年1月，全国中小学电脑研究中心在北京师范大学组织召开了有数十所学校参加了“电脑与各学科课程整合”项目开题会，“课程整合”项目开始走向有组织的研究阶段。

2000年10月教育部部长陈至立在颁布的《基础教育课程改革纲要》中提出:

“要大力推进信息技术在教学过程中的普遍应用，促进信息技术与学科课程的整合，逐步实现教学内容的呈现方式，学生的学习方式、教师的教学方式和师生互动方式的变革，充分发挥信息技术的优势，为学生的学习和发展提供丰富多彩的教育环境和有力的学习工具”。

自从2000年以来，全国各地都在积极推进信息技术与课程整合的理论与实践工作，一些省、市的中学在信息技术与学科整合方面取得了令人欣喜的成果。

如:

北京师范大学李琼《信息技术在生物教学中应用模式的研究与实践》从理论和实践上论述了信息技术与课程整合的必要性、重要性和迫切性、根据系统论的方法和教学设计的思想，提出了信息技术在生物教学中的应用模式。

总之，信息技术与理化生实验教学整合在世界范围内已经取得了阶段性的成果，其价值和意义得到了初步的认同。

四、课题研究的理论依据

1．新课标理论

《基础教学课程改革纲要〔试行〕》第十一条明确提出“大力推进信息在教学过程中的应用”，并对这种应用的立足点作了明确的阐述，“促进信息技术与学科课程的整合，逐步实现教学内容的呈现方式，学生的学习方式和师生互动方式的变革”，“充分发挥信息技术的优势为学生的学习和发展提供丰富多彩的教育环境和有利的学习工具”。

2．构建主义学习理论强调以学生为中心，要求学生由外部刺激的被动接受者和知识的灌输对象转变为信息加工的主体、知识意义的主动构建者。

构建主义的教学理论则要求教师要由知识的传授者、灌输者转变为学生主动构建主义的帮助者、促进者：

要求教师应当在教学过程中采用全新的教育思想与教学结构全新的教学方法和全新的教学设计。

而基于网络环境的学习符合了构建主义学习观的要求。

3．现代教学设计理论

多媒体教育系统，把多种媒体信息集成于一体，并与其他教育要素〔教师、学生等〕共同作用，构成合理的教育系统结构，使整体功能大于各部分功能之和，到达系统优化的目标。

信息加工的学习理论认为，人是能动的信息加工者，人的认识是由外界刺激和认识主体内部心理过程相互作用的结果，学习过程可解释为每个人根据自己的态度、需要、兴趣和爱好并利用过去的知识与经验对当前的学习内容作出主动地有选择的信息加工过程。

由于信息的多媒体化，为学习者多种感官参与并发挥作用。

4．主体教育理论　

强调尊重学生的主体地位，发挥学生在学习过程中的自觉性、自主性和创造性，以培养学生的创新精神，最终培养学生成为能进行自我教育的社会主体。

五、研究的目的和目标

〔一〕研究目的

1．通过本课题的研究，可以为学生更好地开展实验教学提供直接帮助，提升同学们的实验水平，同时也可为信息技术与其他各学科的整合研究提供参考。

2．通过本课题的研究，可以促使教师增强研究意识，提高研究水平，提升教育质量，从而逐步形成具有个性的教育教学风格。

3．通过研究，调动学生学好理、化、生、科学的主动性和积极性，培养学生的各种能力以及从事科学研究应当具备的严格的科学态度，科学的思维方法，严谨的科学作风，使学生一步步地学会自然科学课程研究中基本方法。

4．通过研究，初步形成校本化的自然科学实验课模式。

5．通过研究，切实转变教与学的方式，提升教师的科研素养与水平。

6．通过研究，努力探索信息技术与实验教学整合的路径与方法，总结归纳信息技术条件下的实验教学的教学模式，为广阔初中理化生教师及小学科学课的实验教学提供丰富的实践经验。

〔二〕研究的具体目标

1.通过本课题的研究实施，在本校乃至本县自然科学课程教学中，对转变教师教学理念起到一定的推动作用。

2.本课题经过两年研究，形成信息技术与实验教学整合的基本模式。

3.通过本课题课堂实践活动，激发学生的学习兴趣，培养学生的科学联想及空间思维能力。

4.培养学生自主学习、探究学习的能力，使学生能够利用网络电脑自己理解探究实验，使学生成为学习的主人，从而实效性提高教育教学质量。

5.通过本课题研究实践，树立师生教与学的现代化观念，改变教与学的传统方式及课堂教学的组织形式，增强师生利用信息技术获取知识的意识。

六、研究的基本内容

1．中小学自然科学课程中信息技术与实验教学整合的现状调查研究。

2．中小学自然科学课程中信息技术与实验教学整合的基本模式研究。

3．中小学自然科学课程中信息技术与实验教学整合的案例研究。

七、研究的重点

中小学自然科学课程中信息技术与实验教学整合的案例研究

八、研究的过程与方法

本课题研究分三个阶段

1．课题准备阶段〔2015年4-5月〕

〔1〕查阅相关资料，了解有关本课题的研究动态。

〔2〕编制并发放《红山窑中学信息技术与实验教学整合》调查表，撰写调查报告。

〔3〕组织课题论证，形成课题研究方案,确定课题组成员及研究分工。

〔4〕学校大力支持本课题研究，在各班级和实验室安装班班通多媒体设施，安装了实物展示台，安装了功能强大的畅言教学通软件，以便实现师生网络互联互通。

〔5〕填写课题申报评审书，准备申请立项。

2．课题实施阶段〔2015年9月—2016年12月〕

〔1〕利用多媒体教学设备及相应软件，探索信息技术与实验教学整合的教学模式。

通过教师上课题研讨课，同头课教师评议，逐步确立了本课题教学的基本模式：

不能用实际实验进行教学的课例，如有毒实验、易燃易爆实验、抽象的模型试验、微观模拟实验等，要提倡用电脑模拟实验进行教学；尽量使用Flash动画课件演示实验；教师演示与学生演示相结合。

〔2〕安排教师上课题研讨课

确定刘玉姣承担九年级化学课题研讨课《分子和原子》、《酸和碱的中和反应》的教学任务；孙军国承担九年级物理课题研讨课《探究串并联电路电压特征》教学任务；陈耀中承担六年级科学课题研讨课《电和磁》教学任务。

〔3〕进行课题阶段性反思，积累经验，发现问题，写出课题中期评估及阶段性总结。

3．课题总结阶段〔2017年4月〕

撰写并发表研究论文。

课题实施期间，课题负责人茹武年发表了课题相关论文《论述物理实验教学中的多媒体模拟实验》、《用虚拟实验探究凸透镜成像的规律》，并撰写了结题报告〔《实验教学与信息技术的整合研究》总报告〕。

研究方法：

1．问卷调查法

通过编制发放调查问卷，了解目前我校实验教学存在的瓶颈问题，探讨如何利用信息技术解决实验瓶颈问题；比照分析实施本课题前后，师生教研及学习情况。

2．课堂实践研究法

通过课堂实践，运用本课题模式解决实际问题。

在多媒体技术条件下，进行教学实践，并对实践进行不断的反思，通过计划、实