信息技术与化学课程整合的研究(陆真)

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1、信息技术与化学课程 整合的研究 陆 真 （导师 周志华 教授） 南京师范大学教师教育学院 025-83598975 zhlu 二OO八年四月一二日 教育科学是一个开放的、具有强烈参与 性的人文事业，它必须从现实教育世界中 寻找丰富的原生性问题（石鸥 2005年） 。 不能忽视以现代技术演绎传统教学理 念的误区正在发生，却更应重视充分应用 现代教育技术手段来实现传统方法不足以 实现的新的教学目标。（杨启亮 2003年 ） 信息技术与课程的整合：就是通过将信息技术 有效地融合于各学科的教学过程来营造一种新型教 学环境，实现一种既能发挥教师主导作用又能充分 体现学生主体地位的以“自主、探究、合作”为

2、特征 的教与学方式，充分发挥学生的主动性、积极性、 创造性，使以教师为中心的传统课堂教学结构发生 根本性改革，将学生的创新精神与实践能力的培养 真正落到实处。 我们对江苏省近70所高中进行了信息技术教育应 用现状的调查中表明，在基本普及了校园网设备的条 件下经常在教学中应用信息技术的教师占45.6%， 而开展与学科教学整合实践的只有4.5%。 调查还表明，96%的教师要求在培训中系统 地对信息技术素养、整合的教学结构设计、教与学 方式的改变、网络资源与资源库的应用等四个方面 进行培养与实践，以求尽快提高信息技术与学科教 学整合的可操作性理论水平与获得实践的能力。 一、研究的思路、目标和主要研究

3、内容 1.论文提出的理论假设和研究思路为： 信息技术与课程整合应该在教学论思想的指导下， 对进行学科教学特征、探究学习所需的情境与过程 进行理论与文献分析； 结合教育技术学理论对整合的空间和教学策略进行 研究； 同时对学科教学和整合相关的教学设计和教学模式 理论进行研究； 在化学课程和教学层面展开理论与实践应用的探索 。 2.论文研究的目标是：在教学论理论视野下探索信 息技术与化学课程教学整合的理论和实践方式，以 适应新课程和现行教育的实际需求。 实证研究: 1.骨干教师信息技术现状和培训需求调查，培养方 案制订与实施的研究； 2.“自主探究型”网络课程的设计、制作、应用 的研究； 3.互联网

4、化学教学信息与资源查询系统制作的研究 。 二、相关理论的研究 1.教师的教学论内容知识 计划和教授任何学科内容是一个高度复杂的认 知活动（Shulman，1988）。在这个活动中， 教师必须运用许多领域的知识。这些知识会对教和 学产生深刻的影响，被称为“教学论内容知识” (Pedagogical Content Knowledge 简称 PCK)。 理科教育的教学论内容知识（即教师的知识） 应当包含： 1.学科教学的倾向性。 2.学科课程的知识和理念。 3.关于学生对学科知识的理解。 4.关于教学策略的知识：学科知识、教学论、 情境。 德鲁特（DeRuiter）提出了学科教学认知的发展模型。

5、模型由四个要素：教学法、学科内容、学生知识和教学情 境知识组成。他们相互关联整合在一起的融合体，最终形 成动态的PCK模型。 2 .加深对化学学科教学特征的理解与体验 研究认为对化学概念的理解必须建立在三个层次 上，即宏观现象水平(the macroscopic phenomenon); 微观粒子水平(the sub-micro or particle level); 符号表征水平(the symbolic or representative level)。 如果学生在宏观水平上对科学现象有很好的理 解与观察，同时有机会在真实生活与社会中进行很 好的联系与应用；与微观水平上的微粒观念联系起 来

6、，用自己的化学概念结构去解释客观物质世界的 变化过程；最后通过化学学科专用符号和语言将其 变化与进展表征出来。这样学习的化学概念才能得 到真正的理解与掌握。（Donath Gable，2002 ） 为实现这三个层次的教学，采用的教学策略有： 1.应用小组合作学习。 2. 应用类比、模式和概念图。 3.3. 应用信息与多媒体技术。 4.4. 开展有效的实验教学。 5.5. 开展STSE (Science, Technology, Society and Enviroment ) 探究性学习。 6. 能够减少学生学习化学中的挫折和困难， 体会到学习的成功和喜悦感，会使越来越多的学生 喜欢化学，今后

7、选择化学作为职业。 3.“主导主体”的教学设计步骤和教学流程 图 “双主模式”教学设计步骤图 4.信息技术与课程整合的教学模式的研究 剖析了基于问题的学习模式、基于项目的学习 、网络个性化学习模式、合作学习模式、网络合 作学习模式、探究型学习模式、基于资源的学习 模式、基于案例的学习模式和概念的归纳获 得教学模式等8种典型的教学模式。对它们的教 学特点、教学结构、教学环节、整合中的操作步 骤进行了逐一的描述，使教师在设计整合方案时 方便地选择所适合的教学模式。 三、信息技术与课程整合的实践研究一 在理论指导下，论文从化学教师信息素养研 究与培养、自主探究型网络课件的制作与实 施和互联网化学教学

8、资源查询系统的制作三个方 面进行了2年的实证研究和初步评价，获得了理论 、方法、模式与和技术的应用性成果。 （一）信息技术与化学课程整合教学现状的调查 、分析与思考 为了获得来自教学第一线的实际情况，分别 于2004年和2005年对中学化学骨干教师进行了 两次问卷与访谈调查，从各个方面去分析、思考 信息技术与课程整合的现实状况。 2004年7月15日，对来自江苏省各地参加省级化 学骨干教师培训的中学化学教师进行了问卷调查（共 发放70份调查问卷，有效问卷68份）。 其中有关信息技术与课程整合的调查内容部分由 22个问题组成，主要包括所在学校信息技术设备整合 情况；个人对整合的态度和教学效果；个

9、人信息素养 构成与状况；对整合的前景与需求等四个方面进行了 调查和访谈。 1.学校的硬件设施使用及网络教学实际情况 在设施上达到了进行信息技术与课程整合条件的学 校53%； 有经常使用这些设备的学校45.6%； 只有能够开展网络教学的学校20.5%； 学校领导对整合重视支持达到58.8%。 表明我省有相当部分的中学已具有现代化信息系统的硬件环 境，当前信息技术主要以多媒体教学形式在应用，而开展网 络教学程度较低。 2.教师对信息技术与学科整合、网络与多媒体 学习的态度和认识 教师对信息技术在教学中应用的重视态度达 到80.9%； 对引入信息技术对教学产生影响持肯定态度 达到91.2%； 教学中

10、体会到学生对信息技术应用欢迎程度 达到91.2%； 认为从服务于学科教学过程而引入信息技术 为95.6%； 对开展教学与网络课程的效果认为有效达 94.1%； 认为整合提高了学生的科学素养达45.6%、提 高了化学能力达19.1%、提高了思维能力达 29.4%。 调查充分表明化学教师对信息技术引入作用、效 果和变化持肯定态度；主要关注从学科教学的角 度去提高教学效率和培养学生的能力与素养。 3.学生对信息技术与学科整合及学习的态度 信息技术对学生学习化学有着较好的促进作用 55.9%； 学生非常喜欢信息技术的应用52.9%； 学生喜欢网络学习这一新的学习方式55.9%。 4.教师应用信息技术状

11、态 教师在教学中应用信息技术形成主要的多媒 体教学形式（70.5%）； 基本不使用信息技术的教师为20.6%； 具有较熟练的信息技术技能的教师为50.0%； 未达到掌握的水平的教师有45.6%； 网络资源的应用主要在教学设计（47.1%）和课 件制作方面（79.4%）； 经常使用网络课件的教师只有14.7%。 n表明我省有相当部分的中学已具有现代化信息系统的硬件 环境，当前信息技术主要以多媒体教学形式在应用，而开 展网络教学程度较低。 5.骨干教师具备素养和培训需求中对信息技术提 出的要求 认为“信息和多媒体技术的应用能力”是形成骨干 教师的必备素养达66.2%。； 选择的对“信息技术整合与多

12、媒体的能力”为培训 需求的达到第三位41.2%。 （二） 2005年对参加新课程省级培训高中化学骨 干教师的调查 2005年7月，我们又对参加新课程省级培训 的189名高中化学骨干教师进行了基本情况、对新 课程的了解、自身能力与素质、培训需求和困惑、 问题等5个方面的问卷调查。回收有效问卷173份（ 回收率91.5%）。骨干教师提出自身的知识结构的 不足和培训需求。 1.认为目前比较欠缺的知识中： 信息技术、多媒体与课程整合应用素养知识 为第一( 49.7%)； 在教学中亟待提高的能力是多媒体、信息网络 的应用能力为第一（44.5%）； 最希望提高的前四方面内容中先进的教育技术 与课程整合应用

13、为第三（67.6%）。 2.信息技术与素养培养方案 表 化学教师信息素养培养方案 (三）化学教师信息素养与能力培养方案的实施 确定信息素养培养方案之后，我们于2004年7 8月对89名中学化学骨干教师进行了为期一个月的36 学时信息技术素养与能力教学培训。通过演示讲解、实 际操作、上机训练、汇报交流作品等教学环节，完成了 相关模块理论的学习与课件制作。同时还邀请了计算机 与教育网络平台专家，在整合中做出出色成绩的中学化 学教师做专题报告与演示、指导。 并在春季学期集中观摩网络课程，与南师大附中、南 京三中的化学教师就网络课程和多媒体课件制作进行 心得和经验交流。在培训中，我们还制作和发放了“

14、网络教学资源查询系统”、“多媒体教学资源库”、“ 常用工具软件集锦”和“优秀教学案例”等光盘，供教 师们返回学校在化学教学实践中使用。 图 骨干教师学习制作课件 图 学习使用化学专业工具软件 图 观摩网络教学示范课 图 观摩科学探究示范课 图 常用工具软件集锦 （四）化学教师信息素养与能力培训成果的调 查反馈 2005年7月10月，我们再次对接受过一 年培训（包括信息技术素养培训）的骨干教师进 行了培训反馈和意见征求调查，并进行了近20名 的个案访谈，内容包括所在学校整合环境的变化 、个人信息素养变化情况、整合能力变化和网络 与课件制作能力变化等四个方面。 1.经过一年来的建设，教师所在的学校

15、有73.4%在硬件 条件上发生了较大变化；有66.3%的学校有了完善的校园 网。这些变化为信息技术与课程整合提供了环境保障，但仍 有26.6%的学校没有变化，滞后于发展的趋势。 2. 93.3%的教师认为个人信息素养和应用信息技术 与教学进行整合的能力发生了较大的变化；76.4% 认为信息技术应用较大地提高了教学质量；教师们 认为自身的工具软件应用和专业软件应用水平有较 大提高的为73.4%和66.7%。 3. 90%的教师应用网络获取文献和资源能力有较 大提高；80%的教师能够很好的将信息技术应用 到教学设计过程中；76.6%的教师较好的开展了 课件合作和制作。（见图）但仍有26.6%和 33.3%的教师认为在信息技术工具软件和化学专 业工具软件使用水平上没有变化，20%的教师认 为在教学设计和合作、制作相关课件的能力还有待 提高。 图 骨干教师制作的课件晶体的物质结构 图 骨干教师制作的网络课件环境保护 三、整合的实践研究二 自主探究型 系列网络学习课程的开发和应用 网络课程开发的基本过程如图所示 （一）自主探究型网络课程的设计构成 1. 自主探究型网络课程的教学设计分为教 和学两个部分。教的部分以教师为主体，而学的部 分则以学生为主体。 教师主导过程的设计除遵循指导性的教学设计 外，还要结合网络教学的特征、学生的认知心理发 展