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1、信息技术与物理实验教学整合的文献综述1.1 国外研究现状20世纪90年代后期，为迎接信息时代的挑战，适应信息化社会，使学生能够具备相应的信息素养，一些发达国家都不同程度的重视学生信息素养的培养，注重信息技术与课程的整合。美国：从20世纪80年代中期开始，美国高层就提出了信息技术与各学科整合的思想，并由美国苹果电脑公司的教育专家进行实验。在1996年成立了评价和监控美国中小学信息技术与学科课程整合进展情况的组织。该组织对整合进展进行跟踪评价，并每年发布一个报告，对本年度整合情况进行总结。1997年是美国信息技术与学科课程整合研究大规模展开的一年，各个研究项目在学校的整合实验全面展开，主要工作集中
2、在培训教师掌握IT（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IT，并利用IT进行探索。1998年美国对学生学习成果进行评测，以了解IT在教学中的作用。1999年的教师培训不再停留在对教师IT基本技能的培训，而是非常重视对课程整合理论的培训。2000年，美国教育技术国际协会即ISTS出版的国家教育技术标准（学生）一书，该书详细列出了从学前到12年级的信息技术应用于教学的国家标准，核心是将课程与信息技术有机地结合起来，同时还提供了大量参考案例。i2005年1月，美国第三个国家教育技术计划问世，总结叙述了国家教育技术的发展与进步，教育工作者和学生的变化，以及示范学校的教学变革
3、，最后给出了7个行动建议：加强领导；考虑革新经费预算；改进教师培训；支持数字化学习E-learning）和虚拟学校；鼓励普及宽带联网；迈向数字内容；整合数据系统，加强信息技术在教育教学管理中的应用。ii英国：为全面提高学生的信息和交流技术能力，在新的国家课程中，将以前的“信息技术”（information technology）改为“信息与交流技术”（information and communication technology，简称ICT）。这门学科旨在为学生有能力参与快速变化的世界生活做准备，学生可以运用ICT工具创造性地发现、探究、分析、交换信息，学会如何使用ICT迅速地从社区、文化中
4、获得思想和经验，还要求在数学、科学、历史以及其他学科的教学过程中根据具体内容，加强对学生信息和交流技术的指导。近年来，英国学校用于教学的计算机数量不断增加，而且电脑的更新速度也加快了，计算机辅助设备基本到位。交互电子白板在英国的基础教育中已经开始普遍而且有效地应用，对拓展课堂教学、提高教学成果收效明显。英国政府在认识到智能电子交互白板的课堂应用对基础教育信息化建设的强大推动作用后，于2004年和2005年加大投资力度用于智能电子交互白板的配备和应用，并由政府主导组织大量的专家建设交互白板教学资源，免费提供给学校教师使用。iii日本：1998年6月公布的新的课程方案将“信息科”作为高中普通科的必
5、修科目，以适应计算机、网络的普及所带来的信息化社会的变化；日本中小学信息化的基础环境建设飞速发展，到2005年，全国有100%的中小学拥有计算机，接通校园网的中小学占99.9%，教学用的计算机数为每5个学生一台，部分学校采用了电子化、数字化的教材，无纸化教材的使用是21世纪日本中小学进行教学改革的趋势。日本的教师培训一般分为职前培训和在职培训。经过再学习，能够熟练使用计算机的教师占教师总数的95%，能够教授计算机的教师占教师总数的50%还多。iv马来西亚：为推动信息技术的发展和应用，于1996年8月1日提出了“多媒体超级走廊”（MSC）其宗旨在于使世界各地的距离拉得更近，使环球工作者能同时进行
6、讯息沟通，以至形成一个名副其实的“地球村”。建立智能学校（Smart School），利用多媒体来教学，来改变与促进原有的教学方法、学校组织和学生业绩。v高技术含量的智能学校计划将充当马来西亚教育重大变革推进器的作用。1996年底智能学校被确定为多媒体超级走廊的应用项目，1999年1月在试点学校正式实施（同时进行教师培训和多媒体课件开发），2000年底试点学校安装使用了管理软件，2001年则推出了新的课件和管理系统，2010年计划将约1万所中小学建成为智能学校。vi新加坡：1996年1月，制定了“资讯科技2000计划”，计划用10年的时间，把新加坡建设成为“智慧岛”（又称“电子智能城”），最终
7、成为亚太资讯中心。为了配合政府的经济发展战略，新加坡中小学开始了资讯科技教育改革（即信息技术教育改革）。vii1999年，新加坡教育部开始推行“教育电子簿”试验计划。电子簿实际上就是一种针对中小学教学需要而制作的具有能够完成学习、作业、上网、收发电子邮件等功能的便携式电脑其目的在于通过信息技术和其他学科的整合，改革学校的教育教学模式，拓展学生学习空间，提高学生学习乐趣和学习效果。viii由以上国家的信息技术发展情况我们可以看出，各个国家在信息技术硬件配备上投入了大量的资金，非常重视硬件的配备、教师信息技术的培训。随着改革的深入，各国的重点逐渐向信息技术与其他学科的整合方面推进。信息技术与学科教
8、学整合的研究方向主要放在如何让学生真正地参与学习，如何用技术来支持学生的自主学习并提供多样化的学习方式，关注如何让学生更多地参与自主学习。目前国外在信息技术与物理实验教学整合的实践研究方面成果众多，总结其主要成果有：超媒体（Hypermedia）ix：超媒体是一种基于计算机的交流和思考的环境，它包括超文本和多媒体技术。超文本一种基于计算机的文本触发或关键词的技术，通过点击文本或关键词计算机能提供更多、更深层次的信息；多媒体技术是一种交互的信息提供技术，还可以用于模拟实验过程，如使用Modellus（一个计算机软件）模拟牛顿定律的实验。交互视频系统（Interactive Video Disk
9、system）：交互视频系统主要是运用计算机的交互性和巨大的存储空间，它能够为我们提供高质量的视频图像，使交互指导成为可能。它主要是运用于抛锚式的教学方式，通过视频系统为学生提供反映真实的、丰富的学习环境，让学生在这样一个环境中自主学习。远程通讯（Telecommunications）：远程通讯这种学习方式是让学生通过远程通讯来获得科学知识。比如WaterNet，它用于调查研究美国、德国和澳大利亚的水污染情况，通过远程通讯分享各自测量的本国家或地区的数据，希望通过这种方式来更好的理解水污染问题并能提高学生关心社会问题的意识。与此类似的还有MIX（McGraw-Hill Information
10、Exchange），用于调查研究种子在不同国家和地区的生长情况；Kid Network，是为了实现美国、加拿大、以色列和阿根廷的4-6年级学生间每隔六周的信息交流，话题可以是酸雨、健康和气候等。虚拟现实技术（virtual reality technology）又称为灵境技术：是指使用虚拟现实技术生成的虚拟环境是一种逼真的视、听、触觉一体化的计算机生成环境，用户可以借助必要的装置以自然的方式与虚拟环境的物体进行相互作用、相互影响，从而获得身临其境的感受和体验。x比如VSL（Visual Systems Laboratory，简称VSL）虚拟系统实验室，可开展复杂实验环境的实时物理仿真实验、低价
11、图形仿真技术等；VETL（Virtual Environment Technology Laboratory）实验室，由Houston大学和NASA/Johnson航天中心联合建立，开发了一组功能强大的软件工具，普通人员即可利用这些工具来创建多感知的、连接到特定硬件上的三维环境，如哈勃望远镜维修训练系统。xi传感器技术（Sensor） xii：传感器技术是一种实时测量技术，主要是通过传感器将一些模拟信号（温度、压强等）转变为数字信号，再通过计算机显示和处理这些获得的数据，得到实验结果。目前运用较广泛的有PASCO系统，它是一套功能强大的实验系统，涵盖力学、热学、声学、电磁学、原子能原子核及一些
12、专用设备和软件。其他还有如Power-Energy-CostMeter，这是一个专门用于测量电流、电压和电能的实验系统，利用他可以定量研究电功、电压、电流三者之间的关系。1.2 国内研究现状我国也非常重视教育信息化工作，相继推出了一系列旨在深入推进教育信息化，深化教育改革的政策和措施。2000年教育部先后印发了关于在中小学普及信息技术教育的通知、关于在中小学实施“校校通”工程的通知和中小学信息技术课程指导纲要（试行）三个重要文件，2001年6月颁布基础教育课程改革纲要（试行），这些文件大大推动了教育信息化的进程。到2001年底，全国普通高中有1.2519万所学校（占92.15%）。大中城市初中
13、有1.2511万所学校（占65.32%）。小学有4. 4190万所学校（占10.32%）开设了信息技术必修课2003年3月，普通高中技术课程标准（实验）正式颁布标志着信息技术走入了国家课程体系。2005年，教育信息基础设施建设进一步完善。逾90%的高校、约6%的中小学（38000多所）、约35%的中职学校（近6000所）基本建成校园网。全国农村地区的6万多个小学教学点装备了光盘播放系统、16万多所小学装备了卫星教学收视系统、3万多所初中装备了多媒体计算机教室。农村中小学现代远程教育工程建设取得阶段性成果。截至2005年底，工程配备教学光盘设备套，卫星教学收视系统套，计算机教室和多媒体设备253
14、89套。覆盖农村小学教学点67258个，农村小学所，农村初中30239所，包括贵州、新疆、新疆生产建设兵团、西藏、青海和吉林延边、湖南湘西、湖北恩施地区，以及中西部其他省区的部分地区。2005年4月，正式启动实施全国中小学教师教育技术能力建设计划。此举将以中小学教师教育技术能力标准（试行）为依据以全面提高教师教育技术应用能力。促进技术在教学中的有效运用为目的。建立教师教育技术培训和考试认证体系。组织开展以信息技术与学科教学有效整合为主要内容的教育技术培训，全面提高广大教师实施素质教育的能力水平。建立了由教育专家、信息技术专家、工程技术人员、一线教师组成的培训队伍，采取了集中培训与送培下乡相结合
15、，培训骨干教师与全员培训相结合的方式，把培训送到县、乡、项目学校，先后培训了近5000多名一线教师。xiii在理论探索方面，目前正处于广泛开展阶段，如电化教育研究、中国电化教育和中小学信息技术教育中对信息技术与学科教学整合进行了广泛的研究，内容涉及整合的内涵、层次、原则、模式等方方面面。在实践研究方面，广大教师已将信息技术广泛运用于物理实验教学，比较典型的物理学习技术工具有PowerPoint、Flash、Authorware、几何画板、仿真实验系统（金华科仿真物理实验室）、Matlab和数字化实验系统（教育部教学仪器研究所研制的物理实验微机辅助教学系统（HPCI）等。对于信息技术与物理实验的
16、整合的文献，多以体会的形式出现。概括起来主要有如下观点： 信息技术可增强物理实验课堂教学的表现力和感染力，提高实验教学效率。 信息技术可调动学生的学习积极性，有利于学生能力的提高和素质培养。 信息技术具有再现性，突破时空的限制，进行虚拟实验。 信息技术可使物理实验数据的获取、分析、处理变得方便、快捷。 信息技术可代替危险性较大的实验演示。 信息技术作为交流工具。 综上所述，国内对信息技术与物理学科整合理论进行研究大多是教育专家和学者，中学一线教师参与比较少，策略应用层面研究较少。那么，理论如何让中学一线教师接受并应用到教学中去，则有待探索。另一方面广大一线教师运用信息技术大多注重于实验现象的演示和模拟、处理实验数据和完成常规实验器材无法完成的实验，注重从技术上实现实验的最优化等实践的体会经验，而较少能上升到理论，从整合的角度运用信息技术。
