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1、现代教育技术与物理课程整合研究研究报告摘要：本课题以系统论、信息论、控制论为指导；以物理教学论、教育技术学、教育心理学的研究成果为基础，力图从整体上探究现代教育技术与物理课程整合在提高物理教学效率方面的有效性；构建完善的现代教育技术与物理课程整合的教学体系和教学资源库；并培养一大批掌握现代教育技术与物理课程整合的能力和具备教育科研能力的新型教师。课题组开展了现代教育技术与物理课程整合教学资源库建设、现代教育技术与物理课程整合的理论研究、现代教育技术与物理课程整合的现状和前景的调查研究、现代教育技术与物理课程整合的教学模式研究、现代教育技术与物理课程整合的教学策略研究、网络环境下学生的物理自主学
2、习和协作学习研究、物理实验室中的现代教育技术应用研究、现代教育技术与物理课程整合的应用软件研究、计算机仿真技术在物理教学中的应用研究、现代教育技术与物理课程整合的评价研究，取得了一批有价值的研究成果，并通过成果的推广应用，优化了我省的中学物理教学。一、课题的提出当前，以计算机、通讯、软件为主要内容的信息革命影响了人类生活的一切领域。在教育领域、信息时代正以前所未有的巨大动力推动着教育内容、教育方法、教育技术以及教育过程从传统向现代进行变革。为了迎接世界信息技术迅猛发展的挑战，世界各国都把“教育信息化”作为新世纪创新教育发展的一项重大战略目标，纷纷加快以多媒体技术和网络技术为核心的现代教育技术在
3、各学科教学中的应用，实现现代教育技术与课程教学的有机整合。2000年底，美国教育部出台了美国国家教育技术计划，提出了现代教育技术与教学整合的五大目标：全体学生和教师在他们的教室、学校、社区和家庭运用信息技术；全体教师将利用信息技术有效地帮助学生达到高的教学标准；全体学生具有信息技术素养技能；为了促进教与学，研究和评价将改进下一代信息技术应用；数字化内容和网络的应用将革新教与学。加拿大教育界在这一领域也取得了很好的进展，温哥华社区的“信息技术研究报告”认为现代教育技术与课程整合可有效地改进对课程的教学，实现下述目标：“增强学生的批判性思维、合作技能与解决问题的能力；使信息技术的运用成为学习过程的
4、有机组成部分，从而便于学生掌握信息的收集、检索、评价、分析、转发和利用等技能；不仅促进了班级内学生的合作交流，而且还促进了本校学生与全球性学习社区的合作交流，从而大大开阔了学生的视野”。在我国，现代教育技术的飞速发展也为物理课程改革带来了新的发展机遇。国家基础教育课程改革纲要要求“积极利用并开发信息课程资源”；全日制义务教育物理课程标准“鼓励将信息技术渗透于物理教学之中”，并对开发、收集、选择和利用现代教育技术作了专门的说明，为在新一轮课程改革中实现现代教育技术与物理课程整合指明了方向。综观我国的中学物理教学现状，可以看出，虽然有很多学校的现代教育技术硬件资源已基本具备，但在如何有效地实现现代
5、教育技术与物理课程整合，以便更好的完成物理教学任务方面仍存在许多的不足。具体体现在：过多的把现代教育技术作为演示工具，把注意力放在单纯事物的演示和知识的呈现上，没有将其作为重要的课程资源来认识；教师自制的课件绝大多数是演示性的，缺乏交互性，且不利于学生动手操作，不能成为学生积极进行探究学习的工具；学生处于被动学习地位，除教材外，与社会上、国际上的物理教育资源几乎隔绝，对信息的获取、筛选、加工和处理的能力得不到培养；课堂教学模式多数仍然以教师为中心，教师是整个教学活动的主宰，学生处于被动接受的地位，而现代教育技术在物理教学中成了辅助教师向学生灌输的工具；市场开发的软件许多是简单重复教材，有的含有
6、太多的应试成份，违背了教育规律，且软件交互性能简单，缺乏内部的有机联系；多数物理教师的计算机应用能力较差，缺乏独立开发现代信息资源的能力；现代教育技术的应用局限于课堂教学，没有引进物理实验室和物理研究性学习；对现代教育技术与物理课程整合的评价研究滞后，仍然用传统教学理念来指导评价；如何利用网络环境提高学生自主学习能力的研究几近空白等等。凡此种种，可以看出现代教育技术与物理教学的有机整合仍存在大量值得研究的问题。基于此，我们选择“现代教育技术与物理课程整合的研究”作为研究课题，以期通过研究，探索出一条物理课程改革的新路。二、研 究 假 设以建构主义理论和新课程改革理念指导物理教学，通过现代教育技
7、术与物理课程整合，实现教师角色由知识的传授者向教学活动的组织者和指导者转变；学生角色由知识的被动接受者向知识的主动探究发现者转变；现代教育技术的作用由知识灌输的辅助工具向学生手中的认知工具转变；教学过程由“教师传授学生听讲”向“创设学习情境，学生主动探索协商，实现意义建构”转变；教学模式由“以教师为中心”向“教师指导下以学生为中心”转变，实现新课程理念下的物理课程价值。三、概 念 界 定整合指一个系统内各要素整体协调、相互渗透，使系统内各要素发挥最大效益。现代教育技术与物理课程整合指将现代教育技术有机地与物理课程结构、课程内容、课程资源以及课程实施等融合为一体，成为物理课程的有机组成部分，成为
8、与物理课程内容和物理课程实施高度和谐自然的有机部分。四、理 论 基 础“现代教育技术与物理课程整合”的思想理论依据是丰富而深厚的，主要表现在以下几个方面：建构主义学习理论认为：（1）学习者对知识的学习与掌握不是通过教师的传授与机械的记忆得到的，而是学习者在一定的情境与社会文化背景下，借助教师和学习伙伴的帮助，利用必要的学习资源，通过意义建构的方式而获得的。（2）新型的教学模式要求教师与学生在教学活动中都要改变自己的传统角色地位。按照以学生为中心的教学模式，要求学生在学习过程中从以下几个方面发挥主体作用：教学活动中要让学生用探究法、研究性学习去建构对客观现实的认识。要求学生将目前学习的内容与已知
9、事物建立联系，并对这种联系加以认真思考（教学活动就是为学生创设一个有利于学习者将学习内容与已知事物联系的环境）。在教学活动中学生应主动去搜集、分析、加工、处理有关的信息和资料用于学习过程中的意义建构。（3）教师在教学过程中应发挥以下指导作用：激发学生的学习兴趣，帮助学生形成学习动机。通过创设符合教学内容要求的情境和提示新旧知识之间联系的线索，帮助学生建构当前所学知识的意义。为了使意义建构更有效，教师应在可能的条件下组织学生进行协作学习（开展讨论与交流），并对协作学习过程进行引导，使学习活动向着有利于意义建构的方向发展。教师从传统的“传道、授业、解惑”为中心的“教师”角色转变为学生“学习活动的组
10、织者、设计者、帮助者和学习伙伴”的“导师”角色。建构主义学习理论强调学习环境对学生的自主学习的重要性，认为理想的学习环境有利于促进学习者的意义建构。CLE是一种用于设计建构主义学习环境的最新模型的简称，该模型由六个部分组成：问题（包括疑问、项目、分歧等）：这是整个CLE设计的中心，学习者的目标是要阐明和解决问题（或是回答提问、完成项目、解决分歧）；相关的实例（或个案）：与问题相关的实例与个案（如法律、医疗或社会调查等方面的实例或个案）；信息资源：与问题解决有关的各种信息资源（包括文本、图形、声音、视频和动画等）；认知工具：主要指在计算机上生成的、用于帮助和促进认知过程的工具，通常是可视化的智能
11、信息处理软件，如知识库、语义网络、几何图形证明树、专家系统等；会话与协作工具：使学习者群体可以相互交流、讨论、协商，共同建构问题的意义；社会背景支持：在设计建构主义学习环境时要考虑社会文化背景、客观环境、物质条件等方面对于当前学习所能提供的支持。现代教育技术学认为：（1）现代信息技术的交互性有利于激发学生的学习兴趣和充分体现学习主体作用。（2）现代信息技术提供外部刺激的多样性有利于知识的获取与保持。（3）现代信息技术的超文本特性可实现对教学信息最有效的组织与管理。（4）计算机网络特性有利于实现培养合作精神并促进高级认知能力发展的协作式学习。（5）超文本特性与网络特性的结合有利于实现能培养创新精
12、神和促进信息能力发展的发现式学习。综合以上五个方面的分析可知，以计算机为核心的现代信息技术若能与学科课程加以整合，确实具有优化教育、教学过程的特性，这些特性的集中体现就是能充分发挥学生的主动性与创造性，从而为学生的创新能力的培养营造最理想的教学环境。物理教学法认为：教学方法和教学手段是为学生认识物理世界的规律性这一教学目的服务的。如果说，正确的教学方法是教师对教学规律的自觉运用，那么，有效的教学手段就是教学过程中教学媒体的综合。物理教学中，常用的传统教学媒体是书本、板书、板画、语言符号、实物、模型、挂图等非技术性媒体；现代信息技术是电视、录相、电子计算机、网络等。现代信息技术与传统教学媒体恰当
13、组合来传递物理教学信息，可以实现物理教学的最优化。现代教学论认为：课堂教学的本质是信息传递过程。传播者，受传者与教学传播媒体是课堂教学的三个要素。遵循信息传播、反馈调控的原理，整体性和有序性的整合原则，强化教学媒体传递的力度和作用，优化组合传播者、受传者与教学传播媒体，是提高受传者主动接受转换信息的有力措施，是提高教学效率与效果的有效方法。心理学理论认为：从心理学角度来看，现代信息技术的心理意义在于它通过物理刺激量的加强来增加心理感受量，从而提高教学效率和教学质量。心理实验表明，感觉本身包括运动和变化的成份，它包括内导环节，又包括外导环节。感觉将言语符号的积极译码作用包括在自己的成份中，而知觉
14、过程的积极性质更加明显，对象知觉不仅具有多种感受器的性质，而且依靠一系列分析器的协同工作更积极地把运动和变化的成份包括在自己的组成之中，而感知物理现象恰恰是学习物理的第一步。心理实验又表明，学生的视觉运动在知觉物理现象过程中有决定性的作用，不动的眼睛或缺乏运动的眼睛几乎不能知觉由许多组成要素构成的图象和信号。也就是说，物理现象的知觉是以视觉运动的积极探索为前提的。正是在这一点上，现代信息技术能提供学生视觉的运动和变化，能动的调节强度，增加了学生在感知物理现象时的视觉运动量和物理刺激量，从而能按幂定律或对数定律的量化关系来增加物理现象的心理感受量。物理课程论指出:物理教学离不开现实的物理情境。但
15、是，学生的直接经验、学校的实验室条件，都是十分有限的，也不可能让学生做太多的现场参观，因此，切合学习实际的音像资料是十分必要的。音像资料的收集与选择应该注意以下几点。1收集学生难以见到的、有重要物理意义的、展示科学技术发展的实况录像，例如航天发射、大型船闸、蒙古包外的风力发电机、小山村的水磨、激光手术等。2利用快录、慢录、显微摄影等技术手段拍摄的音像资料，向学生展示物理过程的细节。例如，利用慢录快放展示颜料在液体中的扩散；用快录慢放展示足球受力后的形变及运动方向的变化。3收集课堂上难以完成的实验录像资料。例如用磁悬浮表现超导；以粗铁丝作棱，以薄橡胶膜作面做成中空立方体，放到水中表现液体内部各个
16、面的受压情况。音像资料可以使用一些动画对科学知识进行说明，但不宜过多。音像资料的主要功能应该是帮助学生接触科学现实。投影片、挂图是展示物理情境的有效手段，应该继续开发这方面的教学资料。计算机多媒体软件以其交互性和超文本链接的能力显示了它在科学教育中的巨大发展潜力。在物理课的学习中提倡智能型软件，学生输入条件后它按照科学规律自动给出正确的情境。例如，凸透镜的焦距由学生给定后，用鼠标拖动“物体”，计算机就按科学规律给出物体的像，其位置、大小、正倒、虚实都由机器正确地呈现出来。这种教学软件可以丰富学生对于物理情境的感性认识，深化对于科学规律的理解。对于中学实验室中不能完成的实验，这类软件的意义更为重要。五、研 究 目 标 和 研 究 内 容 研 究 目 标
