新课程背景下高中理科课堂教学与信息技术的有效整合研究

最新文章

新课程背景下高中理科课堂教学与信息技术的有效整合研究
在人类进入信息时代的21世纪，计算机和网络的不断普及，基础教育不可避免的受到信息技术的有力冲击。将信息技术与课堂教学进行有效的整合，是对我国普通高中传统的教学方法和教学手段的一次重大变革，是推动应试教育向素质教育转变、全面推进新课程实验的有效方式，也是新课程背景下遵循课程标准、实施课程理念的基本需求。运用信息技术不仅可以优化教学过程，提高学生的信息素养、创新能力和探究精神进而提高教学质量，培养未来社会新型的现代化人才，同时也可以培养和造就一批具有先进教育理念、能熟练运用现代教育技术手段的优秀教师，从而推进学校教育的现代化进程。
一、研究背景与意义
随着信息技术的不断发展以及在教育教学中的广泛应用,对新课程背景下的高中教学尤其是数学、物理、化学、生物四学科（以下统称为理科）课堂教学工作产生了深刻的影响。无论是宏观的教育目的、教育内容，还是微观的教学组织形式、教学方法、教学手段，最终都将因之而发生根本性的变革。高度信息化的社会对教育提出了新的和更高的要求，飞速发展的现代信息技术及现代教育心理学研究成果，为教育改革提供了可以依赖的技术平台和科学的理论依据，从而使信息技术广泛应用于高中理科课堂教学成为可能、成为必然。
广义来讲，信息技术与理科课堂教学相整合，就是在已有课程的教学活动中，结合使用计算机多媒体技术、网络技术等手段，对相关理科课堂教学体系进行改革，使教学目标、内容、方法和形式都发生根本性的变化以适应新课程发展的需求，从而更好地完成课程教学目标。
从上世纪80年代，国际上各个国家尤其是发达国家就已经对信息技术应用于课堂教学进行了研究，如基于网络条件下的学习模式、“拾荒者”搜索学习模式、在线探究学习模式等，可谓是如火如荼。而反思我国基础教育的现状，多年来由于受旧的认识观和教育观的影响，以及对新的教育思想、教育观念理解和实践不够深入，常常是对信息技术作了绝对化或简单化的理解和运用。具体表现在：忽视信息技术的服务特性，以至于喧宾夺主，冲淡了教学主题，对学生造成误导，教学效果不明显。忽视信息技术尤其是计算机多媒体技术的最大优势，把计算机多媒体当投影、幻灯使用，降低了它的存在价值和使用意义。忽视教学主体的参与性，一味地提供丰富的多媒体资源，强调教学内容的信息量，使学生无所适从，思维常常处于高度紧张的状态。
那么如何顺应新课程改革的潮流，把信息技术更好的运用到教学实践中，就成为摆在我们面前亟待解决的问题。因此我们要研究的就是如何根据高中理科课堂教学的实际需要和学生特点，恰当地使用信息技术，有效的整合信息资源，提高课堂教学效率，让信息技术有机融入到课堂教学，更好地为课堂教学服务。
我校是一个公助民办性质普通高级中学，创建于2005年8月，投资方甘肃忠恒集团在建校之初，本着市内一流、省内先进的理念，投资200多万元完成了高起点、高标准的校园信息化工程建设，光纤直达的校园网络，功能完善的教室多媒体教学设备，配置标准的电子备课室，藏书10万册的电子图书馆，为我校教师实现信息技术与课堂教学的有效整合提供了强有力的硬件保证。为充分发挥我校信息技术资源的优势，最大限度将信息技术与理科课堂教学进行整合，更好地适应高中新课程改革的需要，提高信息技术在日常教育教学活动中的应用能力，参考《甘肃省教育科学 “十一五”规划课题指南》及课题组成员工作实际，我们决定以《新课程背景下高中理科课堂教学与信息技术有效整合的研究》为题，开展课题研究工作。
课题组计划通过本课题的研究，探寻信息技术在高中理科课堂教学中的优势，发挥现代教育技术的直观性、形象性、可变性、互动性和信息储量的高密度性等特点，将理科课堂教学中难以用语言表达、用眼睛观察、用手感触的知识，通过信息技术手段呈现在课堂上，科学地将信息技术和课堂教学有机地融为一体，从而培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力，构建高效课堂，努力实现“以人为本”、“以学生发展为本”的新课程理念。

最新文章

课题组期望通过本课题的研究与实施，对发展学生主体性、创造性和培养学生创新精神和实践能力有实用意义，使学生至少在下列几方面有收获：
1.激发学习兴趣，调动其内在的学习动力，促进学生自主发展。信息技术尤其是多媒体技术，可以做到图、文、声并茂，直观、生动地展现教学内容，在学生认识与教学要求之间架起一座桥梁，使他们在愉快地探索知识奥秘中感受、体验教学规律，完成学习任务。变“厌学”为“乐学”，调动起学生内在的学习动力。
2.真正体现因材施教的原则。同一班级的学生基本上处于同一年龄阶段，他们的知识水平相近，但在智力上却存在着个别差异，从而影响学生的学习成绩。基于计算机局域网下的网络课堂教学，在一定程度上可以适应不同层次学生的发展需要，他们通过人机互动模式，按着自己的速度学习和做练习，并与教师实现有效交流，将大面积提高教学质量。
3.有利于突出教学重点，突破教学难点，提高课堂教学效率，减轻师生负担。信息技术比一般教学手段更直观，更易于理解。它可以动态地演示事物之间的关联，变静为动，变抽象为具体，适合于学生思维由具体到抽象的规律。因而它能突出重点，突破难点，帮助学生理解问题，消化及掌握知识，使教学质量大幅度的提高。
4.提高教师个体劳动质量。教学软件的开发，教学策略的研究都集中了优秀教师、教研人员、计算机专家等人员的智慧，教师的个体教学融入了这些智慧，从而提高了其劳动质量，很好地体现了教师职业的个体劳动、集体智慧原则。
二、研究目标及理论基础
研究的目标
信息技术与理科课堂教学整合的根本目的在于优化课堂教学过程，从而有效达成教学目标。
[一]教学目标
⒈通过信息技术与课程资源的有效整合，构建研究性、自主性和协同性学习的课堂模式，培养学生的创新意识和创新行为。学生的学习兴趣得到较大改善，自主学习能力增强，不同层次学生的学习成绩都有较大程度的提升。
⒉通过有效整合，切实提高单位时间内的课堂教学效率，课堂教学质量有显著的提升。
⒊在把握重点、突破难点、因材施教、信息反馈等方面，很好地发挥信息技术在理科教学中的优势。
⒋指导学生在网络环境下进行有价值的交流、讨论，并在自主探究方面有所突破，培养学生获取、吸收、表达、创造信息的能力，从而提高学生的信息素养。
[二]研究目标
1.努力探索理科课堂教学与信息技术有效整合的途径与方法，并应用于理科教学。坚持理论联系实际，在不断的实践检验过程中，积累经验材料，形成总研究报告。
2.过网络资源的共享，能进一步建设并利用好教育资源，提高资源利用率。
3.注意阶段性总结，坚持撰写研究心得、研究论文并争取公开发表，完成阶段性报告。
4.精心设计课堂教学，合力制作教学课件，努力优化教学过程，深入总结实施效果。
5.提高课题组教师运用现代教育技术的能力，搜集、处理和整合信息的能力，熟练进行信息技术与课程资源的整合，自主开发和扩充课程资源。

最新文章

研究的假设
信息技术为理科教学提供了良好的学习环境，利用网上资源进行筛选、整理、提炼，从根本上改变了任课教师单纯使用有限的教材、教参等资源备课、上课的老套路，为教学科研提供了最新的素材；利用信息技术创设情境教学，形象、生动、直观的展现各门学科的知识，使学生的学习空间得到极大的拓展和延伸，学生真正成了知识的探究者，学习者。信息技术把封闭的教学模式变为开放的新型教学模式，把死板的课堂变为民主、平等、和谐的课堂，必将有效地拓展学生的思维空间，创造潜能将得到充分的展示，整体素养将得到全面提高。
课题的界定
1.新课程：以《课程标准》为指导，以分科课程为主，在开设必修课的同时，设置丰富多样的选修课程，开设技术类课程。
2.信息技术：信息技术是运用以数字技术为依托的多媒体技术和网络技术来呈现、传递、加工和处理信息的技术。
3.理科课堂教学:指普通高中课程计划中规定的数学、物理、化学、生物五学科的课堂教学。
4.整合：运用系统科学的方法，将两种或两种以上属于不同范畴，但是有关联的事物，通过动态组合的方式融为一个整体的理论与实践。
5.理科课堂教学与信息技术整合：运用系统科学的基本原理，以信息技术为工具、方法和手段及信息技术的理念融于理科课堂教学的理论与实践。整合的核心就是“融为一体”， 是指一个系统内各要素相互渗透，协调一致，构成一个整体的活动或过程，从而使系统各要素发挥最大效益。
6.理科课堂教学与信息技术的有效整合研究：研究探索在理科教学过程中如何把信息技术、信息资源、信息方法、人力资源和学科内容有机地融为一体，以达到最佳效果，来完成课程教学任务、提高教学质量的途径和方法。
理论依据
[一]构建主义认知学习理论
建构主义作为认知学习理论的新发展，为以学生为中心的教学模式，对培养学生自主学习的能力提供了理论基础。建构主义学习理论认为，知识不是通过教师讲授而得到，而是学习者在一定的情境即社会文化背景下，通过人际间的协作、讨论而实现对知识的意义建构。建构主义教学理论特别强调学习环境的创设，并以“情境”、“协作”、“会话”和“意义建构”为学习环境的四大要素。信息技术在课堂教学中的应用，为理科教学创设真实的情境、为学习者之间的交流协作提供了许多新的潜在的可能性。
[二] “自主学习型”课堂构建理论
课题组实验的 “自主学习型”课堂教学模式，是指在教师的组织指导下，以给予学生自主学习时间为前提，以学生自主组织学习活动为核心，以学生积极主动地参与教学的全程为特征，唤起学生自主学习的意识，形成学生自主学习的能力，完成课程教学目标，最终培养学生终身学习的意识和能力，从而支撑学生的终身发展。
[三]有效整合的系统科学原理
有效整合就是运用系统科学的基本原理，将两个或两个以上不同范畴但是有关联的事物，融为一体的思想和方法。信息技术与理科教学的有效整合，就是将信息技术即作为意识，又作为内容、工具、方法和手段，融于理科课堂教学之中的理论与实践。

最新文章

三、研究与实践过程
研究的内容
教师能够因时、因地、因人、因事而宜地对信息技术进行充分而恰当的应用是整合课题研究的核心。
1.理科课堂教学与信息技术整合点的诊断研究。
信息技术应该主要用在教学过程中常规教学手段实施存在困难而信息技术手段可能支撑的情况下所进行的教学环节，我们把这样的环节称为整合点。整合点的诊断是理科课堂教学与信息技术有效整合的关键，我们要根据不同学科的特点进行诊断研究。
2.理科课堂教学与信息技术有效整合的途径和方法的探讨、实践与研究。
3. 理科课堂教学与信息技术有效整合的环节中，课堂教学模式和教学方法的研究。
4.课程整合带来的教学活动变化、教师角色变化、学生学习方式转变等的研究
5.强化教师应用信息技术能力的研究。
6.网络学习环境下的自主探究和合作学习模式的研究。
研究的方法
以个案研究法为主，与文献研究法、行动研究法、比较研究法相结合。
1.个案研究法：通过对个案的分析，进行反思与总结，由点到面，找出规律。
2.文献研究法：理科课堂教学与信息技术的整合研究，体现了新课程的教学理念，必须了解国内外信息技术的教学现状和成果，学习相关的理论和借鉴他人的成功经验，为本课题的研究提供实践的依据和事实材料。
3.行动研究法：本课题研究与课堂教学紧密结合，是在教学过程中进行的教学研究，如对于教学模式与教学设计的探索，可以边实验，边总结，边提高。同时，课题组还要通过问卷调查来掌握学生的实际需求和意见。
4.比较研究法：可以采用同课异构的形式，对整合课堂的教学效果和非整合课堂的教学效果进行比较，对理科课堂教学长期与信息技术整合的授课班级和非使用班级进行比较，来验证整合的有效性和可行性等。
实施步骤
[一]准备阶段：2010年5月——2010年12月
1.组建课题组，明确人员分工；制定课题实验方案，撰写开题报告。
2.收集普通高中理科课堂教学与信息技术整合研究的相关资料和信息，组织课题组教师进行理论学习，了解国内外在此方向的研究动态。
3.对教师信息技术应用情况进行摸底，分析信息技术在运用于理科教学过程中存在的问题和误区。撰写出信息技术与理科教学整合情况调查报告。
[二]实施阶段：2011年3月——2012年6月
⒈请专家做报告。内容为课题研究的方式、方法，理科课堂教学与信息技术有效整合的研究动态，新课程的教学理论等。
⒉以公开课的形式，就理科课堂教学与信息技术整合过程中存在的突出问题进行针对性的研究，探索理科课堂教学与信息技术有效整合的途径和方法。
⒊利用“同课异构”形式。对课堂教学中整合信息技术和不整合信息技术、同时整合信息技术但整合点不同的课堂，进行效果比较，研究有效整合的规律。
⒋组织课题组教师学习新课程标准的教学理念，转变观念。教师要创造性地使用课标和教材，关注学生个体差异，满足不同需要，设计不同的教学程序，允许学生以不同的速度学习，以不同的方式理解和解答问题等等。

最新文章

⒌在校园网上开辟《理科课堂教学与信息技术有效整合的研究》课题研究论坛，在全校范围内集思广益，了解其他学科任课教师的意见和建议。
⒍每月定期开展课题组成员工作汇报会议，交流研究进展及研究心得。
⒎适当组织课题组教师外出参观考察，借鉴兄弟学校课堂教学与信息技术整合的成功经验，开拓思路。
⒏组织学生参加问卷调查活动，掌握学生对理科课堂教学与信息技术有效整合的意见和建议。
⒐在研究总结的基础上，针对整合中出现的问题和困惑，组织攻关研究，提出充分、合理、有效的技术支持和具体方法，从而创建新型的课堂教学模式。
⒑汇总成功的理科课堂教学与信息技术有效整合的案例，及时总结新教学模式在实际应用中存在的问题，适时的调整，不断的完善。相对成熟时，推广给全校教师借鉴和参考，在更大的范围进行检验，验证其有效性和可行性。
[三]提升阶段：2012年9月——2013年5月
⒈在总结课题研究成果的过程中，认真提炼我们的研究成果，利用充足的论据，充分的论证“高中理科课堂教学与信息技术有效整合”的可行性和实效性，形成我们研究的独到观点和亮点。
⒊整理课题组教师撰写、发表的总结论文，编撰《新课程背景下高中理科课堂教学与信息技术有效整合的研究》论文集。
⒋撰写《新课程背景下高中理科课堂教学与信息技术的有效整合》研究报告。
四、研究的主要成果
理科课堂教学与信息技术的有效整合，大大提高了课堂教学效率。参与课题实验的教师对理科课堂教学与信息技术的整合途径进行了多方面的尝试，不断实践，不断摸索，并利用网络进行交流切磋，改进课堂教学模式，提高信息含量，在课堂教学中，利用信息技术进行导学提示、仿真实验、动画模拟、视频展示等方面，都收到了很好的效果，整合的路子越走越宽。课题组的研究成果主要适用于高级中学各年级的理科课堂教学，呈现形式是论文、问卷调查报告、教学成绩对照表及研究报告。三年来，课题组教师围绕课堂教学与信息技术有效整合这个主题撰写的论文在省、市级刊物上发表的论文10多篇。
五、研究成效
解决的具体问题
如何才能实现学科教学与信息技术的有效整合，而不是把信息技术仅仅作为辅助教学的演示工具而简单地“应用”，如何找准整合点，实现有效整合，也就是在什么情况下才有必要运用信息技术实现课堂的高效益和高效率，从而实现有效的整合。主要有三个基本思想点：
1.在以多媒体和网络为基础的信息化环境中实施理科课堂教学活动的高效益；
2.对理科教学内容进行最合理的信息处理，从而成为学生的有效学习资源；
3.利用信息加工工具让学生实现知识重建，提高学生信息收集与处理的能力。
课堂教学评价体系
A1教学准备阶段的评价：
B1教学目标设计。根据学生情况确定重点难点，围绕学生的不同需求展开。
B2能力目标的设计。 在教学设计中注重培养学生搜集和加工信息的能力、分析解决问题的能力、交流合作表达的能力、创新思维能力。
B3教学活动的设计。教学活动的设计新颖，有效激发学生兴趣，能够有效利用课堂时间和空间。
B4 教学策略的设计。采用多样的教学策略，课堂富于变化，预设一些激发学生思考的开放性问题，并给学生预留下足够的思考时间。

最新文章

A2教学实施阶段的评价：
B1教师对教学设计的实际实施情况。
B2教师的应变能力。
B3学生的学习兴趣和参与程度。
B4学生的学习效果。
A3教学环境的评价：
B1教学课件。课件的制作符合学生的心理特点，能够吸引学生注意，激发学生的学习兴趣，与教学内容有机地融为一体。
B2教学氛围。根据教学内容的要求营造一种自主、和谐、活跃、充实的课堂氛围。
数据采集方法
[一]通过开展同课异构活动，采集数据。
⒈同一个教师利用和不利用信息技术在不同的班级执教情况对比。
⒉不同的教师在教学目标、能力目标、问题的提出等设计相同的情况下，在同一个年级执教的情况分析。
[二]通过参加上级优质课评比，采集数据。
参加课题实验教师参加上级优质课比赛的得奖档次与专家的点评，与非课题实验教师的参赛情况对比。
[三]期中期末平行班级各班总评成绩的数据。
[四]利用课题研究的案例，采集数据。
⒈通过课件展评与演示，验证实验教师的制作与应用能力。
    ⒉通过公开课验证实验教师整合的有效性与整合途径的开拓力。
    ⒊通过论文评比验证实验教师的理论水平和认知力。
六、成果特色与创新
从事本课题的理论与实践研究取得的最大成果就是转变了课题组教师的课堂教学观念，克服了把多媒体简单的作为辅助教学工具的认识，实现了理科课堂教学与信息技术的有效整合，切实提高了课堂效率。
    ⒈理科课堂教学与信息技术有效整合，大大提高了课堂教学效率，但并不是堂堂课都要应用信息技术，而是在常规手段无法解决的情况下，利用信息技术有效解决实际问题，也就是找准两者的整合点，不露痕迹的完成教学任务，否则就会画蛇添足。
⒉改变了教学环境，丰富了教育资源。利用信息技术创设情境教学，形象、生动、直观的展现学科知识，使学生的学习空间得到极大的拓展和延伸，学生真正成了自主学习的探究者和合作者。
⒊信息技术研究拓宽了教师视野，增强了协作意识。利用网上资源、信息进行筛选、整理、提炼，从根本上改变了单纯使用有限的教材、教参备课上课的老套路，为教学科研提供了最新的素材。
4.本课题研究成果在高中理科课堂教学中的推广应用将大大改善学校的教学模式，构建高效课堂。
七、结果分析与讨论
[一]实验过程难以用实际操作完成的物理、化学、生物实验课，可以与信息技术有效整合，从而达到预设的目的。

最新文章

⒈周期长，无法短期观察的实验。如生物课上植物的发芽、生长、开花、结果、胚胎发育过程等，用多媒体在较短的时间演示其进程省工省时，直观可行。
⒉有毒物质和易发生危险的实验。如化学课上一氧化碳还原氧化铜的实验，由于一氧化碳的毒性较大，很容易造成中毒事件，用多媒体进行模拟，既可以直观地观察到实验过程中的各种现象，又可以避免对师生身体造成意外伤害。
⒊模拟错误的实验操作。如物理电学部分各种电表的错误连接等，通过动画模拟演示错误操作带来的后果，不但节约用品，避免烧坏电表等，而且能给学生留下深刻的印象。
⒋成功率较低的实验。有的实验呈现的现象微弱,不易观察，如果用多媒体课件进行“放大”、“慢放”或“重放”等模拟动作,更利于学生仔细的观察,增强实验的真实感。
⒌对比实验。如化学课上比较氧气、氢气、二氧化碳的实验室制法时，三个制取装置各有异同，如果在实验室中做实验，因需要的仪器较多，受条件的限制无法同时满足所有学生的需要，用信息技术环境下的化学仿真实验室，对真实情景进行再现和模拟，将给学生提供一个更为灵活的实验平台。
[二]无法观察到的知识点，需要与信息技术有效整合，才能达到预设的目的。
1.微观放大。化学课堂上的有机物分子结构模型课件就凸现了这一特点。
2.宏观缩小。如物理课上行星运动规律及相互位置关系，用立体运行模拟课件来展示这一宇宙景观，效果相当形象、直观，学生易于认识和理解。
3.呈现日常生活中无法感知的物质。如物理课上磁场的空间分布及导线如何切割磁感线等，用多媒体技术模拟磁场空间分布图，通过旋转、切割得到各个方向的视图，实现立体图和平面图的转换。也可将磁感线立体图转化为剖视图，增强直观性。
4.因条件所限无法观察的现象。如物理课上核武器的爆炸等现象，用多媒体课件模拟或者核试验的视频短片等都能得到非常好的效果。
[三]理论性、抽象性的东西具体化。
1.演示工作原理。如化学课堂上，原电池工作原理的演示。
2.演示发展变化。如生物课肾小球的滤过、血液循环、ＤＮＡ的复制、蛋白质的合成等，利用多媒体动画演示生理过程的具体细节，就使抽象的内容变得具体化。  
3.演示因果关系。如数学课堂上的“二次函数”抛物线平移现象演示、圆和圆的位置关系动画演示等都让学生记忆犹新。
4.演示动态过程。如物理课上的物体平动和转动，船舶的渡河运动，小球的平抛运动，人造卫星的圆周运动，单摆、弹簧振子的运动，纵波、横波、布郎运动、光的传播、反射、折射等，再如数学课“中心对称和中心对称图形”的教学，运用信息技术使几何画板进行模型转换，可让图像绕着一个点旋转180度后的运动过程和结果都保留在屏幕上，使学生清楚的观察图形的运动变化过程。
5.演示分割展开。如物理课堂“开普勒行星运动定律”的教学，利用PPT的动画功能，对行星围绕太阳运动在椭圆轨道上与太阳连线在单位时间内扫过相同面积的规律，跟踪测量圆弧长和圆心角，引导学生发现角速度的不同，进而掌握行星在近日点和远日点的线速度关系。