《现代教育技术与理科教学深度融合的研究与实践》结题报告

《现代教育技术与理科教学深度融合的研究与实践》结题报告

作者：肖俊涛 

1、研究的背景

21世纪处在信息爆炸的时代，这样的信息爆炸是基于现代化的信息学手段为前提的。信息时代从网络诞生以来经历了1.0版本，现在处于2.0版本。Web1.0的主要特点在于用户通过浏览器获取信息，Web2.0则更注重用户的交互作用

Web 2.0可以说是信息技术发展引发网络革命所带来的面向未来、以人为本的创新。Web2.0以去中心化、开放、共享为显著特征。2.0模式在互联网领域的典型体现，是由专业人员织网到所有用户参与织网的创新民主化进程的生动注释。Web2.0模式下的互联网应用具有以下显著特点：

1.用户分享。在Web2.0模式下，可以不受时间和地域的限制分享各种观点。用户可以得到自己需要的信息也可以发布自己的观点。

2.信息聚合。信息在网络上不断积累，不会丢失。

3.以兴趣为聚合点的社群。在Web2.0模式下，聚集的是对某个或者某些问题感兴趣的群体，可以说，在无形中已经产生了细分市场。

4开放的平台，活跃的用户。平台对于用户来说是开放的，而且用户因为兴趣而保持比较高的忠诚度，他们会积极的参与其中。

在这样的大背景下，学生的学习过程和思维模式是开放性的，而不是局限于课堂上来源于老师的知识。在信息化课堂下，学生的知识和能力既可以来自于教师，也可以来自于同学讨论，还可以来自于网络，甚至与网友的讨论。在此过程中，学生也能感受到信息化工具对于学习过程带来的便利，在一定程度上为培养学生的ICT能力打下基础。

本课题通过研究物理、化学和生物等理科学科教学中对现代教育技术运用的研究和实践，为现代技术与传统教学的深度融合撕开一片阵地。在本研究中，我们将向大家展示最能为教师接受的现代技术。包括能展示交流的电子化硬件设备，更先进多样的软件平台。并向广大教师展示如何使用这些软硬件，它们能输出什么产品，达到什么效果，对教学的助力有多大。在此过程中，我们希望能较为系统的梳理能为教学所用的方便快捷的技术手段，并能向广大教师展示，从而降低教师的技术壁垒，提升华师一附中教师整体的ICT能力，为技术进一步融入教育打下基础。

2、现状分析

现在的信息技术在教育中的研究不足之处有很多：1.《资源包》涉及内容过于广泛，对单个的学科投入的资源并不充分，因此相应的课例较少；2.由于当时的软硬件水平的限制，其主要研究的信息化手段还停留在Web1.0时代，研究中涵盖的现代信息“交互”技术并不广泛，所应用的课例也是以教师为主的封闭或半开放式课堂；3.研究资料丰富、信息量大，但是多以文字和图片为主，未能较为直接的用视频演示出来，信息学壁垒依然强大，对基础薄弱但是兴趣盎然的教师们而言增加了对材料的阅读、选取、学习和应用的难度；4.所用的课例的教学理念依然停留在以课堂为载体的教师引导学习，现代技术能够渗透的“翻转课题”“微课堂”“虚拟实验”“网络互动学习”等新生代的技术手段未能得到体现。写到此处，笔者不禁感慨，4年间信息化浪潮对教育的改变可谓翻天覆地。

张宗凯教授对未来的学习环境做出构想，他指出“未来的教室是云端教室，包括电子课本、电子课桌、电子白板……多维度交互的个性化学习”，而交互式的学习资源需要互动媒体创建。互动媒体在维基百科上的概念是指能够通过文本、图像、动画、视频、音频等内容呈现形式相应用户动作的、基于计算机系统的产品或服务。可见，未来的教育很大程度上是基于学生为中心，信息技术为平台，教师指导下的互动媒体资源的整合。

美国学者克诺勒（Conole，2013）也认为，“课程涉及作为一个已经有百年历史的核心概念，也应该结合新技术、新教学方式和新学习方式，进行重新定位。”为了将信息学资源与教学进行有效的整合，李睿在2013年做了信息技术与课程整合的新趋向研究，其中大量研究了时下热门的iPad和各种与教育教学有关的App应用软件。例如，由美国国家科学基金会（NationalScience Foundation）研发的《科学360°》（Science360 for iPad）主要涉及各类科学主题的视频资源、影像资料，同时直接关注科学发展的最新进展。其他还有各种学科的分类App研究。他的相关研究拓宽了我们对技术应用的思路，为我们呈现出了现代硬件和软件结合下的新型学习环境。他认为iPad+Apps的学习环境至少包括以下四个特征：1.情境的丰富性；2.工具的多样化；3.支架的叠加功能；4.交互与认同同步构建。其实这些特征也是我们想通过信息化的技术对传统课堂的做出的改变。

3、研究意义

在当今的信息化时代，我国现代信息技术对传统教育教学的渗透还显得相对滞后。在教学过程中，教师应该能够从更有利于学生学习的知识、掌握技能、提高素养的角度，利用现代信息手段制造教学资源，应该能够利用现代化的传播媒体向学生展示教学资源，应该能够利用网络与学生共创教学过程，甚至能够允许学生利用教学平台互动性的交流教学内容，达到开放、共享、交流的现代化教育目标。

但是，在实际教学中，更多的教师还停留在传统的板书教学模式。课堂上的学生讨论还停留在纸上谈兵，没有生活中的真实的信息化手段介入。学生的参与感和活跃程度还比较低。新型信息化技术尚未在教学过程中系统性的有效实施。尽管有的学科教师已经在或多或少的使用某些技术手段，但是这种应用还是“点射”式的，在某些单个课例上的突破和实践，未能形成系统性的、规律性的、方法论上的成就。比如，有哪些技术手段可以提高学生的信息收集能力，帮助学生获得自己希望掌握的知识；有哪些技术手段能够帮助学生在海量的知识中去粗取精，帮助学生整理自己的知识；有哪些技术手段能够帮助学生有效管理知识、进行知识的比较和联系；有哪些技术有助于学生更好的理解知识；有哪些技术有助于学生讨论、运用知识……

信息化的技术手段之所以没能非常流畅和顺利的融入教学环境，很大程度上是教师并未真正理解、掌握这些技术，对技术的应用存在陌生感，甚至畏惧。虽然在一定程度上，这种畏惧也源于技术本身尚未完成完全的人性化设置，但是如果没有更多的教师参与技术的应用，技术就根本不可能完成这种人性化的升华。而要教师们从陌生转变为认可，需要有更多的更完善的课堂实践活动，需要我们从教师的角度出发重新诠释各种技术，并展示出丰富多彩的应用成果，才能逐步弥合教师与技术之间的鸿沟，吸引更多的教师学习和应用这些技术。

3、研究成果

3.1论文：

01 翻转课堂在生物教学中的实践

02《数字图像·数字生活》翻转课堂教学的实践与思考

03高中生物课堂如何实现翻转

04智能手机绘图软件在物理教学中的应用举例

3.2视频课例：

10节次已拷贝

3.3软件说明：

相关软件已拷贝，软件使用说明见链接

05视频去水印工具RemoveLogoNow使用说明

06屏幕录像专家Vv2013共享版使用说明

07挖图挖视频挖文字SnagIt使用说明

08图像删除细节Inpaint使用说明

09新概念PPT元素表达图表动画SwiffChart使用说明

10QuizCreator使用说明

11思维导图MindManager使用说明

12公式编辑器mathtype使用说明

13维棠视频下载工具使用说明

3.4课例分析：

翻转课堂和虚拟实验在生物教学中的应用

《种间关系》一节教学评价

一、本节课具有较为先进的教学理念

本节课从以往的教师讲授型课转变为学生探究型课程，充分体现了以学生为中心的教学理念。课前学生通过自学教师提供的教学素材了解了基本的种间关系。课上，教师主要在学生的知识框架的基础上提供新的情境和素材，引导学生探究分析，利用现代化的教学手段通过虚拟实验得到实验结论。课后围绕本节的探究主题提供了丰富的课后学习探究的素材。纵观本节课，从知识上立足于书本，充分挖掘书本生物学史的基本素材，有的放矢。另一方面，本节课从书本知识跳脱出来，从学生的实验操作能力、分析能力和批判性思维能力上下功夫，让学生在虚拟实验中获得游戏一般的愉快感受，在娱乐中得到了能力提升。

二、本节课的教学手段先进

虽然可以用教师演示的方法让学生分析数据，同样也能完成这节课，但是教师却让学生自己操作电脑，让每个同学都有机会得到自己的数据，甚至能有时间重复实验。对虚拟实验这种新鲜事物，教师敢于放手让学生去做非常大胆，同时体现了教师对课堂材料足够的驾驭能力。本虚拟实验系统实际为美国东田纳西州立大学在2010年建设的虚拟生物实验室的一部分。为了便于高中教学，本节课的授课教师肖俊涛将软件进行了部分修改和汉化处理。事实证明，学生有能力在课堂上掌握软件的应用，并结合生物知识进行探究。学生的能力得到了提升。

三、课堂环节安排合理

本节课教师首先通过视频让学生融入情景，从而增强对生物学知识的感性认识和对不同种间关系的理解。然后回归书本，再现经典实验。增强学生对教材中科学史内容的理解，锻炼学生的理解和表达能力，并引出虚拟实验平台。紧接着通过对经典实验中单独培养组的模拟，引导学生学会使用软件。第三组实验让学生自行操作，通过实际动手应用，提高学生的信息技术能力，也增强生物学学习的乐趣。在实验的演示过程中，通过虚拟结果与教材结果的对比，证明虚拟实验软件在教学中的有效性。

在分组合作，实验探究环节同学们围绕生物因素天敌和非生物因素光强对两种草履虫竞争关系的影响进行实验探究。对学生的应用能力有进一步的要求。教师一步步引导学生有意识的利用该软件平台设计相应的实验，并通过对实验结果的分析得出结论。

最后对课堂进行小结提出延展学习的材料。延展学习将课堂时间所限的遗憾留到课下弥补，学生的学习兴趣得以巩固和延续。利用网络和前沿的科学文献拓宽学生的视野。且增强了学生的信息化能力。

四、从教学过程看

学生在实验探究过程中学习和思考是积极的、有效的，学生的参与度很强，而且能够有效的得出实验结论，说明其掌握了虚拟实验和电脑的操作。学生表现出了较强的信息化能力。教师在课上有效创设情景，学生的融入感得到增强。教师在学生实验的过程中积极答疑解惑，及时指导有困难的学生进行操作。这些都使学生答案的准确度提高了。提高了课堂学习的有效性。

五、难点突破

生态学家高斯写了一本书《生存斗争》，其中记述了他利用一些微生物对种间关系的探索。这些生物包括本实验中的四种生物：细菌、草履虫A、草履虫B和栉毛虫。根据高斯先生书中的研究数据和结论，现代科学家模拟了这四种生物之间的种间关系，制作了虚拟实验系统。

如果完整的复盘高斯先生的实验，需要不少实验材料，并且要耗费大量的实验时间。这样经典的实验在现有的高中课时压力下几乎是无法完成的任务，这不得不说是一种遗憾。而虚拟实验能在短时间内解决实验材料和时间的不足，对学生的实验能力、分析能力和思维能力的提升却不亚于真实实验，从而打破了常规局限，这又不得不说是一种惊喜。

缺点：

一、    本课程对实验设备要求较高。电脑或者平板的配置，如果不是人手一台至少也要有小组一台。对于一般学校而言较难推广。如果学生手里没有电脑，只有教师呈现实验过程则丧失了这节课虚拟实验的优越性。

二、   这节课对教师和学生的能力和素质要求较高。从教师汉化软件到学生对虚拟实验的熟悉和操作都对主体的个人能力提出了较大挑战。

三、  由于信息量负载过大，课堂讨论氛围还有不足。可以通过分小组，每小组一台电脑，提高组内成员的互动性。

参考文献：

1. 《现代教育技术》   黄映玲 徐苑 人民邮电出版社2013

2. 《教育技术学》  何克抗，李文光  北京师范大学出版社2009

3. 《现代教育技术与高中生物教学》  寇海莲，万正刚  高等教育出版社2012

4. 《探索的脚步-现代信息技术与幼儿数学教育活动的整合》 吴东慧 教育科学出版社2014

5. 《现代教育技术》 陈列尊,陈卫东 华东师范大学出版社2014

课题结题相关论文：《翻转课堂在生物教学中的实践》

师生角色的转变是教学生成的关键——《数字图像·数字生活》翻转课堂的实践与思考

《高中生物课堂如何实现翻转》

《智能手机绘图软件在物理教学中的应用举例》