以 概 念 图 为 支 架 的 物 理 整 合 教 学 实 践 研 究

1、全国物理课程改革经验交流会参评论文以 概 念 图 为 支 架 的 物 理 整 合 教 学 实 践 研 究【摘 要】:本文在界定以概念图为支架的物理整合教学这一概念的基础上，结合一线教学实例，对概念图及其软件Inspiration与物理信息化教育资源、专业软件、以及Blog、Moodle等信息化专家平台进行多元整合的策略与实践，进行了系统论述。【关键词】：概念图、Inspiration、Moodle、物理整合教学前言概念图是一种用节点代表概念、连线表示概念间相互关系的图示方法，是上世纪60年代美国康奈儿大学诺瓦克（Joseph DNovak）教授等人，根据奥苏贝尔（David PAusubel）

2、学习理论提出的一种教学工具和思维工具1 吴晓郁. 概念图及其应用. 。概念图模拟学习者认知结构的层次性，并以层级结构组织知识，有利于学习者把握新知识的“同化点”，促进有意义学习的发生。概念图将知识以图形的方式表示，增强了信息的回忆和识别，为基于语言的理解提供了很好的辅助和补充，大大降低了语言通道的认知负荷，从而加速了思维的发生。目前随着建构主义、认知主义学习理论的发展，尤其是以功能强大的概念图绘制软件Inspiration的普及与推广，概念图的时代特征更为明显，在教育教学领域的运用更加广泛，它不仅可以用来评价学习，建构知识，进行头脑风暴，合作交流，促进意义学习，还可以用来进行课程开发、教学设计

3、及整合教学实践等。概念图的时代特征更为明显。利用Inspiration制作概念图界面美观，结构清晰，构图与修改便捷，可以直接打印，在秉承手工绘制概念图的特点外，还可以进行信息化教育资源动态链接，生成多层次，多维度，超媒体，动态化、网络化概念图，实现跨时空资源交流共享等时代特征和功能，有效提升了概念图在信息化教学背景下的时代价值，非常适合普及和推广整合教学的实际需要。作为指导师生整合教学的实用性工具化平台的价值日益显现，推广概念图已成为许多国家的教育改革策略之一。以概念图为支架的物理整合教学是指以概念图基础理论为指导，以概念图应用软件Inspiration为基础性整合平台，并可实现与物理各类信息

4、化课程资源，以及Blog、Moodle等信息化专家平台多元整合的教学形式。 本文将结合具体实践案例，就以概念图为支架的物理整合教学进一步的研究与探讨。一、物理信息化教育资源的构建在计算机硬件环境基本搭建起来之后，是否有丰富的优质信息化教育资源、是否能充分应用这些教育资源，成为教育信息化建设成败的关键因素。以概念图为支架的物理整合教学，为充分运用信息化的教育资源提供了先进的技术保障、理念保障和策略保障，但是它本身也离不开信息化教育资源的支撑。如何构建适合自身整合教学实践需要的信息化资源体系，正日益受到广大教学工作者的关注。星海物理动感课堂2 是苏州工业园区星海学校物理组在学科教学实践基础上，通过

5、团队合作，自主开发而推出的面向初中物理整合教学的资源网站，由于其在资源、结构及功能等方面的独特优势，多次荣获省市评比一等奖。透视这一网站的建设与开发思路，可以获得以下三个方面的有益启示：1放眼网络，侧重整合，资源开发短时高效信息化教育资源开发是优先于整合教学设计的一项基础性工作，但这并不意味着每一位教师都要亲自去做各种信息化教育资源，尤其是那些技术水平要求高的动画类课件。教学中常发现有的老师辛辛苦苦做了课件，结果发现网上类似的资源有很多，而且还比自己做的更优秀，无端浪费了许多宝贵的时间和精力。鉴于此在资源的建设上，现阶段与其忙于埋头做资源，还不如先放眼网络，认真学习、共享一下他人已有的优秀资源

6、，以启发思维，拓宽眼界。即先学会学习，再学习创新，俗语说磨刀不误砍材工。高质量的教育资源，对技术和策略的要求是很高的，受困于繁忙的日常教学，受困于纷繁的各类考核评比，一般教师很难有足够的时间、精力达到那样的水平。那么这些优质的资源开发的主体究竟应该是谁呢？应该是教育领域的专家。专家不仅要提供理论和策略的引领，而且也应该承担优质教育资源的开发与建设的重任，为一线教学提供实实在在的“生产力”和“生产资料”。很多国外教师来到国内学校参观交流，他们对国内一些教师亲自制作高水平动画课件的能力感到十分惊讶。因为在他们看来这些工作很专业，许多都是应该由专家完成的，而不是普通的一线教师，正如他们在教学中的多数

7、资源都来自从由专家开发，市场购买的产品一样。其实这是非常合理的思路，因为教育是一项非常复杂的工作，合理的教育分工有利于提高教育的质量和效益。古语道：闻道有先后，术业有专攻。一线教师不可能个个都成为教育教学的多面手。但完全依赖市场或专家，在国内还存在许多困难，广大教师也应该积极地承担起资源开发与建设的责任与义务，但重点应该有所侧重，不要本末倒置。即教师不应该过度局限于底层技术的研究与开发，而是应该从中解脱出来，放眼网络，将更多的精力投入到高层次的资源体系的构建中，成为资源设计、筛选、整合的主导。这方面星海物理动感课堂给大家带来了很好的启示。该网站资源十分丰富，遍及国内外，涉及Java动画、Fla

8、sh动画、几何画板动画、视频资源等多种形式，但绝大部分板块资源都选之于网络，仅有概念图Inspiration 等板块整合资源源自自主开发，很好地体现了上述资源建构理念。在充分尊重开发者知识产权的前提下，这种网络拿来主义与侧重整合的工作定位，非常适合当下整合教学资源开发的现实需要。2创新运用双语教育策略，不断充实优质教育资源如前所述，论资源，网络就是最大的资源库，它几乎包罗万象，常常是只有你想不到的，没有你找不到的，只要你善于检索，你一定会发现你所需要的优秀教学资源，中国网找不到，还可以找国外的，网络无国界，所以要做到善于发现资源，学好英语是很有必要的。其实双语不仅是一种工具，它同样也是我们推进

9、教育信息化资源建设的一种有效策略，据统计因特网80%以上的网页是英文，3000个世界性大型数据库70%在美国，中文网页数量不到5，所以从这个意义上讲，如果通晓英语，无疑可以让我们的资源视野拓展数十倍以上。而且更为重要的是，这些资源同时还渗透着先进的教育理念和教育策略，可以从更高层面上推进我们的新课改实验和学科教学的国际融合。针对内地网站对国内教育资源关注偏多，对国际优质教育资源重视不足的问题，星海物理组并没有一味地纠缠于纯粹的技术培训与空泛的理论灌输，而是独辟蹊径，立足国内的同时，放眼国际，创新地将双语教育作为信息化网络资源建构的有效策略，成功地引入一大批融先进教育思想、理念、方法与手段于一体

10、的优质交互性动画资源、视频资源、探究活动资源及物理学科专业软件等资源，与国内优质教育资源互为补充，有效突破了新课标背景下初中物理信息化教育资源建构质与量的瓶颈，将广大一线教师从繁琐的埋头做资源的各种困惑中解脱出来，直接面向专家级优质教育资源，既有利于他们开拓视野，增强技能，在这些优质教育资源的应用实践中，潜移默化地实现自身的专业成长，同时也有利于学科教学的新课标实践与国际融合。如星海物理组在双语教育实践中，引入国外示波器仿真软件Oscilloscope研制的运用示波器仿真软件实现声音的可视化探究的实验项目，不仅改进了传统声音教学的呈现模式，实现了从听声音到看声音的飞跃，而且还有效突破了传统声音

11、教学的诸多局限，成功实现了声音的可视化教学。在“江苏省初中物理实验调演及实验探究教学经验交流会上”获江苏省中小学教研室颁发的仪器组一等奖。根据这一成果撰写的论文在物理教师2005年第9期上发表。2006年7月在首届全球ET学术峰会的信息整合课说课竞赛中，物理组张月兰老师凭借这一成果又获峰会一等奖。除上述专业学科软件以外，学科各知识点的优秀交互性动画资源也日益丰富，在弥补学生直接经验和生活体验不足的同时，也丰富了整合教学互动过程，有力支撑了新课标物理的教与学。如光的色散教学中引入的Shockwave动画资源（如图1），不仅可以定性地比照各种色光透过棱镜后的偏折情况，而且还提供了偏折角度的测量工具

12、，帮助学生进行定量研究；如在研究物体的温度与物质分子运动激烈程度的关系时，引入的国外Java动画资源软件（如图2），可以直观地呈现出不同温度下物质分子的运动节奏；如在力学中引入的落体运动DCR交互动画（如图3），不仅可以比较不同大小、不同质量物体在不同风速、不同空气密度中的下落快慢，而且还可以探究物体收尾速度与物体质量、大小等因素的定量关系-类似的优质网络资源不胜枚举。目前仅国外资源部分，新版星海物理动感课堂收录的优质资源及提供的有效资源链接已超过一千余项，为了更好地推广共享这些国际优质学科教育资源，课题组在网站上提供在线翻译功能的同时，还有针对性地作了一些翻译工作。这些体现当今教育教学先进成

13、果的信息化资源，首先是在双语教育策略的运用实践中，引起星海物理组关注的，它们的推广和使用促进了国内外先进的教育方法、手段、思想、理念在物理教育改革中的合理渗透，实现了全球教育智慧的交流共享，以及学科教学外智与内智的有机融合，既提升了信息技术与课程整合的策略层次和水平，又提高了物理学科的教育教学质量，同时还有力地推进了学科教学的信息化进程与教师的专业发展，实现了多方面的共赢。图1 图2 图33引入动易网站管理和Blog专家平台，网站功能结构进一步优化大量优质的信息化教育资源，离不开专业化的管理平台。通过引进功能强大的动易网站管理平台，星海物理动感课堂网站资源结构布局更加合理，网站交互性、扩展性及

14、易维护性显著增强。作为一个面向普通用户的网站管理平台，它的强大功能和操作的简易性，无疑为广大一线教师实现建站梦想，打开了方便之门；此外网站还引入Blog互动板块，开辟面向学生网络化自主学习的第二课堂，在有效拓展物理课堂教学时空，延伸课堂教学的同时，也同步实现了课内教学资源向课外学习资源的合理转变。透视以上三个方面的启发，不仅可以深化对信息化教育资源开发策略及其意义的理解，而且还有利于消除教师们对参与信息化教育资源建设与开发的畏惧心理，增强教师们积极投身整合教学实践的信心。其实信息技术和信息化资源并非是什么门槛，瓶颈，事实上它们是引领广大教师不断攀登，实现信息化教育背景下专业发展的阶梯和桥梁。二

15、、Inspiration与Blog的整合教学1课内整合案例Several Questions about Light 2005年，笔者在一次课题为Several Questions about Light的双语教学网络课展示中，对Inspiration 与 Blog课内整合进行了首次实践尝试，并取得初步成功。（1）整合过程图 4首先在自己的Blog上开设一个关于本节课的专栏，针对本节课要重点探究的5个知识环节，分别建立5个独立的 Blog 页面，每个页面上传相应的探究学习资源，并以WebQuest形式明确学习要求、探究任务和回答问题等，其中一个Blog界面如图 4所示。然后结合建立的Blog资

16、源和其它已有的网络资源，用概念图Inspirtaion 软件设计制作一个图式化、结构化、模块化的网络课堂主页，并做好超链接，然后再上传服务器，课件参考网址为，主页面截图如图5所示：图5 Inspiration与Blog课内整合教学案例这时点击主页面的5个概念节点，可以顺利进入各个对应Blog页面，但是各个Blog页面未链接到主页面，即无法直接从Blog返回主页面，从而给教学带来一定的干扰。为了使Inspiration主页面与各独Blog界面跳转更加自如，可以根据上传主页面生成的网页地址，再在各个Blog页面建立与主页间超链接。这样，一个集 Inspiration 和Blog优势于一体的，结构化

17、、图式化、网络化、交互性网络课件便制作完成了。教学中既可以通过结构化概念图引导教与学，又可以通过Blog回复，实现互动教学与评价，整合高效且富有生成，在教学实践中取得了良好的展示效果。（2）Inspiration与Blog课内整合要领在将多样化的互动教学资源或链接上传到自己的 Blog的同时，应在各个相应的Blog中明确具体的学习任务与要求； 根据课堂教学知识结构与流程结构，用Inspiration设计好主页面，主页面要充分体现结构化、图式化的优势特征，力求全面而简洁，过于细节性信息可放入下一级页面，或放入相应Blog中；同一节课的Blog最好放在同一个Blog专栏里，便于管理与查询；各Blo

18、g页面间，以及各Blog页面与概念图页面之间，应建有彼此跳转的超链接，即构建一个基于概念图导航的Blog学习网络环境，提升认知效率，避免网络迷航等负面影响；教学中要结合网络互动资源，灵活运用情景创设，任务驱动，小组合作等途经促进学生自主学习；应注意赋予每个学生信息的选择权和即时的发布权，并通过Blog的页面回复功能实现师生互动与生生互动；亦可通过限时集中回复的形式检测学生学习效果。由于Blog信息交互平台不受时空的制约，所以它与网络教学的整合不仅可以在课内，还可以延伸到课外，从而有效拓展课堂教学。 2. 课外整合案例速度3 2006年12月，笔者在苏州大市初中物理课改展示活动中，开设了一节题为

19、速度公开课，课件截图如图6所示，属Inspiration与Blog课外整合案例。由于此类整合更具有开放性，因此做以下详细分析：（1）课件特征分析该课件不是基于概念图Inspiration平台开发的一般课件，而是教学设计与课件的一体化，具有一定的典型性，可以作为以概念图为支架的整合教学模版文件来借鉴和参考。图6界面中心区为知识结构区，呈现了本节课要探究的5个主要问题；上端为课堂模块区，包含探究问题、知识结构、Blog课堂和课外作业四个模块，可灵活穿插于课堂教学之中；底端为链接区和信息检索区，主要服务于各概念图页面间的自由跳转和网络信息的检索；教学左侧为教学设计区，重点涉及教学的目标、教材分析与教

20、学策略等。如有更为个性化的需求，只要在此基础上稍作调整即可。这里没有了常规的教学流程，但缺赋予了不同教学者更多自主的空间。（2）整合分析由于速度是一节学生动手参与性很强的实验探究活动课，并不适宜作为一节单纯的网络整合课来处理，因此，在课堂上该课件的作用主要是为了实现高效率的多媒体辅助教学。虽同样引入Blog模块，但其目的却不是为了实现课内互动，而是为了与学生及听课教师实现延伸到课外的互动交流。那么这种延伸到课外的互动交流在概念图Inspiration平台上如何实现呢？（3）整合过程根据以前的介绍，实现延伸到课外的互动交流也很简单，只要将建好的Blog 与概念图中的建好超链接，再将概念图文件输出

21、为网页文件，并上传服务器即可。对应的网页界面与Blog界面如图7至图9所示：图 7图8图9（4）整合意义进行Inspiration 与 Blog的课外整合，可以达成以下几方面的积极意义：第一，有利于教学资源的向学生学习资源的转变以往教学实践中，教师们常会遇到这样一些问题：譬如在多媒体教学时，课件怎么演示？如何操作？皆由老师一人掌控，学生很少有参与和选择的机会，即便有所疑惑，也只能作罢；再如，新课程教学中，常需要向学生补充一些拓展性教学资源，特别是一些视频和动画类资源，由于受到课时或硬件实施的限制，加之又无法打印，常常只能放弃，使许多学生错失了深度学习的机会。现在通过Inspiration 与B

22、log的课外整合，并上传网络后，这些问题皆可迎刃而解。学生不仅课后还可以通过网络，继续参与到课堂学习之中，进一步熟悉教学的流程与资源，探究学习困惑，而且还可以通过Blog上提供的拓展性学习资源进行个性化的学习，并可将自己的学习反馈，通过Blog与教师或其他学生进行网络互动。这一整合模式，有利于学生课外的深度研习，有利于促进学生分层递进与自主发展。第二，有利于教学资源的向教师研习资源的转变听课是教师重要的教研活动形式，但由于种种原因，很久以来好课常常是一听难求，教师们也因此错失了许多宝贵的学习机会。借助于Inspiration与Blog的课外整合，能有效打破了时空等因素的制约，实现了隐性课堂显性

23、化，封闭课堂网络化，静态课堂动态化，交互形式多样化。不仅使课堂正真地回归学生，让学生有了进一步参与课堂学习的机会，教师同行之间也可以通过网络课件与Blog进行深度研习和交流反思，有效推进教师网络教研共同体建设，促进教师隐性知识显性化，最大限度地提升课堂教学的共享度。这样不仅课堂变大了，变得超越时空了，而且课堂变便活了，一直处于不断生成与发展之中，这无论是对本校的师生，还是对参与研习的外校师生都是非常有益的。该节课向全市范围内100多位物理教师代表进行了成功展示，获得了专家高度评价以及广大同行的广泛认同。3. Inspiration与Blog课内、课外整合的异同通过以上两个典型案例分析不难发现，

24、虽同为Inspiration与Blog整合，但Inspiration与Blog的课内整合主要定位于学生基于Blog网络环境的课堂自主学习，Inspiration的作用更侧重于为学生的自主学习提供网络导航，概念图页面较为简洁，数量也不多，有时一张即可；而Inspiration与Blog的课外整合则主要定位于学生基于概念图网络课件的课外自主学习，概念图页面结构复杂，层次也较为丰富，能清晰再现课堂教学的一般结构和流程，Blog的作用主要是呈现拓展性教学资源，实现课外多方互动，从而有利于满足师生个性化研习的需求。但作为都是基于Inspiration与Blog的网络整合，二者都有利于同步发挥概念图的教育

25、功能和博客的互动功能，都有利于打破时空界线，实现课堂的有效延拓与展伸，最大限度促进课堂资源的共享，实现师生跨时空的交流互动。可见，Inspiration和Blog的整合不仅有利于降低网络教学的技术门槛，同时还能极大地提高网络教学的效率与效益，因此，笔者以为这一整合策略与模式很值得在当前信息技术与课程整合实践中大力推广。 三、Inspiration与学科专业软件的整合教学相对于整合平台Inspiration而言，许多学科软件可以看作是资源开发平台，将二者的有机结合，有利于优势互补，提升整合教学的可操作性与实效性。下面以Inspiration与仿真物理平台整合案例电流和电流表的使用为例做进一步分析

26、说明。图10为Inspiration制作的关于电流和电流表的使用的超媒体教学设计，带下划线的概念节点皆建有多媒体资源链接,除了一些引用源自网络的动画资源外（如图11），更多的是用仿真物理电学实验室开发的电路实验资源（如图12）。图10图11 图12相对一些常见的网络动画资源，利用这一软件平台开发出的实验动画资源能创设出更具有针对性的仿真环境，更能突出学习者与课件的交流互动。例如在图12展示的仿真环境下，学习者或演示者可以在动画界面上模拟连接电路，如果连接正确，那么电路中的电灯会发光，电流表指针也会准确指出此时的读数，如果电路链接错误，也能给出相应的反馈，若流经灯泡的电流过大，灯泡还会“烧毁”。

27、整个仿真实验不是简单地呈现给学习者看，而是引导学习者在接近真实的环境下“做中学”。一次，笔者班上有位同学因为患了水痘而多天不能到校学习，所上的内容恰巧为实验性很强的电学部分，学生和家长非常焦虑，恳请我为他辅导，因为该疾病有很强的传染性，所以为了我自己，也为了班级里的其他同学，我没有“奋不顾身”。为了消除他们的担忧，我利用概念图Inspiration软件与仿真物理实验室这一对专家平台的巧妙整合，成功化解了这次危机。即将上述isf格式的概念图课件输出为网页文件后，上传网络4 ，并通过博客与他交流，对他进行学习指导。结果非常成功，在两周后的返校测试中，该同学获得了80分的良好成绩，而且在实验操作考核

28、中也表现优秀，并未像其它课程那样“受害严重”。其实笔者并未为这位同学做多少额外的工作，只是把平时基于概念图的整合资源输出到了网络而已，可以说仅仅是举手之劳，但是却化解了传统教学环境下难以克服的困难，这也坚定了笔者进一步推广基于概念图的整合教学的信心，但愿在不久的将来，类似这样的课程资源能惠及其他学科和更多没有生病的学生。四、Inspiration与Moodle的整合教学1Inspiration与Blog整合的困惑虽然Inspiration与Blog的整合模式有许多优势特征和功能，能够从容应对大部分网络整合教学的需求，但是整合课件的互动功能仍然十分有限，诸如在线测试、问卷调查等大多网络活动还难以

29、实现，从而给一些网络课件的深度开发带来一定的制约。如在笔者早期开发的透镜及其应用5 这一概念图整合课件中，如图13，就遇到了这样的问题，当时为了完成网络测试板块，不得不求教信息技术教师帮忙，通过Frongpage和Access等多个专业软件才将问题解决，测试界面如图14。图13虽然这一课件获得了2005年江苏省现代教育技术教学课件一等奖，但是笔者心中始终有个未能打开的“结”，总期望能有朝一日，可以不再依赖信息技术老师，而是依靠一个智能化的软件平台，由自己独立完成类似在线测评等网络活动的设计，使得以概念图支架的整合教学有更广的适用面，更好地满足一线教师多元化的整合需求。图14感谢苏州市电教馆与上

30、师大的精诚合作，笔者在2007年第二届苏州市信息化教育研究型教师远程培训班学习期间，有幸接触到了Moodle课程，它提供的多样化的网络活动功能，如投票、讨论、测验、互动评价、问卷调查等，让我大有想见恨晚的感觉，这些网络功能不正是笔者这些年苦苦寻觅的吗？萦绕笔者心头已久的“结”豁然打开了。那么Inspiration与Moodle的整合是如何实现的呢？2Inspiration与Moodle整合步骤（1）在Moodle平台上添加测试登陆到Moodle网站，进入自己开设的课程点击“添加一个活动”下拉列表，选择“测验”，设定测验的名称、介绍、时间限制等信息添加编辑测验类别，类别包含题目，让属于同一类别的

31、题目统一放到一个类别中，这样有利于试题的管理创建题目，把题目分配到选定的类别中，在“新建题目”下拉列表中选择需要的题型，如选择题、计算题、描述、论述题、匹配题、完形题、填空题、判断题等，并设定好分值、反馈等内容将题目添加到试卷的组题区，Moodle会将每一道题目的分值自动计算出总计分点击“预览”按钮可查看整体效果，如无修改，可保存试卷，学生便可以进入测验答题操作步骤并不复杂，具体过程可参见黎加厚教授主编的Moodle课程设计，形成后的测试界面如图15所示。图15这样依托Moodle平台，在线测试板块由原先的信息技术专家开发很快过渡为了自己独立开发。更突出的是Moodle平台不仅提供多样化的测试

32、题型，而且还提供其它丰富的网络活动功能，如在线讨论、Wiki协作、PBL程序教学、Webquest探究教学、网络作业、问卷调查、互动评价、成绩管理等，但技术要求却降低了许多，无疑这为高要求的网络互动整合教学提供了强大的技术支持与功能保障。（2）上传Inspiration网络课件根据生成的网络测试网址，为原先概念图中的节点建立超链接；将完成的概念图输出为网页文件，然后打包压缩为Zip文件；在Moodle课程中为上传文件建立一个文件夹，然后上传Zip文件；上传后，在Moodle课程的对应文件夹中将zip文件打开释放；记下网页主页文件的网址；此时概念图课件完全运行于Moodle平台上，所调用的测试活动资源也源自Moodle平台，今后要运行课件，必需首先进入Moodle平台，一般需要注册后方可调用，或者需要课程密钥。这里需要指出的是，为什么没有直接择选Moodle为课堂整合教学平台，而是采用了以概念图Inspiration为支架的，与Moodle的整合模式。主要是