基于跨学科概念的信息技术与科学教学融合

【摘要】在初中科学教学中有较多的学习活动涉及信息技术与科学教学的融合，二者融合的实质是要让学生学会进行科学知识的数字化学习。本文通过对初中科学数字化学习及其意义的介绍，结合实际教学案例，对数字化学习与科学教学提出了新的展望。【关键词】新课标；跨学科；信息技术；科学教学；数字化学习科学课程设置的13个学科核心概念，是科學课程的核心内容，学生通过对核心内容的学习，理解物质和能量、结构和功能、系统和模型、稳定与变化4个跨学科概念。在初中科学教学中有较多的学习活动涉及信息技术与科学教学的融合，切实将信息技术融合在学生的各类活动中，是让学生掌握核心概念的一个重要手段。《基础教育课程改革纲要（试行）》提出：“大力推进信息技术在教学过程中的普遍应用，促进信息技术与学科课程的整合，逐步实现教学内容的呈现方式、学生的学习方式、教师的教学方式的变革，充分发挥信息技术的优势，为学生的学习和发展提供丰富多彩的教育环境和有利的学习工具。”可见，实现信息技术和学科课程的整合已成为基础教育课程改革的焦点之一。信息技术与中学科学课程的整合是指将信息技术与科学课程的教与学有机地结合起来，融为一体的理念。其主要目的是利用信息技术，提高科学课程教与学的效率，优化教与学的过程，提高科学教学的效果，最终实现提高学习者科学素养的目标[1]。由此可见，信息技术与中学科学课程的整合实质上就是一种基于信息技术的科学课程二次开发的理论和实践，它通过信息技术与科学课程的互动性双向整合，促进师生合作教学方式的实现，建构起整合型的信息化课程形态，进而使信息技术与学习者整合成为有机的连续体和统一体。数字化学习的要义信息技术与课程整合，其实质是要让学生学会进行数字化学习，包括三个基本点。首先，课程学习活动是在数字化学习环境中实施的。即教与学的活动要在数字化环境中进行，包括计算机、多媒体教室、校园网和互联网等，教与学活动包括在网上实施讲授、演示、自主学习、讨论学习、协作学习、虚拟实验、创作实践等环节。其次，课程学习内容经过数字化处理并成为学习者的学习资源。包括三层意思：通过教师开发和学生创作，把课程学习内容转化为数字化的学习资源，并提供给学习者共享；充分利用互联网共享的数字化资源作为课程教学的素材资源；将数字化资源与课程内容融合在一起直接作为学习内容，供学生进行学习、评议、分析和讨论。第三，课程学习知识是经过学习者利用信息工具进行重构和创造的知识。利用文字处理、图像处理、信息集成等工具，学生对课程学习内容进行重组、创作，课程学习不仅能够让学生获得知识，而且能够帮助学生建构知识。以数字化学习为核心的信息技术与学科课程的整合，不同于传统的学习方式，具有如下鲜明的特点：（1）学习是以学生为中心的、个性化的，能满足个体需要[2]；（2）学习是以问题或主题为中心的；（3）学习过程是进行信息交流的，学习者之间是协作的、合作的；（4）学习具有创造性和再生性；（5）学习是可以随时随地进行的。数字化学习的价值数字化学习改变了学习的时空观念[3]。数字化学习资源的全球共享，虚拟课堂、虚拟学校的出现，现代远程教育的兴起，使学习不局限在学校、家庭中，人们可以随时随地通过互联网进入虚拟学校学习。信息时代，个体的学习将是终身的。个体的终身学习是指学习者根据社会和工作的需求，确定继续学习的目标，并有意识地自我计划、自我管理、自主努力，通过多种途径实现学习目标的过程。同时，数字化学习要求学习者具有良好的信息素养。只有学生具备良好的信息素养，才能够理解信息带来的知识，并形成自己的观点和知识结构。信息素养也是终身学习者具有的主要特征，它包含三个基本点：信息技术基本知识和应用技能，指利用信息技术进行信息获取、加工处理以及呈现交流的技能；对信息内容的分析、批判与理解能力，即对信息的检索策略，对所要利用的信息源、所获得的信息内容都能进行逐一评估，在接受信息之前，会认真思考信息的有效性、信息陈述的准确性，识别信息推理中的逻辑矛盾或谬误，确定论点的充分性；能根据社会需求，整合信息、创造信息以及利用信息，融入信息社会的态度和能力，指信息使用者要具有强烈的社会责任心、具有与他人良好合作共事的精神，把信息的整合和创造力作为推动社会进步的力量。由于初中科学课程本身是在不断发展的，为此，在实施信息技术与中学科学课程整合的过程中应注意以下两个问题。第一，通过有效的整合能实现多重教学目标。学生能进一步学习和掌握信息技术，深化信息科学知识的学习；学生通过运用信息技术能更好地学习科学课程；学生可以逐步领会整合的思想。第二，选择合适的内容使信息技术与科学课程有机地整合。科学课程具有丰富的内容，然而并不是所有的内容都适合与信息技术整合，只有选择那些具有丰富的网络资源、具有一定的开放性、适合与信息技术整合的内容才可以进行，教师需要对整个教学设计进行系统性转变，提供社会背景下的探究学习机会。案例描述与评析在学习“观察生物”最后一课“生物的适应性和多样性”时，我们发现学生对于地球上的生物，特别是对濒临灭绝的动植物，探究欲望十分强烈，教材上的内容已远远不能满足学生的需求。于是，教师充分运用网络教学环境的优势，设计出了以“保护生物的多样性”为主题的数字化学习活动。整个教室有60台计算机，通过局域网与互联网相连，学生每人一台计算机。教师的主机装有“学生学习管理系统”，可以同时查看16台学生机的操作情况。从根本上解决了多媒体教学中教师垄断计算机的做法，为充分发挥其交互性的特点提供了条件，计算机不再是教师授课的工具，而像笔、纸、书本一样，成了学生学习的工具。在课前通过教师开发和学生创作，创建一个“生物多样性”专题学习网站，主要由三块内容组成：教师页（教学单元计划或教案）、学生页（学生活动指导）、交流会话。网络资源主要依托自己创办的专题网站“生物乐园”。上课开始，教师坐在计算机前，发出计算机同步命令，学生的计算机上出现了一个保护生物多样性的网站主页，教师的鼠标指向引言，利用录像播放创设一个生动真实的情境，引起学生的兴趣，伴随着教师的旁白：“面对这样严峻的现实，我们能做些什么呢？”紧接着教师的鼠标指向任务栏，通过虚拟的情景——环保局委任，进行角色扮演。教师趣味性地提出了本课探究的问题，当师生共同看完任务后，让学生选择自己扮演的角色，自由组合小组。教师取消计算机同步命令，指导学生讨论他们的角色，研究主题，创建陈述报告。学生在网上及图书馆等自主学习、协作探究、小组交流、互相帮助，从而意义建构，获取知识。3～4天后，在多媒体网络教室，各小组代表作项目的口头陈述，并在作品展示区展示各小组的研究成果，其他小组的学生应用“保护生物多样性计划”的评价量表进行评价，同时在交流会话区发表评论和建议。这是一个让学生进行数字化学习的主题探究活动。教师通过网络发布课程信息和课程标准，通过网络创作向全班学生发送教学设计方案、前几届学生的作品和电子演示文稿等，利用多媒体技术充分表达教学意图，并指导学生通过网上搜索资源等方式进行学习，充分发挥学生的学习积极性；学生可以通过网络查询所需的信息，可以应用网络创作资源并向教师和同学发布自己的作品，还可以通过e-mail或BBS等方式和老师、同学开展网上的协作学习活动，如专题讨论等，教师和学生之间进行多种方式的交流，如果是老师和学生无法解决的问题，还可以通过e-mail向各地的专家请教，同时还可以利用网络资源重构教学资源等。在这个数字化学习活动中，教师还运用信息技术建立专题学习资源库——“生物乐园”。由于网上有大量冗余或非真实的信息，教学效率将会大受影响，有些学生甚至可能会出现“迷航现象”。对此，开发专题学习资源库是一种有效的解决办法，教师可以在互联网上收集大量与教学目标、内容相关的信息资料（文字材料、图片、动画、影像等），然后将收集到的资料加工整理，制作成许多相关的网页，通过“节”与“链”的方式将信息资源组合成专题资源信息库。专题学习资源库除了具有专题性、综合性、实践性的特点外，还有开放性的特点，学生本身也是专题学习资源库的开发者。此外，由于科学学科是一门综合学科，涉及知识面很广，互联网中有关科学学科知识的各种网站也非常多，我们可以搜集这些有用的网站并进行分类，对学有余力的学生，在主页上还提供专业网站的超链接、搜索工具，让他们直接上互联网浏览更多的信息。学生在教学过程中随时可以点击进入相关网站搜索信息资料。在数字化学习过程中，学生从自己所扮演的角色出发，依据自己感兴趣的问题，在网络上搜索资料、安排学习计划、确定学习策略、解决问题，根据自己的具体情况确定学习的进程、学习的方式、选择结果的表达方式等，真正发挥了学生学习的主体作用，把信息技术、信息资源、信息方法、人力资源和课程内容有机结合，共同完成课程教学任务。这种新型的教学方式充分利用了信息技术的资源功能、信息技术的交互功能和信息技术的演示功能。在信息技术的帮助下，学生积极主动地获取科学知识、处理资料、交流信息，并以电脑作品的形式完成研究目标，形成研究成果，实现知识的意义建构。从更完整意义的整合目标价值观看，这种整合方式也逐步体现了信息技术教育的目标价值，在整合的环节中，培养了学生对信息技术的兴趣，及灵活地检索信息、传输信息、处理信息和展示信息的能力，提高了学生的信息素养。同时，还培养学生敢于依据客观事实提出自己的见解、善于与人交流、分享与协作的习惯，形成尊重别人劳动成果的意识。通过学习成果的发布，展示表现自我的能力，发展解释和评价能力，体验学习成功的喜悦；养成与自然和谐相处的生活态度，初步懂得实施可持续性发展战略的意义。数字化学习的未来展望推进中小学信息技术的应用，是为了通过信息化的推进，实现中国基础教育的跨越式发展。教师要实现观念的转变，一是要把信息技术从学习对象转变为学习工具，要把信息化作为提高教育质量的一个重要载体，信息技术的应用要和日常的教育教学结合起来，真正把信息技术运用到学习之中。二是要把信息技术作为辅助教学的手段转变为学习的方式，发挥信息技術在学生自主学习、主动探究、合作交流等方面的优势。让学生学会进行数字化学习，这是信息技术与课程整合所追求的目标。结

语新一轮基础教育课程改革，突出强调信息技术与课程的整合，要把信息技术与课程改革有机地结合起来，使新课程在一个比较高的水准上推进。只有实现信息技术与科学课程的整合，信息技术才不再仅仅是一种技术