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整合课程资源 创新探究平台
  作者:学科专家  发布时间:2010-10-28

                                                                    作者:沈洋 俞华正

在新一轮课改进程中,信息技术与科学课程整合已成为重要的课改议题。现行科学课程标准明确提出:本次课程改革以培养学生科学素养为宗旨,积极倡导让学生亲身经历以探究为主的学习活动,培养他们的好奇心和探究欲,发展他们对科学本质的理解,使他们学会探究解决问题的策略,为他们终身学习和生活打好基础。信息技术应用于科学课程,其内涵在于将信息技术作为促进学生自主与合作探究学习的认知工具、情感激励工具以及教学环境的创设工具,从而实现各种教学资源、各个教学要素和教学环节的相互融合,以变革传统教学方式,从而实现培养学生创新精神与探究能力的课程整合目标。
一、“宇宙”探究教学需要网络资源支持
科学课程是一门综合课程,在《科学课程标准》中明确指出:科学课程旨在培养学生合作与自主相结合的探究性学习,引导学生经历科学探究的过程。利用信息技术和科学的整合恰能提供给学生一个自主、合作、探究学习的平台。信息技术具有直观可见、重现、交互、可控的技术特点,可以解决受学生直接经验和学校教学条件的限制。例如,宇宙空间是我们教师无法带领学生去亲历探究,学生也无法自主开展校外深入探究。现在,利用信息技术,借助网络虚拟世界,将不可见且实验无法完成的科学现象表现出来,将抽象、难懂的科学问题形象化、直观化,并借助强大的网络学习资源为学生提供网上“模拟实验”的探究平台。
再如,太阳系在宇宙中壮丽而遥远,总令人产生无限的遐想与思索。教师在和学生们交流的过程中,可以发现他们知道许多有关太阳、月亮及其它星球的知识,甚至还可以讲一些关于黑洞、超新星、宇宙大爆炸等让人感到有些新奇的事情。可是,学生对宇宙的认识,多源于书籍、网络或者电视节目。他们没有条件去真正观察,也从未去寻找过那太阳系究竟在什么地方,他们对宇宙的认识只是停留在文本和幻想中。尝试利用校园局域网、信息技术以及网络资源,让学生合作走进神秘的网络宇宙空间开展网络探究活动,有利于解决宇宙单元的探究资源难以在课堂展现的客观困难。
二、“网络”探究学习需要信息技术辅助
我校是省级现代教育技术实验学校。高段年级的学生通过各阶段的信息技术学习,已经基本掌握了网络学习所需的常用技术,例如word处理、幻灯片制作、网页浏览搜索、信息下载处理等;有些学生还具备了网页制作的能力;学校具备了专用的信息技术教室与网络平台;教师具备了统一施教的控制系统和个人相关教学技能。另据调查统计,我校高年级学生家庭拥有计算机(网络连接)达95%以上。因此,从师生掌握的信息技术和网络探究学习所需的基础设备和网络环境为学科的整合教学创造了必备的条件。
例如:六年级“宇宙”单元《太阳系》一课教学,教师自制《星星天文网》网站作为网络资源库,以计算机教室作为科学网络探究实验室,让学生通过《星星天文网》网站探究太阳系中的各个“成员”的科学奥秘,同时让学生在感知和获取大量太阳系信息的基础上,完成对太阳系粗浅的解释,建构最简单的关于太阳系的模型,从中实践探索信息技术和科学整合教学的有效途径与策略。
三、“整合”课程资源实现教学优势互补
1.信息技术为《太阳系》教学提供优越的资源环境。
对于太阳、水星、金星、地球和火星等星体的构造及科学知识,学生有浓厚的探究兴趣,但我们学生无法亲历探究,课堂中的模拟实验与真实情况也相去很远,往往只能用接受式学习方法。《太阳系》一课传统的教学方法就是让学生搜集现成信息并进行筛选、整理、吸收和消化,从而变为自己的知识库存。但这种方式所获取的信息不够系统,信息获取与更新的速度也比较慢。网络技术的成熟,Internet也走进了千家万户,互联网速度快、方便、信息更新速度快。网上有许多关于太阳系的网站,而且内容丰富,如果把学生引导到Internet上开展探究活动,利用互联网这个优越的学习资源环境,必将为科学探究带来辅助。同时,由于受课堂探究时间的限制,为了增强课堂教学的活动性和有效性,笔者采用点面结合的方式,把有关太阳系的信息资源相对集中起来,为学生建立一个太阳系模拟网站即《星星天文网》使天文方面的教学不再是教师口头说教或学生枯燥乏味的文本学习,让学生借助《星星天文网》网站对太阳系进行网络合作探究。学生在课堂上的学习活动只是天文学习的一部分,在课堂教学前后也要开展相关活动。例如,课前进行网站查阅主题研究的信息资料,制作信息查阅汇报幻灯片,课后制作太阳系模型等,这一类活动能够有效地激发和培养学生们学习天文的兴趣,解决探究的困惑,降低探究的难度,并能培养学生自主探究学习的意识和能力。   
 
2.信息技术为《太阳系》教学创新学生的学习方式。
(1)倡导个体学习,促进个性发展。
现代学习理论提倡学生的个别化学习,注重学生个性差异。信息技术的飞速发展,学生从传统的单通道接受学习转变为多渠道的主动探究和研究性学习。“网上课堂”中的同步教学和网络型课件中的留言簿和E-mail、chat聊天室为学生提供了与多人讨论、交流的场所,有利于学生潜能的开发、能力的发挥,也有助于合作精神和科学精神的养成。例如,在《星星天文网》网站中,教师通过师生计算机教学控制系统,进行网络同步教学;利用《星星天文网》网站,进行个体自主探究学习;利用E-mail、chat聊天室进行课外协同互动讨论、探究,延伸课堂教学的时间局限。
(2)丰富课程资源,拓展探究空间。
在传统的科学学习方式中,教材成为学生主要的、甚至是惟一的课程资源。网络作为重要的信息来源,将学生的学习置于广阔的资源背景之中,帮助他们不断扩展对周围世界科学现象的体验,自行自主探究,充分发挥他们的自主能动性,培养学生的科学素养。例如,《星星天文网》网站中的内容包括了“太阳王国”、“活力宇宙”、“星空奥秘”和“人与宇宙”四大板块,其中太阳王国包括太阳系概述、太阳、水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、矮行星、小天体和太阳系模型;活力宇宙包括宇宙概述、恒星系、恒星世界、星云星团、黑洞、类星体和天文观测;星空奥秘包括北极星、活动星图、星座模型、星空交流,同时还附带了学生资料下载区,为课堂内外的教学研究提供了探究资源的保障。
 
   (3)提供直观感知,增强探究兴趣。
信息技术通过图文、声像并茂的多媒体界面和丰富的教学信息,给学生学习科学提供更多的感官刺激,不仅使探究内容更加直观形象、有声有色,而且可提高学生探究的兴趣和积极性。例如,《星星天文网》网站中制作了供学生观察的模拟“流星”视频,学生可以在视频中感知流星划过天空一霎那的情境;提供学生动手操作的活动星图,学生可以根据不同的操作键,通过鼠标控制进行自主探究学习;教师也可统一控制操作教学,让师生身临其境的感知宇宙的奥秘,浓厚探究学习的兴趣。 
(4)创设合作环境,开展合作学习。
信息技术和科学整合,为学生自主选择合作伙伴提供了良好的技术基础和环境支持,创新了合作学习的方式。计算机网络环境大大扩充了合作的范围,减少了合作的非必要性精力支出。在《太阳系》一课的探究学习中,学生虽然是按自己的意愿提出问题,但也有一些学生提出的问题是相同的。一个人的力量是有限的,在教学中让选择相同问题的学生自主选择合作伙伴进入同一个聊天室进行合作学习。为了解决共同探究的问题,小组成员发挥各自的探究认知能力,相互争论、帮助与提示。学生对太阳系知识的深刻理解和领悟就在这种和伙伴合作沟通的过程中逐渐形成。同时,利用网络技术进行合作学习,既能尊重学生意愿,又能打破座位顺序分组,有利于发挥小组合作探究学习的团队作用。例如,在《太阳系》一课教学中,学生自主提出如下问题:哪些天体在围绕着太阳运转?围绕太阳运转的天体有哪些特点?它们之间是如何排列的?教师即可组织学生根据自己的问题寻找合作探究的伙伴,自主开展网络合作探究交流学习。在这个过程中,学生在对大量收集信息进行筛选的过程中,不仅对太阳系知识有了多层面的了解,而且还培养了学生获取、分析信息的能力。
3.信息技术为《太阳系》教学变革教师的教学模式。
基础教育改革与发展的核心主题是构建信息技术与学科教学整合教学模式。以“教”为中心的教学结构转变为“主导-主体”的教学结构。在这样的主题背景下,科学课教学中可以构建多种教学模式。从传统的教学模式发展到CAI阶段、CAL阶段,再到强调给学生为中心的信息技术与课程整合IITC阶段,这是教育改革的进步。例如:自主网络探究模式、模拟探索型模式、问题讨论型模式等。《太阳系》一课教学主要借用网络资源,采用问题探究型教学模式。具体可如下操作:
(1)创设教学情境,确定探究主题。
教师操作:播放课件,让学生从视觉、空间上对太阳系有充分的总体感知。这一环节需要发挥媒体视觉的独特功效,利用课件把学生“带到”宇宙太空,观察太阳系中的各种星体,感知太阳系中八大行星的图片以及太阳卫星、矮行星、小天体(包括小行星、流星、彗星等)图片
教师提问:你们已经知道哪些关于太阳系的知识?你是通过什么途径知道的呢?你们还想知道太阳系的哪些知识呢?从而明确整堂课的探究主题即课题《太阳系》。
意义:用课件把太阳系的整体概况展示给学生,创设教学情境,激发学生探究学习的兴趣。
(2)小组合作讨论,确定分支主题。
探究主题:太阳系的组成和特点是什么?
教师提示:认识事物应该有认知的次序问题,如从中心到四周或由远及近等;外部特征如形状、大小和距离等。
学生主题:太阳的形状大小和结构等。
学生操作:学生根据小组讨论,提炼出本节课小组合作探究的主题,由记录员和操作员在BBS“太阳系论坛”里发表本组的探究主题。
(3)网站搜索探究,解决探究问题。
教师提问:太阳系的整体结构、组成以及相关星体的特征是什么?如何合理的制作太阳系模型?
学生操作:通过《星星天文网》网站资源的搜索探究,找到了关于太阳及相关星体的结构与特征。例如,下图是关于描述太阳特征的网页片段。
意义:通过网络技术,有效扩大了学生的认知范围,培养了学生应用信息技术的能力。
 
(4)小组合作操作,交流展示成果。
教师提问:(课前用橡皮泥做好的太阳系模型展示给学生观察学习)你们如何用橡皮泥制作太阳系模型?
学生操作:通过《星星天文网》网站,查找制作模型的相关参考数据和网站提供的星体结构图,用橡皮泥捏成球表示八大行星,按照一定的顺序和比例,试着建立一个太阳系的模型。
意义:网络环境使学生不局限于书本,使学生有深层次的认知体验。
4. 信息技术为《太阳系》教学提供师生互动平台。
在《太阳系》一课教学中,学生通过《星星天文网》网站的自主与合作探究学习,不仅自主提出问题,解决问题,而且将自己搜索阅读到关于这一问题的文本、图形等进行重新加工,并写出探究报告。学生可以直接将探究报告在校园网上发布,也可以在课堂上展示;课后有兴趣的学生还可将课堂上学到的太阳系知识和网站搜索到的信息做成网页,在教师的指导下传到校园网上互动学习。将信息网络技术应用于教学,为太阳系知识的探究学习提供了教师与学生、学生与学生、师生与计算机之间的信息互动环境。学生既可以通过自己的主动探究,提高对太阳系这一神奇宇宙结构的认知和重新建构自己的知识结构,又可以及时将自己较为稚嫩的看法向更多的同学展示。在这个过程中培养了学生信息分析、处理的能力和思维的表达能力。
课程整合教学的根本目标不是将信息技术作为一种演示工具,而是希望把信息技术完美地融合到科学课程的教学过程中,从而改善科学学习环境,提高科学探究效率,促进学生科学素养的综合发展。在课程整合中,信息技术将成为学生一种终身受用的学习知识和技能的认知工具。科学教师应清楚信息技术存在的优势与不足,科学教学的要求以及应用课程整合的新理念,设法找到信息技术与科学教学整合的最佳切入点,辅助学生完成用其它方法无法实现的探究活动。

 
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