基于跨學(xué)科概念的信息技術(shù)與科學(xué)教學(xué)融合

【摘要】在初中科學(xué)教學(xué)中有較多的學(xué)習(xí)活動(dòng)涉及信息技術(shù)與科學(xué)教學(xué)的融合，二者融合的實(shí)質(zhì)是要讓學(xué)生學(xué)會(huì)進(jìn)行科學(xué)知識(shí)的數(shù)字化學(xué)習(xí)。本文通過(guò)對(duì)初中科學(xué)數(shù)字化學(xué)習(xí)及其意義的介紹，結(jié)合實(shí)際教學(xué)案例，對(duì)數(shù)字化學(xué)習(xí)與科學(xué)教學(xué)提出了新的展望?！娟P(guān)鍵詞】新課標(biāo)；跨學(xué)科；信息技術(shù)；科學(xué)教學(xué)；數(shù)字化學(xué)習(xí)科學(xué)課程設(shè)置的13個(gè)學(xué)科核心概念，是科學(xué)課程的核心內(nèi)容，學(xué)生通過(guò)對(duì)核心內(nèi)容的學(xué)習(xí)，理解物質(zhì)和能量、結(jié)構(gòu)和功能、系統(tǒng)和模型、穩(wěn)定與變化4個(gè)跨學(xué)科概念。在初中科學(xué)教學(xué)中有較多的學(xué)習(xí)活動(dòng)涉及信息技術(shù)與科學(xué)教學(xué)的融合，切實(shí)將信息技術(shù)融合在學(xué)生的各類活動(dòng)中，是讓學(xué)生掌握核心概念的一個(gè)重要手段。《基礎(chǔ)教育課程改革綱要（試行）》提出：“大力推進(jìn)信息技術(shù)在教學(xué)過(guò)程中的普遍應(yīng)用，促進(jìn)信息技術(shù)與學(xué)科課程的整合，逐步實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)方式、學(xué)生的學(xué)習(xí)方式、教師的教學(xué)方式的變革，充分發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，為學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展提供豐富多彩的教育環(huán)境和有利的學(xué)習(xí)工具?！笨梢?jiàn)，實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)和學(xué)科課程的整合已成為基礎(chǔ)教育課程改革的焦點(diǎn)之一。信息技術(shù)與中學(xué)科學(xué)課程的整合是指將信息技術(shù)與科學(xué)課程的教與學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，融為一體的理念。其主要目的是利用信息技術(shù)，提高科學(xué)課程教與學(xué)的效率，優(yōu)化教與學(xué)的過(guò)程，提高科學(xué)教學(xué)的效果，最終實(shí)現(xiàn)提高學(xué)習(xí)者科學(xué)素養(yǎng)的目標(biāo)[1]。由此可見(jiàn)，信息技術(shù)與中學(xué)科學(xué)課程的整合實(shí)質(zhì)上就是一種基于信息技術(shù)的科學(xué)課程二次開(kāi)發(fā)的理論和實(shí)踐，它通過(guò)信息技術(shù)與科學(xué)課程的互動(dòng)性雙向整合，促進(jìn)師生合作教學(xué)方式的實(shí)現(xiàn)，建構(gòu)起整合型的信息化課程形態(tài)，進(jìn)而使信息技術(shù)與學(xué)習(xí)者整合成為有機(jī)的連續(xù)體和統(tǒng)一體。數(shù)字化學(xué)習(xí)的要義信息技術(shù)與課程整合，其實(shí)質(zhì)是要讓學(xué)生學(xué)會(huì)進(jìn)行數(shù)字化學(xué)習(xí)，包括三個(gè)基本點(diǎn)。首先，課程學(xué)習(xí)活動(dòng)是在數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境中實(shí)施的。即教與學(xué)的活動(dòng)要在數(shù)字化環(huán)境中進(jìn)行，包括計(jì)算機(jī)、多媒體教室、校園網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)等，教與學(xué)活動(dòng)包括在網(wǎng)上實(shí)施講授、演示、自主學(xué)習(xí)、討論學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)、虛擬實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)作實(shí)踐等環(huán)節(jié)。其次，課程學(xué)習(xí)內(nèi)容經(jīng)過(guò)數(shù)字化處理并成為學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)資源。包括三層意思：通過(guò)教師開(kāi)發(fā)和學(xué)生創(chuàng)作，把課程學(xué)習(xí)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為數(shù)字化的學(xué)習(xí)資源，并提供給學(xué)習(xí)者共享；充分利用互聯(lián)網(wǎng)共享的數(shù)字化資源作為課程教學(xué)的素材資源；將數(shù)字化資源與課程內(nèi)容融合在一起直接作為學(xué)習(xí)內(nèi)容，供學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)、評(píng)議、分析和討論。第三，課程學(xué)習(xí)知識(shí)是經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)者利用信息工具進(jìn)行重構(gòu)和創(chuàng)造的知識(shí)。利用文字處理、圖像處理、信息集成等工具，學(xué)生對(duì)課程學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行重組、創(chuàng)作，課程學(xué)習(xí)不僅能夠讓學(xué)生獲得知識(shí)，而且能夠幫助學(xué)生建構(gòu)知識(shí)。以數(shù)字化學(xué)習(xí)為核心的信息技術(shù)與學(xué)科課程的整合，不同于傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式，具有如下鮮明的特點(diǎn)：（1）學(xué)習(xí)是以學(xué)生為中心的、個(gè)性化的，能滿足個(gè)體需要[2]；（2）學(xué)習(xí)是以問(wèn)題或主題為中心的；（3）學(xué)習(xí)過(guò)程是進(jìn)行信息交流的，學(xué)習(xí)者之間是協(xié)作的、合作的；（4）學(xué)習(xí)具有創(chuàng)造性和再生性；（5）學(xué)習(xí)是可以隨時(shí)隨地進(jìn)行的。數(shù)字化學(xué)習(xí)的價(jià)值數(shù)字化學(xué)習(xí)改變了學(xué)習(xí)的時(shí)空觀念[3]。數(shù)字化學(xué)習(xí)資源的全球共享，虛擬課堂、虛擬學(xué)校的出現(xiàn)，現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育的興起，使學(xué)習(xí)不局限在學(xué)校、家庭中，人們可以隨時(shí)隨地通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入虛擬學(xué)校學(xué)習(xí)。信息時(shí)代，個(gè)體的學(xué)習(xí)將是終身的。個(gè)體的終身學(xué)習(xí)是指學(xué)習(xí)者根據(jù)社會(huì)和工作的需求，確定繼續(xù)學(xué)習(xí)的目標(biāo)，并有意識(shí)地自我計(jì)劃、自我管理、自主努力，通過(guò)多種途徑實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)的過(guò)程。同時(shí)，數(shù)字化學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)者具有良好的信息素養(yǎng)。只有學(xué)生具備良好的信息素養(yǎng)，才能夠理解信息帶來(lái)的知識(shí)，并形成自己的觀點(diǎn)和知識(shí)結(jié)構(gòu)。信息素養(yǎng)也是終身學(xué)習(xí)者具有的主要特征，它包含三個(gè)基本點(diǎn)：信息技術(shù)基本知識(shí)和應(yīng)用技能，指利用信息技術(shù)進(jìn)行信息獲取、加工處理以及呈現(xiàn)交流的技能；對(duì)信息內(nèi)容的分析、批判與理解能力，即對(duì)信息的檢索策略，對(duì)所要利用的信息源、所獲得的信息內(nèi)容都能進(jìn)行逐一評(píng)估，在接受信息之前，會(huì)認(rèn)真思考信息的有效性、信息陳述的準(zhǔn)確性，識(shí)別信息推理中的邏輯矛盾或謬誤，確定論點(diǎn)的充分性；能根據(jù)社會(huì)需求，整合信息、創(chuàng)造信息以及利用信息，融入信息社會(huì)的態(tài)度和能力，指信息使用者要具有強(qiáng)烈的社會(huì)責(zé)任心、具有與他人良好合作共事的精神，把信息的整合和創(chuàng)造力作為推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步的力量。由于初中科學(xué)課程本身是在不斷發(fā)展的，為此，在實(shí)施信息技術(shù)與中學(xué)科學(xué)課程整合的過(guò)程中應(yīng)注意以下兩個(gè)問(wèn)題。第一，通過(guò)有效的整合能實(shí)現(xiàn)多重教學(xué)目標(biāo)。學(xué)生能進(jìn)一步學(xué)習(xí)和掌握信息技術(shù)，深化信息科學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)；學(xué)生通過(guò)運(yùn)用信息技術(shù)能更好地學(xué)習(xí)科學(xué)課程；學(xué)生可以逐步領(lǐng)會(huì)整合的思想。第二，選擇合適的內(nèi)容使信息技術(shù)與科學(xué)課程有機(jī)地整合?？茖W(xué)課程具有豐富的內(nèi)容，然而并不是所有的內(nèi)容都適合與信息技術(shù)整合，只有選擇那些具有豐富的網(wǎng)絡(luò)資源、具有一定的開(kāi)放性、適合與信息技術(shù)整合的內(nèi)容才可以進(jìn)行，教師需要對(duì)整個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行系統(tǒng)性轉(zhuǎn)變，提供社會(huì)背景下的探究學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。案例描述與評(píng)析在學(xué)習(xí)“觀察生物”最后一課“生物的適應(yīng)性和多樣性”時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)于地球上的生物，特別是對(duì)瀕臨滅絕的動(dòng)植物，探究欲望十分強(qiáng)烈，教材上的內(nèi)容已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足學(xué)生的需求。于是，教師充分運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境的優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)出了以“保護(hù)生物的多樣性”為主題的數(shù)字化學(xué)習(xí)活動(dòng)。整個(gè)教室有60臺(tái)計(jì)算機(jī)，通過(guò)局域網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)相連，學(xué)生每人一臺(tái)計(jì)算機(jī)。教師的主機(jī)裝有“學(xué)生學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)”，可以同時(shí)查看16臺(tái)學(xué)生機(jī)的操作情況。從根本上解決了多媒體教學(xué)中教師壟斷計(jì)算機(jī)的做法，為充分發(fā)揮其交互性的特點(diǎn)提供了條件，計(jì)算機(jī)不再是教師授課的工具，而像筆、紙、書(shū)本一樣，成了學(xué)生學(xué)習(xí)的工具。在課前通過(guò)教師開(kāi)發(fā)和學(xué)生創(chuàng)作，創(chuàng)建一個(gè)“生物多樣性”專題學(xué)習(xí)網(wǎng)站，主要由三塊內(nèi)容組成：教師頁(yè)（教學(xué)單元計(jì)劃或教案）、學(xué)生頁(yè)（學(xué)生活動(dòng)指導(dǎo)）、交流會(huì)話。網(wǎng)絡(luò)資源主要依托自己創(chuàng)辦的專題網(wǎng)站“生物樂(lè)園”。上課開(kāi)始，教師坐在計(jì)算機(jī)前，發(fā)出計(jì)算機(jī)同步命令，學(xué)生的計(jì)算機(jī)上出現(xiàn)了一個(gè)保護(hù)生物多樣性的網(wǎng)站主頁(yè)，教師的鼠標(biāo)指向引言，利用錄像播放創(chuàng)設(shè)一個(gè)生動(dòng)真實(shí)的情境，引起學(xué)生的興趣，伴隨著教師的旁白：“面對(duì)這樣嚴(yán)峻的現(xiàn)實(shí)，我們能做些什么呢？”緊接著教師的鼠標(biāo)指向任務(wù)欄，通過(guò)虛擬的情景——環(huán)保局委任，進(jìn)行角色扮演。教師趣味性地提出了本課探究的問(wèn)題，當(dāng)師生共同看完任務(wù)后，讓學(xué)生選擇自己扮演的角色，自由組合小組。教師取消計(jì)算機(jī)同步命令，指導(dǎo)學(xué)生討論他們的角色，研究主題，創(chuàng)建陳述報(bào)告。學(xué)生在網(wǎng)上及圖書(shū)館等自主學(xué)習(xí)、協(xié)作探究、小組交流、互相幫助，從而意義建構(gòu)，獲取知識(shí)。3～4天后，在多媒體網(wǎng)絡(luò)教室，各小組代表作項(xiàng)目的口頭陳述，并在作品展示區(qū)展示各小組的研究成果，其他小組的學(xué)生應(yīng)用“保護(hù)生物多樣性計(jì)劃”的評(píng)價(jià)量表進(jìn)行評(píng)價(jià)，同時(shí)在交流會(huì)話區(qū)發(fā)表評(píng)論和建議。這是一個(gè)讓學(xué)生進(jìn)行數(shù)字化學(xué)習(xí)的主題探究活動(dòng)。教師通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)布課程信息和課程標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)作向全班學(xué)生發(fā)送教學(xué)設(shè)計(jì)方案、前幾屆學(xué)生的作品和電子演示文稿等，利用多媒體技術(shù)充分表達(dá)教學(xué)意圖，并指導(dǎo)學(xué)生通過(guò)網(wǎng)上搜索資源等方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性；學(xué)生可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)查詢所需的信息，可以應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)作資源并向教師和同學(xué)發(fā)布自己的作品，還可以通過(guò)e-mail或BBS等方式和老師、同學(xué)開(kāi)展網(wǎng)上的協(xié)作學(xué)習(xí)活動(dòng)，如專題討論等，教師和學(xué)生之間進(jìn)行多種方式的交流，如果是老師和學(xué)生無(wú)法解決的問(wèn)題，還可以通過(guò)e-mail向各地的專家請(qǐng)教，同時(shí)還可以利用網(wǎng)絡(luò)資源重構(gòu)教學(xué)資源等。在這個(gè)數(shù)字化學(xué)習(xí)活動(dòng)中，教師還運(yùn)用信息技術(shù)建立專題學(xué)習(xí)資源庫(kù)——“生物樂(lè)園”。由于網(wǎng)上有大量冗余或非真實(shí)的信息，教學(xué)效率將會(huì)大受影響，有些學(xué)生甚至可能會(huì)出現(xiàn)“迷航現(xiàn)象”。對(duì)此，開(kāi)發(fā)專題學(xué)習(xí)資源庫(kù)是一種有效的解決辦法，教師可以在互聯(lián)網(wǎng)上收集大量與教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容相關(guān)的信息資料（文字材料、圖片、動(dòng)畫(huà)、影像等），然后將收集到的資料加工整理，制作成許多相關(guān)的網(wǎng)頁(yè)，通過(guò)“節(jié)”與“鏈”的方式將信息資源組合成專題資源信息庫(kù)。專題學(xué)習(xí)資源庫(kù)除了具有專題性、綜合性、實(shí)踐性的特點(diǎn)外，還有開(kāi)放性的特點(diǎn)，學(xué)生本身也是專題學(xué)習(xí)資源庫(kù)的開(kāi)發(fā)者。此外，由于科學(xué)學(xué)科是一門綜合學(xué)科，涉及知識(shí)面很廣，互聯(lián)網(wǎng)中有關(guān)科學(xué)學(xué)科知識(shí)的各種網(wǎng)站也非常多，我們可以搜集這些有用的網(wǎng)站并進(jìn)行分類，對(duì)學(xué)有余力的學(xué)生，在主頁(yè)上還提供專業(yè)網(wǎng)站的超鏈接、搜索工具，讓他們直接上互聯(lián)網(wǎng)瀏覽更多的信息。學(xué)生在教學(xué)過(guò)程中隨時(shí)可以點(diǎn)擊進(jìn)入相關(guān)網(wǎng)站搜索信息資料。在數(shù)字化學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生從自己所扮演的角色出發(fā)，依據(jù)自己感興趣的問(wèn)題，在網(wǎng)絡(luò)上搜索資料、安排學(xué)習(xí)計(jì)劃、確定學(xué)習(xí)策略、解決問(wèn)題，根據(jù)自己的具體情況確定學(xué)習(xí)的進(jìn)程、學(xué)習(xí)的方式、選擇結(jié)果的表達(dá)方式等，真正發(fā)揮了學(xué)生學(xué)習(xí)的主體作用，把信息技術(shù)、信息資源、信息方法、人力資源和課程內(nèi)容有機(jī)結(jié)合，共同完成課程教學(xué)任務(wù)。這種新型的教學(xué)方式充分利用了信息技術(shù)的資源功能、信息技術(shù)的交互功能和信息技術(shù)的演示功能。在信息技術(shù)的幫助下，學(xué)生積極主動(dòng)地獲取科學(xué)知識(shí)、處理資料、交流信息，并以電腦作品的形式完成研究目標(biāo)，形成研究成果，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的意義建構(gòu)。從更完整意義的整合目標(biāo)價(jià)值觀看，這種整合方式也逐步體現(xiàn)了信息技術(shù)教育的目標(biāo)價(jià)值，在整合的環(huán)節(jié)中，培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)信息技術(shù)的興趣，及靈活地檢索信息、傳輸信息、處理信息和展示信息的能力，提高了學(xué)生的信息素養(yǎng)。同時(shí)，還培養(yǎng)學(xué)生敢于依據(jù)客觀事實(shí)提出自己的見(jiàn)解、善于與人交流、分享與協(xié)作的習(xí)慣，形成尊重別人勞動(dòng)成果的意識(shí)。通過(guò)學(xué)習(xí)成果的發(fā)布，展示表現(xiàn)自我的能力，發(fā)展解釋和評(píng)價(jià)能力，體驗(yàn)學(xué)習(xí)成功的喜悅；養(yǎng)成與自然和諧相處的生活態(tài)度，初步懂得實(shí)施可持續(xù)性發(fā)展戰(zhàn)略的意義。數(shù)字化學(xué)習(xí)的未來(lái)展望推進(jìn)中小學(xué)信息技術(shù)的應(yīng)用，是為了通過(guò)信息化的推進(jìn)，實(shí)現(xiàn)中國(guó)基礎(chǔ)教育的跨越式發(fā)展。教師要實(shí)現(xiàn)觀念的轉(zhuǎn)變，一是要把信息技術(shù)從學(xué)習(xí)對(duì)象轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)工具，要把信息化作為提高教育質(zhì)量的一個(gè)重要載體，信息技術(shù)的應(yīng)用要和日常的教育教學(xué)結(jié)合起來(lái)，真正把信息技術(shù)運(yùn)用到學(xué)習(xí)之中。二是要把信息技術(shù)作為輔助教學(xué)的手段轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)的方式，發(fā)揮信息技術(shù)在學(xué)生自主學(xué)習(xí)、主動(dòng)探究、合作交流等方面的優(yōu)勢(shì)。讓學(xué)生學(xué)會(huì)進(jìn)行數(shù)字化學(xué)習(xí)，這是信息技術(shù)與課程整合所追求的目標(biāo)。結(jié)

語(yǔ)新一輪基礎(chǔ)教育課程改革，突出強(qiáng)調(diào)信息技術(shù)與課程的整合，要把信息技術(shù)與課程改革有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，使新課程在一個(gè)比較高的水準(zhǔn)上推進(jìn)。只有實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與科學(xué)課程的整合，信息技術(shù)才不再僅僅是一種技術(shù)