對于科學課程來說，由于它是融物理、化學、生物、自然地理為一體，與傳統(tǒng)的分科課程相比，在課程的功能、結構、內容、實施、評價和管理等各方面都有了重大的創(chuàng)新和突破。因此，我們在將信息技術與這門嶄新的課程整合的同時，更加側重于探討在現(xiàn)代信息技術環(huán)境下如何變革教師的教學方式和學生的學習方式。走過三年多課改的路程，我們在科學課程的教學實踐中，對上述問題進行了初步探討，并獲得了寶貴的第一手資料。
　　
　　一、基于探究的新的科學教學模式的建立
　　
　　探究是科學課程的核心概念，也是教材編寫、教學實施和教學評價的重點和難點。它立足于建構主義及主體教育的理論，以學生為主體，以學生主動探究科學問題的實踐活動為策略，使其理解并嘗試科學家研究自然規(guī)律所經歷的探究過程，并在其原有的基礎和水平上一層層地建構、累積新的知識，掌握科學研究的方法，體驗科學研究的酸甜苦辣。問題解決是貫穿這一過程的主線，而學生知識的主動構建則是最終的教學目標。
　　三年多來，我們在科學課程的實踐中，初步建立起一種“以主題或專題為主線，以任務帶問題、以分工來協(xié)作、以技術促研究、以收獲給評價，以活動貫穿始終”的新型教學模式。具體地說，這種探究型的教學模式包含如下的結構要素：
　　主題（專題）—任務—問題—假設—分工協(xié)作與驗證—技術運用—研究討論—收獲提交—評價（教師評價、自我評價、同伴評價）。
　　其中，初中階段在相對低層次的探究活動中，主題、任務、教師評價、活動組織這四項要素重在教師主導作用的體現(xiàn)；問題、假設、技術運用、分工協(xié)作與驗證、交流研討、成果提交和自我評價、同伴評價是學生進行探究性學習的重要環(huán)節(jié)，是學生主體作用的主要體現(xiàn)。
　　事實證明，這種新型科學探究教學模式的運作是卓有成效的，是我校科學課程對新課程理念所做的個性化的演繹和實踐，尤其是信息技術的運用，提供了強大的技術支持，成為科學探究學習模式中無可替代的角色。
　　
　　二、信息技術在科學探究教學模式三個層面上的運用
　　
　　隨著科學探究教學模式的實施，我們在尋求信息技術與學科教學整合的過程中，對信息技術在教學中的功能的認識逐漸深化，在具體教學實踐中，走過了依次遞進的三個階段。
　　
　　1．信息技術在媒體層面上的運用
　　這是基于“輔助”的理念，將信息技術作為教學的手段、方法來幫助教師解決教學中的問題。在這個層面上，信息技術扮演的是媒體角色，發(fā)揮的是媒體功能，體現(xiàn)的是媒體特征。它與傳統(tǒng)的教學掛圖、模型、標本等并無本質的區(qū)別，并不引起真正意義上的教材、教學內容、教學模式、學習方式的改變。此時的信息技術仍然掌握在教師手中，是以教師為主體的課堂運用。我們用圖1來表明它在教學中的運用。
　　
　　比如，在《脊椎動物》一課中，我充分利用多媒體的視聽效果和一些素材性課程資源，將動物的大量信息、各種難得一見的珍貴鏡頭鮮活地展現(xiàn)在課堂，如：鯽魚的慢鏡頭的呼吸、蜥蜴的產卵與孵化、家鴿的飛翔、鴨嘴獸的活動、大熊貓在野外的生活情景等等，幫助學生對枯燥知識的理解與記憶，讓活生生的脊椎動物在大家面前進化！如果沒有了信息技術，這堂課的教學效果就要遜色得多了。
　　今天，我們的探究性教學除了擁有廣為傳誦的《探知學堂》、《科學探頭》外，還有師生自建的專題學習網站如《校園植物網》、《水資源網》、《綠色網站》等，有校園網上的師生交流平臺作為教學的補充，更兼有其他的一些大平臺或小課件。
　　運用信息技術的媒體功能，我們在課堂教學中做到了化抽象為具體、化復雜為簡單、化靜態(tài)為動態(tài)、化無形為有形、化無聲為有聲，大大加快了課堂節(jié)奏，降低了學生的學習難度，縮短了學生的認知過程，其教學效果是“一支粉筆、一本書、一塊黑板、一張嘴”的傳統(tǒng)授課方式所無法比擬的。
　　
　　2．信息技術在工具層面上的運用
　　這是基于“整合”的理念，將信息技術像顯微鏡、望遠鏡等教學工具一樣作為教學的有機組成部分，它扮演的是學習、研究工具的角色，發(fā)揮著新型探索工具的作用。信息技術在“整合”層次上應用的重要特征，就是引發(fā)教學方式的變革，在教師的引導、輔助和支持下，學生們嫻熟地將信息技術變成了問題解決的策略工具、效能工具和研發(fā)工具，信息技術掌握在學生的手中，是以學生為主體的課堂探究。我們以圖2來表明它在教學中的運用。
　　
　　在學習《聲音的特征》時，教師這樣開場：“常言說，‘雁過留聲’，對于今天的我們當然可以用錄音設備將某一聲音錄下來并隨時欣賞。你能用眼睛‘看’一下你所聽到的聲音嗎？”隨后，教師讓各小組學生自己用科學探頭收集電子琴不同鍵的聲音，輸入到電腦中，引導學生觀察分析波形，逐步建立周期、頻率、音調、振幅、響度、音色等一系列描述聲音的概念。學生為能親手“抓”住自己的聲音而興致勃勃……
　　我們一直陶醉在多媒體的強大模擬功能上，總認為它能化抽象為具體，但對七年級的學生來說，無論我們在課件中放多少種聲音，他們都覺得抽象。科學探頭的靈敏度極高，信息收集和處理的能力很強，可以將事物發(fā)生和變化的瞬時信息輸入到電腦中。本例中就是讓學生先用相應探頭“抓住”不同聲音，再用眼睛“看”聲音，最后用頭腦分析聲音，為學生搭好思維的腳手架。
　　有時，學生自己運用工具平臺的創(chuàng)造性思維就連教師都始料未及。
　　在《宇宙的演化》一課中，教師帶上教參力薦的氣球，帶領學生模擬“大爆炸理論”。先在氣球上標三個點，代表三個星球，讓學生吹氣球并觀察球上三個點的運動情況。教師認為如此學生便可以理解哈維的“星系運動特點”，可學生卻對“離我們越遠的星系運動速度越快”無法理解。此時，有一個學生自己打開電腦中的《幾何畫板》，創(chuàng)建了一個小圓，依次標上A、B、C三個點，連結AB和AC，并度量線段AB和AC的長度，將圓擴大時，兩線段同時變長，但在相同的時間里變長的長度不相等……全班豁然開朗。
　　《幾何畫板》一般用在數學上，但在本例中，學生卻用來模擬天體運動并且是動態(tài)展示其過程和原理。可見，只要用得合理，教學平臺是沒有學科界線的。
　　更多的時候，我們是隨時隨地地利用網絡來尋找我們所需要的資料。
　　一次，學化學的李老師正在上科學《生物對環(huán)境的適應》內容，做了充分準備的他正向學生展示精美的圖片：北極狐、枯葉蝶、黃蜂……突然，班上一名學生舉手了：“老師，有一種無毒蛇也有鮮艷的斑紋，它是警戒色還是擬態(tài)？”猶如平靜的湖面投入了一粒石子。同學們七嘴八舌地議論不休，李老師有點拿不準。學生們也看出老師不知道，于是，師生一起將電腦切換到上網，在搜索欄中輸入“警戒色、擬態(tài)、無毒蛇”，回車……
　　在今天的科學課堂上，我們特別強調和注重信息技術在這個層面上的運用，正是信息技術在這個層面上的運用使得我們成功地實現(xiàn)了科學課堂的自由探尋，學生們的信息量之大，涉獵之廣泛，思維之變通、求異、創(chuàng)新是在傳統(tǒng)教學體制下不可想象的。
　　
　　3．信息技術在環(huán)境資源層面上的運用
　　這是在更高的層次上實現(xiàn)計算機的人工智能化。這時的信息技術已作為構建自主探究學習環(huán)境的要素來支持教學，它扮演著學習資源的角色，這也正是我們目前正在探索的發(fā)展目標。我們將充分利用信息技術來創(chuàng)建新型的以學習者為中心的學習生態(tài)環(huán)境，讓學生真正獲得學習的自由，為他們提供可以自由探索、嘗試和創(chuàng)造的條件，真正促使教學從傳統(tǒng)的教師中心模式向學生中心模式轉變。到那時，一個學生雖然只面對一臺計算機，背后卻有無數的專家和海量的信息資源的支持，使得探究式的教與學在信息資源的海洋里更加游刃有余。
　　
　　
　　4．三個層面之間的相互關系
　　信息技術在科學探究教學模式三個層面上的運用，并不是彼此對立、水火不容的，而是相輔相成、相得益彰的。信息技術在媒體層面上的運用是它和課程整合的最低層次，現(xiàn)在，大多數中小學的課堂仍采用這種方式；信息技術在工具層面上的運用會引發(fā)傳統(tǒng)教學方式的根本變革，是目前許多學校正在積極探討的課題；信息技術在環(huán)境資源層面上的運用代表著信息技術和課程整合未來的發(fā)展方向。即使到了第三階段，我們仍然不會也不能說前兩個層面的運用已經失去了意義。
　　
　　三、我們的體會和思考
　　
　　探究是科學課程最重要的概念，“信息技術”是解決信息時代教育問題的最重要的技術，兩者的強強聯(lián)手，必然會對傳統(tǒng)的教育教學模式產生深刻的變革和深遠的影響。
　　我國傳統(tǒng)的教學結構是在行為主義教學理論和學習理論指導下，以教師為中心的灌輸式教學?？茖W探究教學模式的建立，就是我們所創(chuàng)設的一種新型教學結構，旨在充分發(fā)揮學生在學習過程中的主動性、積極性和創(chuàng)造性，使學生在學習過程中真正成為信息加工的主體和知識意義的主動構建者，而不是外部刺激的被動接受者和知識灌輸的對象。教師真正成為課堂教學的組織者和指導者。
　　要實現(xiàn)這種教學模式的成功運作，決然離不開信息技術的作用，因為信息技術為該模式的創(chuàng)建提供了最理想的教學環(huán)境。兩者的有機整合，使各種教學資源、各個教學要素和教學環(huán)節(jié)，經過整理、組合、互相融合，在整體優(yōu)化的基礎上產生聚集效應，從而促進教學方式的根本變革，也就是促進以教師為中心的教學結構和教學模式的變革，達到培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和實踐能力的目標。
　　在以網絡和多媒體為基礎的信息化環(huán)境中實施科學課程的探究式教學，要求教師要對課程教學內容進行信息化處理后成為學習者的學習資源，并提供給學習者共享學習，而不僅僅是教師手中的媒體工具；還要利用其信息加工工具，利用文字處理、圖像處理、信息集成的數字化工具，對課程知識進行重組、創(chuàng)作，使信息技術與課程整合不僅只是向學生傳授知識，讓學生獲得知識，而且能夠使學生進行知識的重構和創(chuàng)造。
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