《信息技術環境下中小學理科實驗教學方式和學習方式創新研究》課題研究方案

問題的提出

創新是一個民族進步的靈魂，是國家興旺的不竭動力，也是新世紀知識經濟時代的重要特征。

21世紀，知識經濟將成為經濟發展的主流和國家競爭力的核心，知識經濟所依賴的是知識生產、分配、使用，其核心的特征是知識創新，而知識的創新需要大量的創新人才。隨著計算機科學的發展，特別是多媒體技術和網絡技術的出現改變了社會各個領域運行和發展的模式，改變了社會成員的生存方式和學習方式，借助于信息技術，人們可以更多、更快、更準確地接受、析出、反饋信息，利用現代信息技術接受和吸收處理信息已成為社會發展對社會成員的基本要求。以多媒體網絡技術為核心的現代信息技術在教育中的應用與發展，教育信息化已成為教育進步的國際化潮流。實踐證明，教育信息化是發展中國家教育實現跨越式發展的科學模式。

我國非常重視教育信息化工作，以教育信息化促進教育現代化，相繼推出了一系列旨在深入推進教育信息化，深化教育改革的政策措施。尤其是第三次教育工作會議以后，全國上下掀起了一輪波瀾壯闊的教育信息化建設浪潮，在經費投入、建設規模、硬件建設等各個方面，都取得了實質性的進步。

2000年12月19日，教育部頒發的《關于中小學普及信息技術教育的通知》中提出：“從2001年開始用5-10年的時間，在中小學（包括中等職業技術學校）普及信息技術教育，以信息化帶動教育的現代化，努力實現我國基礎教育跨越式發展。”這一重要決定，昭示著教育信息時代的來臨。

2001年，教育部頒發的《基礎教育課程改革綱要（試行）》又指出：“大力推進信息技術在教學過程中的普遍應用，促進信息技術與學科課程的整合，逐步實現教學內容的呈現方式、學生的學習方式、教師的教學方式和師生互動方式的變革，充分發揮信息技術的優勢，為學生的學習和發展提供豐富多彩的教育環境和有力的學習工具。” 實踐表明信息技術與課程的整合是提高教育教學質量、培養創新人才的有效途徑。

我國信息技術教育雖已取得了長足的發展，但我們期待信息技術引發和帶動教育的跨越式發展卻沒有因為技術的普及而有多少令人滿意的現實。雖然，學校信息化技術設施、網絡化建設有了突破性發展，但有效的并不多。信息技術在我們不少的中小學的應用不是教師成了技術的“奴隸”，就是把它變成了學校領導的“政績”工程和學校“現代化”的擺設，而沒能滿足現代社會發展對教育和人才培養規格的需要。目前，應試教育的價值取向在很多學校和教師的心中仍舉足輕重，他們仍以系統知識的傳授與掌握作為教學指導思想，特別是在理科實驗教學中，傳統的以教師為中心的教學方式，強調記憶訓練，導致學生個性張揚不足，創新思維欠缺，實踐能力不強，綜合素質不高，群體分化嚴重等痼疾。

當前，國內外教育改革普遍認同的兩個觀點：一是教師事關重大；二是改革最終發生在課堂上。隨著信息時代的到來，教育的發展日新月異，新的知識成幾何積聚，“人才資源是第一資源”。為了適應信息時代對新一代公民教育的基本要求，提高教師教育技術能力與專業化素養，改革創新教育方法與教學方式，促進學校教育、教學信息化，大力推進素質教育，深化教育改革已成為當務之急。

開展學科課程信息化建設的理論與實踐研究，探討課程教學資源信息化、課程教學環境信息化、課程教學內容信息化、課程教學方式信息化和課程學習方式信息化的一般方法和規律，是信息技術環境下學科教學改革的一條主要途徑。如何利用教育信息平臺，并結合學校實際，把教與學的實踐、研究融為一體，創新課堂教學？如何有效運用信息技術帶來我們觀念和思路的創新，引發、促進基礎教育的大發展？在新的課程標準下，在理科學科課程教學中，如何開展好實驗教學與實踐教育，創新實驗教學；傳統的學生實驗如何向學生探究實驗的轉變；探究實驗教學的評價；探究實驗教學的作用、發展方向；影響探究實驗教學發展的因素；探究實驗教學的模式的發展和創新；探究實驗教學與創新教育的關系；學生的課外實驗探究活動的開展等等，這是當前亟需解決的問題。

基于以上理論與現實思考，我們選擇《信息技術環境下中小學理科實驗教學方式和學習方式創新研究》課題進行研究，期望在省總課題組的指導下，在新課改背景下，從現代信息教育理念出發，結合我市的實際情況，深入研究中小學理科師資培訓與教科研協調發展的方法，創新和構建教育信息化環境下與新課程相適應的理科實驗教學的教與學模式，以促進我市教師的教育技術能力的提高與專業發展，鑄造一支符合新課改理念和時代要求的教師隊伍。

我們進行此項研究，選題的意義在于如何有效利用信息技術、科學應用信息技術、健康使用信息技術整合教學，提高教學質量與效益，提高師生的信息素養與技術能力。期望通過我們的研究將信息技術與理科學科課程的有效整合來推進課程教學的改革，提高教師的教育技術能力與教師專業發展。并通過研究總結出新課改背景下，有效利用信息技術整合實驗教學的規律性的認識，提高理科教師對實驗教學的認識，促進教師教與技術能力與專業化素質的提高及進行創新性實驗教學的態度，積極認真地開展好以實驗教學為主的學生自主科學探究，實踐新的課程標準和教學理念，促進教師提高實驗教學的效果，促進學生的全面發展，省時高效地完成教學目標。

研究設計

1.概念界定

信息技術是指能夠支持信息的獲取、傳遞、加工、存儲和呈現的一類技術。應用在教育領域中的信息技術主要包括電子音像技術、衛星電視廣播技術、多媒體計算機技術、人工智能技術、網絡通信技術、仿真技術和虛擬現實技術等。

教學模式現代教學系統由教師、學生、教學內容和教學媒體等四個要素組成，通過相互聯系、相互作用形成一個有機的整體，具有穩定的結構形式。我們把它稱為“教學模式”。即：“教學模式是指在一定的教育思想、教學理論和學習理論指導下的、在某種環境中展開的教學活動進程的穩定結構形式。”

實驗教學實驗教學是在自然學科教學過程中根據研究的具體目的，利用教學儀器和相關設備、技術，人為地制造、控制或模擬自然現象，使某些現象及變化過程反復再現，使學生在不斷觀察、研究與動手實踐的同時，學習、探求科學知識，掌握方法、技能，訓練與提高其能力的一種教學形式、方法與手段，屬實踐性教學環節。實驗教學是中小學理科學科課程教學的重要組成部分，是中小學理科學科課程教學的重要內容和任務。是培養學生的觀察能力、動手實踐能力和創新思維能力、探索精神以及良好的學習方法的重要教學手段。實驗教學過程是理科教育培養目標得以實現的重要環節，也是變應試教育為素質教育，培養學生科學態度、提高學生科學素質是的重要途徑。本課題研究中的實驗教學指中小學理科課程（小學自然或科學、中學物理、化學、生物）教學中的實驗教學活動（包括課內外實驗教學活動）。

教學方式方式是“說話做事的方法和形式”。教學方式，是指導教學行為的方法和形式，指依據課程標準所采取的教學方法和教學組織形式。

“教學方法是教師為幫助學生學習達到教學目的所采用的教學形式、步驟和技術”。“教學組織形式是教學活動中教師與學生之間、學生與學生之間相互作用的組合方式”。本課題中所指的教學方式是教師教的方式和學生學的方式。

教學模式，是在一定的教育思想和理論指導下，為完成特定的教學目的和內容而建立起來的標準的、相對穩定的教學結構和活動程序。由此可以認為：教學模式是標準的、相對穩定的教學方式。

學習方式是“學生完成學習任務過程時基本的行為和認知取向，是學生在學習方法、學習習慣、學習意識、學習態度、學習品質方面的特征”

2.研究假設

在現代教育思想、課程理論的指導下，在信息技術文化滲透各個領域的大背景下，把信息技術載體中蘊涵的信息方法上升為思想理念，指導建立具有信息化特征的課程目標；把計算機及網絡支持的信息資源經過重組，替代固定化的課程內容，形成學科課程信息資源；把以計算機及網絡為核心的信息技術作為學生學習的對象和內容和促進學生自主學習的認知工具與情感激勵工具；以多媒體、超文本信息資源及有利于知識探究的計算機軟件一起構建成學生學習的情境、氛圍，將學生的課程學習活動置身在一個相對開放的具有豐富學習資源的環境中，使師生獲得各種體驗；把信息技術教育與學科課程的學習進行有機整合，通過獲取、分析、加工和利用信息的信息方法來錘煉學生的信息素養和學習能力，促進學生認知能力的發展；通過建構基于網絡環境的新型教學模式，促進學生學習方式的轉變，形成自主、合作、探究式學習，從而培養學生的合作意識、創新精神和實踐能力，促進學生的主體性發展和個性成長。并通過問題解決和探究過程來培養學生的創新精神和實踐能力，最終實現信息技術文化下的素質教育與創新教育。

3.研究框架

在新的課程標準下，如何有效利用信息技術開展好實驗教學，全面完成各個教學目標，培養學生的科學素質；實驗教學如何體現新的教育理念，實現常規的學生實驗向學生探究實驗的轉變是我們課題研究的重點。新的課程標準下的探究實驗教學模式的發展和創新研究是我們課題研究的難點。

形成總體設計→選準突破口→分項設計→仿真研究→完善總體設計→總體研究→組織評價→得出結論→重復研究與行動研究→形成特色。

理論依據

全面實施素質教育和基礎教育新課程改革要求教育以人的全面發展為目標，要求教育關注人的成長和發展，關注學生學習的過程和方法，以及伴隨這一過程而產生的積極情感體驗和正確的價值觀；要求教師在教學過程中與學生積極互動，共同發展，處理好傳授知識與培養能力的關系，注重培養學生的獨立性和自主性，引導學生質疑、調查、探究，在實踐中學習，促進學生在教師指導下主動地、富有個性地學習；要求改革傳統的課堂教學模式，突破學科中心，實現學生學習方式的根本變革。

皮亞杰認知發展觀認為，個體發展處決于個體與環境的相互作用，個體與環境的相互作用主要表現在同化和順應。同化就是把外界元素整合到一個正在形成或已經形成的結構中，即當有機體面對一個新的刺激情境時，如果主體能夠利用已有的圖式或認知結構把刺激整合到自己的認知結構中，這就是同化；而當有機體不能利用原有圖式接受和解釋它時，其認知結構由于刺激的影響而發生改變，這就是順應。個體就是通過同化和順應日益復雜的環境而達到與環境的平衡，個體也正是在平衡與不平衡的交替中不斷建構和完善其認知結構，實現認知發展。

維果斯基文化歷史發展理論認為人的高級心理機能是社會歷史的產物，受社會規律的制約，強調人類社會文化對人的心理發展的重要作用，以及社會交互作用對認知發展的重要性。認為人的思維與智力是在活動中發展起來的，是各種活動社會性相互作用不斷內化的結果。兒童的認知發展更多地依賴于周圍人們的幫助，兒童的知識、情感、態度、價值觀都是在與他人的交往中發展起來的，兒童發展的情況取決于他們的學習方式和內容。

建構主義學習理論強調：（1）學生是知識意義的主動者，教師只起幫助和促進作用；（2）強調“情景”對意義建構的重大作用；（3）強調協作學習對意義建構的關鍵作用；（4）強調對學習環境的設計，在學習環境中學生可以利用各種工具和信息資源來達到學習目的。即建構主義學習理論認為學習的實質是學習者主動建構內部心理表征的過程，這一過程不僅包括結構性知識的建構，而且包括大量的非結構性經驗背景的建構。人們生成對所知覺事物的意義，總是與他以前的經驗相結合，也即理解總是涉及學習者的認知過程及認知結構。學習過程同時包括兩個方面的建構：一方面對新信息的理解是通過運用已有經驗，并超越所提供的信息而建構成的，即表現為對新信息的意義的建構；另一方面又包含對原有經驗的改造和重組，即認知結構的豐富與完善。

理科學是以實驗為基礎的學科，理科實驗是使學生對所研究的理科問題獲得重要的感性認識的基本途徑，只有通過理科實驗才能使學生清晰認識理科概念和規律是在怎樣的基礎上建立起來的，從而加深對理科規律的理解和形成正確的觀點，增強他們分析問題的能力、實驗技能、動手能力和掌握研究探索理科問題的基本方法。通過實驗使學生“發現規律”培養思維能力，特別是創造性思維能力。現代教育技術學理論認為：現代信息技術的運用，能創設良好的教育情境，使師生產生情感共鳴，形成良好的情感基調，提高教學效率。有效應用信息技術整和實驗教學，在教學過程中把信息技術、信息資源和課程有機結合，構建有效的教學方式，進而促進教學的最優化。

教育技術知識是一種面向實踐的知識領域，教師結合已有的知識和教學實踐經驗，建構面向實踐的教育技術知識圖示和富有認知靈活性的教育技術技能，內化并為學生示范應用教育技術的社會責任。公平有效地應用教育技術，引導學生有效應用、健康使用、合法利用，規范行為，安全應用信息技術。

研究目標

1.總體目標

本課題的總體目標是：在信息技術教育與學科課程整合研究的基礎上，在實施信息技術環境下的創新性教學過程中，從理論和實踐層面探討學科課程和常態課堂信息化的方法和規律，探索、構建、創新理科實驗教與學的模式，提高課堂教學質量，實現課程教學的根本變革，促進基礎教育改革發展。

2.具體目標

(1) 培養教師有效運用信息技術整合實驗教學，促進教師教育技術能力提高和專業化發展；(2) 探討信息技術環境下，實施實驗教學的教學方式與學習方式的創新；(3) 探討多媒體計算機技術和網絡技術在中小學理科課程教學中應用的方法和規律，促進教師教學方式和學生學習方式的根本變革；(4) 建構信息技術環境下，理科實驗教學創新性教與學的模式群；(5) 建構信息技術環境下，理科實驗教學評價體系。形成具有信息化特征的、符合信息時代發展要求的課程目標體系和課程評價體系。

研究內容

本課題研究的主要內容可概括為理論研究和實踐探索兩個方面，以期從兩個維度比較全面、系統地研究新課程實施中理科實驗教學方式的存在形態、操作問題，從而總結提升出較適宜采用的若干種教學方式，并應用于課堂教學實踐；再使用研制出的新課程課堂教學評價標準衡量這些教學方式的有效性。

1.理論研究方面

國內外有關教學理論的文獻研究可以說，教學方式的研究是一個既具有傳統意義，又具有新鮮活力的課題。國內外教育學、教學論、教育心理學中有多種對教學方式的闡述，新課程實施要求教學方式的多樣化、適宜性必須建立在傳統課程的基礎上，建立在對學科教學過程深刻理解和認識的基礎上。因此，這項研究的首要的是進行全面、深入的文獻研究，整理出多種教學方式的概念內涵、發展過程、操作形式及應用中的問題，收集大量翔實可資借鑒的理論研究資料和依據，作為本課題研究的參考和基礎之一。

建國以來基礎教育課程教材改革的回顧及展望研究新課程改革是一項承前啟后的工作，全面了解我國建國以來基礎教育課程改革的歷史與特點，正確地把握其發展趨勢，深刻地認識當前新課程改革的意義和價值，研究中小學理科課程改革的發展過程和特點，將其作為研究學科課堂改革和學科教學方式轉變的出發點，進而從更新的視角研究教學方式的問題。

新課程實施下中小學理科實驗教學評價的研究新課程實施需要相配套的課堂教學評價方案的支撐，教學方式的科學性、有效性也需要教學評價標準的衡量，因此，研究新課程背景下的中小學理科實驗教學課堂教學評價方案是本課題研究的內容之一。這套評價方案既要體現出新課程的理念，關注每個學生的全面發展，也要突出對教與學方式的關注；既要體現出過程性評價的激勵功能，也要對教學策略等方面有所波及；既要保證一定的統一性、可操作性，也要根據各學科教學特點有所側重。

構建新課程實施中教與學方式體系的研究教師講授式、合作學習方式、體驗學習方式、探究學習方式、信息技術與學科教學整合方式是當前中小學各學科課堂教學中最常見的幾種教學方式。課題研究在借鑒、研究、實踐的基礎上，總結出每種教學方式的教學策略體系，包括應用的指導思想、使用原則、操作指南等，幫助一線教師根據教學內容、學生情況選擇恰當的教學方式，實施高效的課堂教學。并在深入研究這幾種常用教學方式的同時，依據其各學科特點和具體目標進行細化，研究、創新具有各學科特色的實驗教學方式體系。

2.實踐探索方面

整合學科課程和學段，探討中小學理科實驗教學的共性問題本課題研究具有顯著的學科特色，研究理科課程不同學科的教學方式也是重要內容之一，所以分學科開展研究是其中重要的研究過程和方法。但理科課程都是以實驗為基礎的學科，它們之間很多問題是共性的，需要整合各學科進行分析和研究的，這是課題研究的基礎和出發點。課題研究將改變以分學科、分學段研究的傳統做法，整合學科課程和學段，整體探討理科實驗教學中的共性問題，形成研究成果，再進行各學科實驗教學的個性與特性研究。這是一個實踐操作層面的課題，是一種創新型教研模式的研究和探索。

以課例研究為載體，探索從理論到實踐、再到理論的教學研究模式這一研究內容也是實驗操作層面的課題。進行教學方式創新研究，采用什么研究方法可以更好地將理論與實踐有機地結合，正確引領廣大教師將新課程理念轉化為具體的教學行為，切實解決“理論”與“實踐”的“兩張皮”問題。課題研究特別提出了以行動研究法為主，以案例研究為載體，從理論到實踐、再從實踐到理論為主要研究方法和過程，突出行動研究的特色，教師既是案例的研究者，也是理論的實踐者，課題組研究人員與一線教師一起在理論指導下進行教學設計，再用理論檢驗教學效果，將實踐中的教學經驗提升成教學方式和教學策略，再指導其他教師的案例研究，以此為循環，分層次、分步驟推進課題研究。

3.研究的具體內容

信息技術環境下理科實驗教學教與學的理論與實踐研究；信息技術環境下師生教育技術能力與專業素質發展研究；信息技術環境下學科課程教學方式和學習方式創新研究；信息技術環境下，實驗教學的創新與設計性實驗，提高學生創新精神和實踐能力的研究；中小學學科課程評價信息化研究。

研究方法

根據課題研究的內容，本課題研究以行動研究法為主，輔之以比較研究法、文獻研究法、調查法、觀察法、個案研究法等研究方法。課題在研究方法上綜合多種研究方法，在教學方式的文獻研究的基礎上，根據理論的引領，采用行動研究法，在實踐中發現問題，尋找問題的原因與解決的方法，再回到理論中去，豐富、完善理論，以實現實踐與研究的動態結合與反饋，使每個教師成為“教學方式和學習方式創新”研究的行動者與探索者。

行動研究的定義由社會情境（教育情境）的參與者為提高對所從事的社會或教育實踐的理性認識，為加深對實踐活動及其依賴的背景的理解所進行的反思研究（《國際教育百科全書》）。

行動研究是一種有別于實證研究的研究范式，整個研究過程體現為一種螺旋式深入發展的過程，一般遵循計劃→行動→觀察→反思→新計劃幾個環節的循環。

行動研究法 指在自然、真實的教育環境中，教育實際工作者按照一定的操作程序，綜合運用多種研究方法與技術，以解決教育實際問題為首要目標的一種研究模式。它是本課題研究的主要方法，要求教師將行動和研究結合起來，篩選和研究教育教研中迫切需要解決的具體問題。并在教、學、研的實踐活動中探究教育信息化環境下的理科實驗教學的新思路、新模式，促進教師的專業化發展和學生學習的發展。

比較研究法從多學科多角度開展對國外情報資料的比較研究，把握國外小學科學教育的發展動態，借鑒已有的研究成果和經驗教訓，找到新的生長點，為課題研究深化提供思路和理論依據。

文獻資料法運用此法查閱整理相關課題研究應用資料，增加課題研究的理論依據。

調查問卷法運用問卷、訪談、觀察等方法，有目的地收集有關資料。

案例分析法在教育教研中，進一步加強反思，用現代教育理論總結經驗，形成規律。

強調以問題解決為中心的研究，提倡質的研究理念，對現象與結果之間的內在聯系作描述性、解釋性和建構性說明。[質的研究對研究結果的價值判斷（研究效度的確認）一般具有描述性、解釋性和建構性等特點，即研究者對研究現象和研究結果之間的內在聯系的說明是建立在研究者個體的經驗背景之下的，與研究者的價值取向相關，絕對客觀的“價值中立”在一項研究中是不存在的。]

研究步驟

本課題研究期為3年，2006年7-8月選題立項，至2009年9月完成研究任務。分3個階段進行。

準備階段2006年9月－2006年12月

選題論證，明確研究方向和研究思路。（1）確立《信息技術環境下教學方式與學習方式創新研究》選題，成立研究機構，完成課題申報立項工作；（2）依據課題，擬寫課題研究方案，組建課題組；（3）開展課題研究培訓，明確課題研究的目的和意義、明確課題研究的思路和方法。

實施階段2007年1月－2009年6月

全面落實研究方案，實施研究計劃，收集研究資料，進行階段檢查和階段評估，總結階段性成果。（1）召開課題組及各分子課題組成員會議，總結前段研究工作，擬定階段研究計劃，針對課題研究中存在的共性問題展開研討；（2）組織各種形式的交流研討活動，促進課題的深入研究；（3）組織進行課題研究中期評估，舉辦階段性研究成果評選，推廣課題階段性研究成果；（4）舉辦課題研究培訓班，重在課題研究成果的總結整理，提高課題研究的學術水平。

總結階段 2009年6月－2009年9月

形成研究報告和研究總結，整理研究成果，申請鑒定結題。（1）召開總課題組和各學科子課題組成員會議，討論部署后段課題研究工作；（2）組織各子課題結題，對各子課題研究成果進行鑒定；（3）收集整理總課題研究資料，準備總課題結題工作；（4）撰寫總課題研究報告，同時編輯課題研究報告及論文集；（5）申請總課題組專家對課題研究成果進行結題鑒定；（6）總結推廣。

課題的組織與管理

1.組建《信息技術環境下中小學理科實驗教學方式和學習方式創新研究》課題組：課題領導小組（略）；課題專家組（略）；課題研究組（略）。

2.本課題選擇岳陽市不同類型中小學為研究基地，以專家為骨干，由教研員、一線教師和縣市區教育技術中心（儀電站）管理人員組成研究隊伍。

3.堅持統一設計、宏觀指導、分工協作、成果共享的研究原則。以學科為單位組成協作組，每個學科以一所學校為中心，若干學校協作的方式完成本學科的研究任務。調動廣大中小學教師積極參與，做到既有分工又有協作，既有分析又有綜合，共同作好課題各階段的研究工作。

預期成果

《信息技術環境下實驗教學方式與學習方式創新研究》論文集；岳陽市中小學實驗教學現狀調查研究報告；課題研究報告；實驗教學方式與學習方式課堂教學優秀課例光盤。

經費預算及來源（略）