基于跨學科概念的信息技術與科學教學融合

張婕

【摘 要】在初中科學教學中有較多的學習活動涉及信息技術與科學教學的融合，二者融合的實質是要讓學生學會進行科學知識的數字化學習。本文通過對初中科學數字化學習及其意義的介紹，結合實際教學案例，對數字化學習與科學教學提出了新的展望。

【關鍵詞】新課標；跨學科；信息技術；科學教學；數字化學習

【中圖分類號】G434? ?【文獻標識碼】B

【論文編號】1671-7384（2023）08-078-03

科學課程設置的13個學科核心概念，是科學課程的核心內容，學生通過對核心內容的學習，理解物質和能量、結構和功能、系統和模型、穩定與變化4個跨學科概念。在初中科學教學中有較多的學習活動涉及信息技術與科學教學的融合，切實將信息技術融合在學生的各類活動中，是讓學生掌握核心概念的一個重要手段。《基礎教育課程改革綱要（試行）》提出：“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利的學習工具?！笨梢?，實現信息技術和學科課程的整合已成為基礎教育課程改革的焦點之一。

信息技術與中學科學課程的整合是指將信息技術與科學課程的教與學有機地結合起來，融為一體的理念。其主要目的是利用信息技術，提高科學課程教與學的效率，優化教與學的過程，提高科學教學的效果，最終實現提高學習者科學素養的目標[1]。由此可見，信息技術與中學科學課程的整合實質上就是一種基于信息技術的科學課程二次開發的理論和實踐，它通過信息技術與科學課程的互動性雙向整合，促進師生合作教學方式的實現，建構起整合型的信息化課程形態，進而使信息技術與學習者整合成為有機的連續體和統一體。

數字化學習的要義

信息技術與課程整合，其實質是要讓學生學會進行數字化學習，包括三個基本點。首先，課程學習活動是在數字化學習環境中實施的。即教與學的活動要在數字化環境中進行，包括計算機、多媒體教室、校園網和互聯網等，教與學活動包括在網上實施講授、演示、自主學習、討論學習、協作學習、虛擬實驗、創作實踐等環節。其次，課程學習內容經過數字化處理并成為學習者的學習資源。包括三層意思：通過教師開發和學生創作，把課程學習內容轉化為數字化的學習資源，并提供給學習者共享；充分利用互聯網共享的數字化資源作為課程教學的素材資源；將數字化資源與課程內容融合在一起直接作為學習內容，供學生進行學習、評議、分析和討論。第三，課程學習知識是經過學習者利用信息工具進行重構和創造的知識。利用文字處理、圖像處理、信息集成等工具，學生對課程學習內容進行重組、創作，課程學習不僅能夠讓學生獲得知識，而且能夠幫助學生建構知識。

以數字化學習為核心的信息技術與學科課程的整合，不同于傳統的學習方式，具有如下鮮明的特點：（1）學習是以學生為中心的、個性化的，能滿足個體需要[2]；（2）學習是以問題或主題為中心的；（3）學習過程是進行信息交流的，學習者之間是協作的、合作的；（4）學習具有創造性和再生性；（5）學習是可以隨時隨地進行的。

數字化學習的價值

數字化學習改變了學習的時空觀念[3]。數字化學習資源的全球共享，虛擬課堂、虛擬學校的出現，現代遠程教育的興起，使學習不局限在學校、家庭中，人們可以隨時隨地通過互聯網進入虛擬學校學習。信息時代，個體的學習將是終身的。個體的終身學習是指學習者根據社會和工作的需求，確定繼續學習的目標，并有意識地自我計劃、自我管理、自主努力，通過多種途徑實現學習目標的過程。

同時，數字化學習要求學習者具有良好的信息素養。只有學生具備良好的信息素養，才能夠理解信息帶來的知識，并形成自己的觀點和知識結構。信息素養也是終身學習者具有的主要特征，它包含三個基本點：信息技術基本知識和應用技能，指利用信息技術進行信息獲取、加工處理以及呈現交流的技能；對信息內容的分析、批判與理解能力，即對信息的檢索策略，對所要利用的信息源、所獲得的信息內容都能進行逐一評估，在接受信息之前，會認真思考信息的有效性、信息陳述的準確性，識別信息推理中的邏輯矛盾或謬誤，確定論點的充分性；能根據社會需求，整合信息、創造信息以及利用信息，融入信息社會的態度和能力，指信息使用者要具有強烈的社會責任心、具有與他人良好合作共事的精神，把信息的整合和創造力作為推動社會進步的力量。

由于初中科學課程本身是在不斷發展的，為此，在實施信息技術與中學科學課程整合的過程中應注意以下兩個問題。第一，通過有效的整合能實現多重教學目標。學生能進一步學習和掌握信息技術，深化信息科學知識的學習；學生通過運用信息技術能更好地學習科學課程；學生可以逐步領會整合的思想。第二，選擇合適的內容使信息技術與科學課程有機地整合?？茖W課程具有豐富的內容，然而并不是所有的內容都適合與信息技術整合，只有選擇那些具有豐富的網絡資源、具有一定的開放性、適合與信息技術整合的內容才可以進行，教師需要對整個教學設計進行系統性轉變，提供社會背景下的探究學習機會。

案例描述與評析

在學習“觀察生物”最后一課“生物的適應性和多樣性”時，我們發現學生對于地球上的生物，特別是對瀕臨滅絕的動植物，探究欲望十分強烈，教材上的內容已遠遠不能滿足學生的需求。于是，教師充分運用網絡教學環境的優勢，設計出了以“保護生物的多樣性”為主題的數字化學習活動。

整個教室有60臺計算機，通過局域網與互聯網相連，學生每人一臺計算機。教師的主機裝有“學生學習管理系統”，可以同時查看16臺學生機的操作情況。從根本上解決了多媒體教學中教師壟斷計算機的做法，為充分發揮其交互性的特點提供了條件，計算機不再是教師授課的工具，而像筆、紙、書本一樣，成了學生學習的工具。

在課前通過教師開發和學生創作，創建一個“生物多樣性”專題學習網站，主要由三塊內容組成：教師頁（教學單元計劃或教案）、學生頁（學生活動指導）、交流會話。網絡資源主要依托自己創辦的專題網站“生物樂園”。

上課開始，教師坐在計算機前，發出計算機同步命令，學生的計算機上出現了一個保護生物多樣性的網站主頁，教師的鼠標指向引言，利用錄像播放創設一個生動真實的情境，引起學生的興趣，伴隨著教師的旁白：“面對這樣嚴峻的現實，我們能做些什么呢？”緊接著教師的鼠標指向任務欄，通過虛擬的情景——環保局委任，進行角色扮演。教師趣味性地提出了本課探究的問題，當師生共同看完任務后，讓學生選擇自己扮演的角色，自由組合小組。教師取消計算機同步命令，指導學生討論他們的角色，研究主題，創建陳述報告。學生在網上及圖書館等自主學習、協作探究、小組交流、互相幫助，從而意義建構，獲取知識。3～4天后，在多媒體網絡教室，各小組代表作項目的口頭陳述，并在作品展示區展示各小組的研究成果，其他小組的學生應用“保護生物多樣性計劃”的評價量表進行評價，同時在交流會話區發表評論和建議。

這是一個讓學生進行數字化學習的主題探究活動。教師通過網絡發布課程信息和課程標準，通過網絡創作向全班學生發送教學設計方案、前幾屆學生的作品和電子演示文稿等，利用多媒體技術充分表達教學意圖，并指導學生通過網上搜索資源等方式進行學習，充分發揮學生的學習積極性；學生可以通過網絡查詢所需的信息，可以應用網絡創作資源并向教師和同學發布自己的作品，還可以通過e-mail或BBS等方式和老師、同學開展網上的協作學習活動，如專題討論等，教師和學生之間進行多種方式的交流，如果是老師和學生無法解決的問題，還可以通過e-mail向各地的專家請教，同時還可以利用網絡資源重構教學資源等。

在這個數字化學習活動中，教師還運用信息技術建立專題學習資源庫——“生物樂園”。由于網上有大量冗余或非真實的信息，教學效率將會大受影響，有些學生甚至可能會出現“迷航現象”。對此，開發專題學習資源庫是一種有效的解決辦法，教師可以在互聯網上收集大量與教學目標、內容相關的信息資料（文字材料、圖片、動畫、影像等），然后將收集到的資料加工整理，制作成許多相關的網頁，通過“節”與“鏈”的方式將信息資源組合成專題資源信息庫。專題學習資源庫除了具有專題性、綜合性、實踐性的特點外，還有開放性的特點，學生本身也是專題學習資源庫的開發者。此外，由于科學學科是一門綜合學科，涉及知識面很廣，互聯網中有關科學學科知識的各種網站也非常多，我們可以搜集這些有用的網站并進行分類，對學有余力的學生，在主頁上還提供專業網站的超鏈接、搜索工具，讓他們直接上互聯網瀏覽更多的信息。學生在教學過程中隨時可以點擊進入相關網站搜索信息資料。

在數字化學習過程中，學生從自己所扮演的角色出發，依據自己感興趣的問題，在網絡上搜索資料、安排學習計劃、確定學習策略、解決問題，根據自己的具體情況確定學習的進程、學習的方式、選擇結果的表達方式等，真正發揮了學生學習的主體作用，把信息技術、信息資源、信息方法、人力資源和課程內容有機結合，共同完成課程教學任務。這種新型的教學方式充分利用了信息技術的資源功能、信息技術的交互功能和信息技術的演示功能。在信息技術的幫助下，學生積極主動地獲取科學知識、處理資料、交流信息，并以電腦作品的形式完成研究目標，形成研究成果，實現知識的意義建構。

從更完整意義的整合目標價值觀看，這種整合方式也逐步體現了信息技術教育的目標價值，在整合的環節中，培養了學生對信息技術的興趣，及靈活地檢索信息、傳輸信息、處理信息和展示信息的能力，提高了學生的信息素養。同時，還培養學生敢于依據客觀事實提出自己的見解、善于與人交流、分享與協作的習慣，形成尊重別人勞動成果的意識。通過學習成果的發布，展示表現自我的能力，發展解釋和評價能力，體驗學習成功的喜悅；養成與自然和諧相處的生活態度，初步懂得實施可持續性發展戰略的意義。

數字化學習的未來展望

推進中小學信息技術的應用，是為了通過信息化的推進，實現中國基礎教育的跨越式發展。教師要實現觀念的轉變，一是要把信息技術從學習對象轉變為學習工具，要把信息化作為提高教育質量的一個重要載體，信息技術的應用要和日常的教育教學結合起來，真正把信息技術運用到學習之中。二是要把信息技術作為輔助教學的手段轉變為學習的方式，發揮信息技術在學生自主學習、主動探究、合作交流等方面的優勢。讓學生學會進行數字化學習，這是信息技術與課程整合所追求的目標。

結? 語

新一輪基礎教育課程改革，突出強調信息技術與課程的整合，要把信息技術與課程改革有機地結合起來，使新課程在一個比較高的水準上推進。只有實現信息技術與科學課程的整合，信息技術才不再僅僅是一種技術手段，而是一種學習方式的根本變革。立足學生核心素養的發展，是新課標的實踐目的，初中科學課程培養學生的核心素養主要是指學生在學習科學課程中，逐步形成適應個人終身發展和社會發展所需要的正確價值觀、必備品格和關鍵能力，信息技術的快速發展是這個社會發展的主要潮流，在科學課堂上培養學生的信息技術融合能力，對今后學生總體素養的提升有一定的促進作用，讓學生從不同的角度分析、思考問題，提出新穎、有價值的觀點和解決問題的方法，更是立足學生核心素養發展的重要體現。

參考文獻

柳曉松. 對初中信息技術教學中數字化學習資源應用的思考[J]. 百科論壇，2020（14）： 748.

梅雪艷，胡文斌. 在“數字化探究實驗室”中進行初中科學學科探究學習的研究[J]. 新課程（教師版），2011（6）： 100-101.

李克東. 數字化學習（上）——信息技術與課程整合的核心[J]. 電化教育研究，2001（8）： 46-49.

編? ?輯：王曉波