信息技术与中学实验课程整合Word下载.docx
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无论是课堂实验还是家庭实验，都成为实验教学资源开发的重要组成部分。
从这一角度上讲，学生也是实验教学的一种资源。
但是目前中学实验课程中普遍存在的问题是，学生学习兴趣低下，知识面窄，发现问题、分析问题与解决问题，以及动手操作的能力下降，这已成为中学的实验教学迫在眉睫需要解决的问题。
开展信息技术与实验教学整合的实践与研究，就是要解决这些问题，寻求现实的可操作性的途径和方案，促进技术优势转化为教学效益，推进信息技术在实验教学过程中的效用，因此信息技术与实验教学整合的实践与研究，具有重要的现实意义。
信息技术在实验教学中的应用主要是进行计算机辅助实验教学（CAI），即利用计算机接口技术、多媒体技术和虚拟仿真技术对实验进行数据采集、储存、处理和监控以及对实验进行模拟、重现的教学过程。
充分发挥信息技术的多种优势，与传统实物实验优势互补，化抽象为形象，提高实验的效果。
开展计算机辅助实验教学研究，可以解决传统实验教学模式中难以解决的一些问题，是实现实验教学最优化的一个重要途径。
信息技术应用于实验课程的教学，其作用不仅是改变传统的实验教学手段，更重要的是将信息化（数字化、多媒体化、智能化和网络化）的教学内容和方式融于实验学科课程教学的过程之中，实现新的更高的教育教学目标和更好的教学效果。
信息技术与课程整合将带来课程内容的不断革新，信息技术的高速发展，要求传统的课程必须适应信息化社会发展的要求，增加与信息技术相关的内容并要求各门课程都必须根据时代发展，革新原有课程内容。
信息技术与课程的整合将是课程内容革新的一个有利促进因素。
信息技术与实验整合，有利于规范实验的操作。
实验的基本操作是实验教学的重要内容。
学生只有掌握了规范的实验操作，才能保证安全地进行实验和得到准确的结果。
利用多媒体可通过视频信息为学生展示规范、严格的操作过程。
同时也可以模拟出错误操作后造成的不安全后果。
信息技术与实验整合，有利于突破性质实验中的疑难点，物质的性质实验在中学实验中占很大的比重，这些实验中有一部分却属于疑难实验，有的因为反应速度过快稍纵即逝，通过信息技术与实验的有效整合可以放大实验的过程引导学生从多角度进行观察。
这些经过信息技术整合后的模拟实验都是物质性质实验的有益补充。
信息技术与实验整合可以模拟放大微观过程，促进对基本概念和原理的理解。
有些实验的概念和原理比较抽象，这类实验在学生已感知实验事实的基础之上，很难形成理性认识。
要真正认识实验现象的本质和规律。
信息技术无疑在对促使学生对概念和原理的理解上有明显的优势。
通过计算机的模拟功能，用图像化的形式来显示微观运动的动态过程，为学生提供形象直观的感性材料。
信息技术引发的新的教学模式正在改变传统的教学观念，希望更多的学校参加到运用新教学模式的实验中来，为21世纪信息技术的挑战培养更多的人才．本文正是在新课程改革大背景下，探索信息技术与实验课程整合过程中一些所必须关注的问题。
教学实验信息化的根本目的是使广大教师和学生充分利用优秀教育信息资源进行教育教学改革，提高现代教育水平，实现培养创造性人才的目标。
信息技术与实验课程整合，包含着两个不同层面的内容，它既包含了信息技术与实验学科的整合，又包含了信息技术与具体实验教学的整台，整合的具体模式是我们探讨的重点问题。
1.信息技术与实验课程整合的模式探索
教学模式是指在一定的教育思想、教学理论和学习理论指导下，在某种教学环境和资源的支持下的教学活动中各要素之间稳定的关系和活动。
由局域网、计算机终端、计算机辅助教学系统及多媒体技术组成的计算机实验教室，正在受到越来越多的学校领导和教师的青睐．这种用信息技术装备起来的功能性实验教室，促成了一种新的教学模式的产生，并快速发展影响着新型教学模式的构建。
使课堂实验的“教”与“学”合二为一。
这是新型教学模式。
这是一种以学生为“主体”，教师为“主导”的新型教学方式。
在建构主义教学理念指导下，运用“学教并重”的教学设计理论，完成实验教学课堂设计的构建。
1.1网络技术支持下的小组协作实验学习模式探究
基于网络的协作学习是指利用计算机网络，由二名或多名学生针对同一学习内容彼此交流与合作，以达到对教学内容比较深刻理解与掌握的过程。
网络为学生提供了一个学习的空间（资源库、电子图书馆、虚拟大学）。
基于网络的协作学习是一种不受时间约束的学习，学生在学习过程中，随时都可以获得在线帮助和学习资源。
互联网使任何一个具备上网条件的学习者可以在任何地方、任意时间根据自己的实际情况有选择地学习，这突破了传统的学校教育的时空界限，使得学习、交流、合作在更广阔的空间进行。
在传统交往方式下，个体的人际交往往往局限于实际生活的狭小圈子内，难免受种种约束和限制。
网络交往有利于个体主体意识、参与意识的提高。
网络提供了一个可以畅所欲言绝好空间，这有利于提高行为主体的参与意识和人际交往的主动性。
网络给协作学习提供了最好的交流工具，
网络教学模式以学生为中心，学习的合作性增强。
在传统的面对面教学中，以教师为中心的教学模式已经深入人心，协作过程中，教师的参与、帮助、指导经常有意无意地变成领导、控制，学生的协作变成教师逻辑有序的安排，这与协作学习的宗旨相违背。
而在网络环境下，它更强调学生的自主学习，通过伙伴或教师的帮助自主建构知识，因此，网络环境下学生之间的合作性增强。
对于创造性较强且需要建立相互合作建立解决问题的机制时，往往采用小组合作式教学策略，
例如：
在学习物理实验“波意耳定律”时，可以采用学生分组研究、以探索规律的教学方式。
学生分成多组，测出多组（P，V）数据，然后输入计算机，利用自己掌握的计算机技术，研究这些数据，寻找规律。
这里结论已经不是教学重点，难点在于通过什么途径能够从数据中得出规律。
各小"
组根据自己的擅长选用了不同的方式，有的小组将数据在坐标纸中描点找函数关系,这是传统的也是通常学生能想到的方法；
但是有一小组发现了另一种思路，他们在网上找到一个软件，只要输入实验数据，计算机就能作出“P一V”函数曲线，再输出该曲线的函数形式；
这是学生主动运用信息技术获得的结果。
在课程评价阶段，教师将各个小组的实验数据共享在网络上，并由各个小组的学生代表进行自我评价，然后互评，学生相互发表意见。
虽然这是一节传统的物理实验课，但这很好的实现了信息技术与传统课堂实验的整合。
起到了极好的效果，这一方法体现了学生对实验过程的控制能力，并运用计算机处理数据的能力的得出实验的结果，最后的评价阶段又运用网络支持下的非正式小组座谈会进行，将学生由传统的被动接受地位变成了主动的评价者。
基于网络技术的实验学习合作模式，更利于学生创造性思维的培养，促使小组内学习者对实验积极思考，并多方面交流，利于形成理想的态度性格。
这很大程度上培养了学生交流及表达的技能，该方法还是将理论用于实践的理想方法，对学生发挥自己的主观能动性，培养良好的人际关系都有极好的作用。
1.2以多媒体视听技术为基础的集体实验教学模式探索
集体教学主要是指在学校班级教学的基础上由于视听技术的引进而形成的一种教学模式。
有些在实验过程中难以发现的规律，或者危险性的实验可以通过多媒体技术为支撑如：
在稀释浓硫酸的操作中，必须将浓硫酸沿烧杯壁缓缓地倒入水中，而不能将水倒入浓硫酸中。
如果实验演示错误操作的后果具有一定的危险性，那么使用计算机课件，用动画的方式模拟出水倒入浓硫酸时的沸腾和四溅现象，会加深学生对这一操作的认识，对学生的实际操作起了良好的指导作用，学生实际动手操作时将有显性认识，不致操作失误。
因此多媒体课件可以通过视频信息为学生展示规范、严格的操作过程。
同时也可以通过课件模拟出错误操作后造成的不安全后果。
再如有的因为反应速度过快稍纵即逝，如钾、钠与水的反应；
有的现象模糊不
易观察，如胶体的电泳现象；
有的实验因条件限制不能完成。
这些疑难实验则都可以通过CAI课件模拟演示，放大实验的过程。
如利用视频信息演示钠与水反应的过程，放侵、定格实验的各个现象，引导学生从多角度进行观察。
还可以利用计算机动画模拟出胶体的电泳实验，引导学生观察现象思考电泳的本质。
模拟出氟气、氯气、溴分别与氢气的实验，引导学生观察思考它们在反应条件和反应现象上的差别。
这些模拟实验是物质性质实验的有益补充。
在实验课的集体教学模式中，其教学过程主要是教师以视听媒体作为辅助教学手段或传播手段，把实验的内容展示给学生，并通过相应的评价方式来检验学生的学习结果是否达到预期的目标。
这种模式的优点是适合于缺乏经验的学习者，而且需要教师的解释和指导。
在不适合学生操作的实验课程学习时，这显然更适合于知识的传授。
1.3以交互式课件为基础的个别化实验教学模式
学生用课件自学，根据自己的兴趣和基础进行个别化学习、分析和总结i学生与学生之间单向通信交流并可得到教师的个别指导，达成自我意义建构i用习题进行在线检测，巩固和深化知识。
其特点：
利于学生对学习的主动参与、自主控制，使学生能根据自身学习情况制定学习进程，以获得积极的学习情感体验。
交互式课件的功能体现在对实验知识结构体系的把握，并能提高学习这设计实验的能力，CAI课件的交互性和容量大的特点，为建立知识之间的联系和将知识结构化和网络化提供方便。
例如化学实验中，气体的制取装置的设计和气体的除杂、干燥以及尾气的处理装置的设计，涉及的气体较多，知识面广，情况复杂，是实验教学中的难点。
运用CAI课件可以有效地突破此难点。
课件设计出各种模拟仪器，利用课件的交互性，要求学生通过计算机进行实验的设计。
这样既简单又在有限的时间内增大了学生的思维容量，从而提高学生的实验设计能力。
课件还将设计好的实验进行类比，引导学生找出它们的共同之处和各自的特点，从而得出规律，使零散的知识结构化和网络化。
在以个别化学习的教学模式中，要求学生在实验中调动一切感知手段去观察、去思考、去实践，而这一切都必须在实际的实验中实现。
同时同一个实验因实验者的不同和条件的差异,其过程及现象也不尽相同，甚至实验会失败，但这对实验者也是一种经验的积累,要获取过程。
就要动手，而这些是计算机课件无法模拟的。
从这个角度而言没有一个实验能完全模拟。
所以CAI课件不能完全代替实验教学，它仅仅是实验教学的补充，起着重要的辅助作用。
以信息技术为基础，以个别化学习为目的课件设计是实验教学是一个新的课题，它对课件设计者提出了更高的要求，这不仅要求设计者掌握过硬的信息技术，也必须了解个别化学习的课件设计原则，已达到更好的学习效果。
2.信息技术与实验整合过程中，教师角色的把握
信息技术与实验课程整合的过程使学生的主体地位得到了发挥，充分调动了学生学习的主动性，教师的角色也出现了根本性地转变，由“台前”走到了“幕后”，是整个学习过程中的辅导者。
教师通过参与学生的学习以及评价过程，从而帮助学习者进行协作化学习。
教师在整个过程的主要任务有：
向学生呈现总体教学目标以及每个实验小组的任务告诉小组成员。
告诉学生如何使用利用信息技术获取网络资源;
如何通过网络工具与其他成员实现交互;
观察学生在学习过程中的表现并作相关记录,要求学生通过计算机展示成果，组织学生进行在线交流并对学生进行综合评价。
信息技术条件下，知识不仅可以通过教师传授得到，学习者在一定的情境即社会文化背景下，借助其他人（包括教师和学习伙伴）的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式也可获得。
因此建构主义学习理论认为“情境”、“协作”，“会话”和“意义建构”是学习环境中四大要素或四大属性。
教师的"
主导"
地位在信息技术与实验课程整合的过程中与传统实验教学相比业已发生了重大变化。
2.1以信息技术为支撑选择实验课题
在选题之前应首先明确教学目的，进行教学对象分析。
了解的信息越多，设计的计划就越完善。
确定实验所要解决解决的重点、难点问题，是激发学习兴趣、调动积极性的重要条件，
信息技术的优势突出表现培养学生获取信息、处理信息的能力，培养学生自主学习的能力、与同组学习者交流合作的能力，增进所要学的实验与社会生活的现实联系。
为此，实验选题通常遵循以下原则：
实验信息课堂表现的丰富性，可从网络，图书期刊得到，而课本信息远远不够的；
并有大量音像资料和模拟实验资料，以便于在屏幕上建立情境，适宜为学生创造合作学习和研究性学习的真实情境；
在时空上需要扩充、深入，而学生无法或无条件在课堂动手完成操作实验的；
应用性强，较多联系社会和生活知识的；
动态过程比较繁杂，需要对录像或模拟动画仔细观看、分析，认真思考的。
选题之后，应提供与实验相关的生活与社会背景。
以便学生学习时会有更加现行的现实认识。
例如，结合浮力的实验，播放氢气球、热气球的充气与上升的视频录像，也可以播放死海中游泳，轮船、潜艇、飞艇、航空母舰的录像。
针对温度影响蒸发快慢的实验，播放热风干手机的录像；
针对磁极的相互作用实验，播放磁悬浮列车的录像；
针对液体能够传播声音的实验，播放水上芭蕾运动员表演的录像；
针对回声现象，播放面对大山壁喊叫、天坛公园回音壁、测海底深度的录像；
针对惯性现象，播放汽车飞越断桥、汽车相撞的录像；
针对增大摩擦力的实验，播放生产中张紧皮轮的操作、汽"
车刹车片、滚珠轴承构造与运转的录像……这些信息技术的运用，均能对物理实验起很好的辅助作用，达到传统实验教学所达不到的教学效果。
2.2信息技术条件下教师对实验教学课堂的控制
教师在课堂的演示是学生获取知识的重要手段，在信息技术与实验课程整合过程中，教师的课堂安排有其自身特点。
课堂实验教学在课程设计阶段：
根据行为主义，认知主义，建构主义三种教学模式为理论基础，根据具体不同的实验学科，不同的教学内容，所要达到的不同教学目标，以及所采取的不同方式，我们应采取不同的行为流派，不同模式的差异关键在于其采用的研究方法和手段不同，其核心是在于其采用的研究角度和思路不同，那么把这些研究思路运用到具体实验教学中，就采用了不同的教学设计模式。
随堂实验的目的是为让学生自己动手，直接观察，收到更好的实验效果。
适合于随堂实验的内容：
对常用仪器的构造和使用方法的讲解，如物理天平、电表等；
有利于学生动脑动于来掌握概念和规律的教学内容，如研究弹簧的刻度，电磁感应现象等；
为了做好随堂实验的教学上作，教师要做好充分准备，包括讲解和实验的配合，仪器的准备和检查，实验的操作步骤等。
在教学中，要密切注视学生的动态，适时进行引导、组织，以达到预期的日的。
但是在一些特别的随堂实验教学中，由于课程目标的需要进行随堂实验，却又不能正常实现，这样，信息技术的天然优势便的得到充分展示。
以下以观察波的干涉条纹为例，展示一节物理波动实验的课堂设计：
课前准备：
以充分调动学生学习的兴趣为目的，同时要求学生利用学校的网络资源，搜集网上相关的材料，以电子文稿的方式传递给教师。
教师把搜集到并且上传的资料，加以汇编和整理，向学生们发布。
放映录像：
课前拍摄的下雨时雨滴落到池塘中所产生的水波相遇时的现象。
可以看到两波保持原来状态各自继续向前传播，就像未曾相遇过一样。
这一演示实验真实、直观、常见，同学们都看过，但是由于太普遍，同时进行的速度较快，看到了以后并没有深入的思考。
在课堂上我们可以调整放映，使之适合于我们观察，加上老师的讲解，可以让同学对波的叠加留下深刻感性印象。
多媒体演示：
应用媒体素材库中相应的课件，演示波峰与波峰相遇的某一时刻，叠加后每一质点的位移为原来两波引起位移的矢量和，即典型的峰峰相遇。
扩展到波峰与波谷、波谷与波谷相叠加的情况；
并用多媒体课件演示这两个过程。
传统的实验中实验进行的很快，学生根难观察，运用信息技术可以更好地讲解。
分析两列频率、振幅相同波的叠加。
让学生讨论有两列振动频率相同、振幅相同的波连续不断地相向传播叠加的情况。
引导同学利用波的叠加原理，联系有关知识，弄清两列波在相向传播的过程中加强点与减弱点运动情况有何异同。
演示波的干涉现象：
改造双头振源，由于两根振针固定在同一振片上，因此振动起来频率相同，放在水波盘中，接通电源后能产生明显的干涉图样，再加上频闪等可以使实验的效果更加显著。
分析总结：
本案例的可取之处在于恰当地、适时地运用信息技术的优势弥补丁传统教学中的缺陷，同时又特别强调实验观察的重要作用，并没有简单地用动态图像代替波的叠加分析，而是引导学生通过观察自己分析波的叠加原理，较好地体现了从知识与技能，过程与方法，情感交流三个方面实现教学目标。
这里，信息技术与课程整合改变了传统的教学方式，增加了课堂的容量，极大限度地利用现有的教学设备的潜力，使一些传统实验手段无法表现或无法仔细观察到的细微之处表现无遗。
本节课将信息技术与实验课程教学自然和谐地融为一体，表现在学生搜集资料、教师准备材料、多媒体演示等多方面，使课堂传授知识、学生接受知识的手段多样化。
这种教学模式，既利用了信息技术的特长，又体现了传统实验教学的优势，有利于在课堂中实现双向交流、应对学生的操作全过程，真正实现因材施教，体现了以学生为主体的教学观念。
通过本节课的教学，实验课程具有直观性、可操作性强的特点通过整合得到较好发挥。
整合教学使知识更容易被学生理解和应用，提高了教与学的质量，使得教育资源得到崇发挥，优化了课堂教学，提高了课堂效率，这是整和过程中信息技表现力的充分体现。
2.3在信息技术条件下教师对传统实验教学方法的改进
传统的实验教学方法分为讲授法，谈话法，直观演示法，练习法，讨论法，参观法等几种形式，在信息技术条件下，教师的角色发生改变，传统的教学方法作为教师控制课堂的手段也已经发生变化。
2.3.1、实验教学讲授法的新变化
这是在复杂的实验教学中通常采用的方法，在某些复杂的实验中，如化学实验中氯气的制取，生物试验中小动物的解剖，以及物理实验中原子核的内部结构观察，这些实验基本无法通过正常渠道在课堂予以演示，只能通过教师的口头讲述予以实现。
但是这种方法的弊病毋庸置疑：
缺乏直观性，形象性，不利于学生的感性思维发展。
在信息技术条件下，却可以将此类较难观察的实验变抽象为具体，变学生被动接受为学生主动思考，通过媒体的演示，较好的呈现教学内容，达到较好的教学效果。
2.3.2实验教学谈话法的新变化
在传统实验教学中，谈话法是教师根据已经积累的实验知识和经验提出问题，并要求学生回答，通过师生间的对话交流，引导学生独立思考，以获得实验课程的知识和巩固知识的方法。
信息技术条件下，教师在实验课程进行中的实现形式更加多样，教师可以利用即时通讯软件，实现实验教学的即时评价，也可以进行以班级为单位让学生畅所欲言，以得到更好的实验教学。
但更多的是利用邮件形式，与学生进行个别交流。
教师还可以将实验谈话的规模加以夸大，让学生通过电子公告板的形式，实现师生间的双流。
2.3.3、实验教学演示法及参观法的新变化
在实验教学中教师通常设计教学演示或者参观以得到对课堂教学有益补充的目的，社区化学实验教学资源是校内化学实验教学资源的重要补充。
这是我们以往常常忽视的一类教学资源。
化学实验教学的社区资源主要包括：
社区图：
幅馆、科技馆、高等学校、科研机构、化工厂、农村、家庭等。
比如化学实验中对某一问题的理解通常要走进化工厂才能获得更切身俄体会，在中学物理实验学习中如对动量的理解，通常需要去诸如河边去观察小船的运动等。
在文科教学中也有时要设计课外实验，或者播放相关的教学录像，这些都是设计教学情景，改变传统的学生被动接受方式，以达到优化课堂的目的。
在信息技术条件下，却可以节省教学开支，将实验环境用教学录像或者动画地形式，加以模拟，这样不仅减少教学时间，缩减教学开支，还可以节省教学资源浪费，不必为实验现场的疑难教学费心，从而取得更好的学习效果。
另外，在传统实验教学中的练习法也因为信息技术的引入而发生了巨大变化，网络使得在线练习成为可能，并形成交互，这更强调环境建构的作用，而不仅仅是传统情况下由学生机械的作练习题。
3.实验教学课件设计的理论基础
3.1以行为主义学习理论为基础的实验课件设计
行为主义学习理论认为学习是一种行为的变化，它认为人的大脑是一个黑箱，对黑箱的内部我们一无所知，也没有必要去知道。
行为主义反对人的大脑内部进行研究，只重视外部的输入和反应，也就是给予一个刺激，人就要作相应的反应，从这些反应中，选出我们所需要的进行强化，从而使学习者形成教育者所希望的行为，所以行为主义认为把学习者置于一个特定的环境里，给他以特别的刺激，当他作出明确反应时学习就发生了，该理论强调刺激、反应和强化。
在上面理论指导下，行为主义学习理"
论为ＣＡＩ课件设计提供的设计原则是：
①接近原则，即反应必须在刺激之后立即出现；
②重复原则，重复练习能加强学习和促进记忆。
③反馈与强化原则。
与反应正确性有关的信息可以促进学习。
④提示及其衰减原则。
在减少提示的情况下，朝着期望的反应引导学生，从而完成学习。
这一类实验课件设计的主要目的是'
强化"
。
在化学课中，以胶体电泳实验现象为例。
在教学中，该实验都是以教师为中心的，主要体现在教师的“教"
.该课程的课件设计也主要是以教师为中心，展开设计。
在信息技术与实验的整合条件下，这些疑难实验可以通过CAI课件模拟演示，利用视频信息加以演示，再如钠与水反应的过程，可以放慢现象、并定格实验的各个现象，引导学生从多角度进行观察。
利用计算机动画模拟出该实验，引导学生观察现象思考思考的本质。
使学生获得“强化”，在这里，很明显课件的作用仅仅停留在对知识的“灌输”，而很少体现学生的主动性。
虽然信息技术引入了该实验过程，但最终还是基于行为主义的教学，强调"
及“反馈”的重要意义。
目前，单纯以行为主义学习理论为主的课件并不少见，因为这类课件设计相对简单，学生对实验的学习也仅仅停留在“看"
教师通常可以采用的做法是一课件为辅助，用语言及其它手段弥补课件本身的不足。
3.2以认知主义学习理论为基础的实验课件设计
认知学习理论认为人类的学习不单是外部刺激产生的结果，也与人脑的内部有关，是人脑与外界刺激相互作用的结果，学习不仅是行为的变化，也包括人的认知结构的变化，它包括人的内部心理过程。
认知学习理论将人脑看作灰箱，认为人脑已经具备了一定的认知结构，它是根据人类对信息的处理过程来描述的，根据对人的内部信息处理过程的假设不同，认知学习理论又分为信息加工理论和建构主义理论两大流派。
认知理论的信息加工理论是将人脑比作计算机，因为二者之间在功能上相似，然后用计算机对信息的处理过程来解释人脑，从而得出了人对信息加工的模式。
在这里是根据信息的意义进行存储，当要求学习者产生行为时，存储的信息和技能必须能被搜索和提取，搜
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