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南华中学-初中物理数字化智慧教学生态系统构建与应用研究
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封面
区域性数字化智慧教育生态系统构建与应用推进研究
项目子课题
申 报 表
子课题名称 初中物理数字化智慧教学生态系统构建与应用研究
课 题 负 责 人 李 永 生
负责人所在单位(公章)
填 表 日 期 二0一二 年 四 月
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一、基本情况
课题名称： 初中物理数字化智慧教学生态系统构建与应用研究
课 题 负 责 人 :李永生
参加人员：许传利、李 华、高云峰、陈丽萍、李长云、凌 丽、李建宏、叶 洲、刘 洋、袁 明、叶舜宜、宋丽丽、袁梅科、张 潇、王金龙
负责人所在单位(公章) 福田区南华中学
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二、课题论证
本本项目总目标是：紧密结合福田教育信息化建设与应用腾飞的实际需要，以教育理念、生态原理与信息技术的整合创新为核心，立足本地，放眼国际，积极探索，勇于创新，实现教育信息化的深入应用、和谐发展。通过初中物理数字化智慧教学生态系统构建与应用研究，着重整合软件系统，促进应用系统建设与集成；建立以初中物理“实用”为本的教学资源库，完备教学资源、网络课程、管理信息的三方面内容库，动态开放、共建共享；大力推进初中物理I管理、I教学、I教研和I学生服务四大应用，创设良好的网上教学教研数字化环境，通过数字挖掘提升物理教学教研质量，最大程度地发挥信息技术在物理学科教学、教育科研、师资培训以及教育管理等方面的作用；从而推进我校教育观念、教学内容、教学服务、师资队伍和教育管理五个现代化。
理论价值：
1.探究数字化教学资源建设的模式和激励机制，实现初中物理资源共建共享，为福田区教育资源建设的集约式发展探索路子。
2.探究数字化条件下物理教学的生态环境和教学模式，转变当前以讲述为主的教学方式，构建在数字化环境下的“自主、合作、探究”的学习模式，面向全体学生提高物理教学的质量和效率，减轻学生的学业负担和教师的教学负担，建立愉悦高效的物理课堂。为福田区构建教育数字化愉悦高效的课堂提供有效的范式。
3.探究数字化条件下初中物理生态学习元资源的结构和形式，为学困生远程一对一辅导、优秀学生指导、家庭教育、学生的合作学习、学校间的交流，在更广泛的领域探究新的学习途径。
实践价值：
1.教学中存在的问题：
⑴教师面对差异系数巨大的班级，无法面向每一位学生实施有效教学。实施“九年义务教育”以来，广东省教育厅明确规定了九年义务教育期间不允许学生留级，小学取消了初中升学考试，福田区教育局不允许学校按任何方式分班，统一由教育局分班，再加上部分学校采取不正当的方式吸引好生源，在这种样的教育环境下，每年分到我校的学生生源各班的差异系数巨大。面对差距巨大的学生，因无有效对策，进入初中后差异系数逐年增加，即使教学的难度降低到本节课的极限，学困生还是听不懂，优秀学生已经不愿意听了，教师无法面对每一位学生实施有效的教学。如果采用自主学习，分团队相互合作，学困生也无收获，反而教学任务无法完成。教师们在左右为难的情况下，到了初三只能选择中上等学生进行教学，丢掉了一大半学生任其发展。
⑵面对大面积学困生，无法实施个性化补救措施，提高他们对学习的兴趣。面对日益增多的学困生，教师利用上课分层、课间指导、课后补习、团队协作等方法减少学困生的数量，即使这样，教师通过各种方法减少学困生的量还是小于新产生的学困生，学困生的量还是逐年增加。
这一现象可以从行为心理学研究的结论来理解。一个良好的习惯养成需要21天正确的操作训练，形成稳定的良好习惯需要90天正确的操作训练。如果要将一个50人有20%学困生班级的学生，培养用一种技能，一天只训练一次，按传统方法工作量是多少？在90天内没有新的技能错误产生的情况下，检查与个别纠错的工作量是： 50×20%×90=972（次），如果在90天内又有新问题要解决，工作量是成倍增加，所以，通过教师个体的劳动检查教学效果和个别辅导的工作量是巨大的。这些分析是以一个正常心态的学生进行的计算，如果是有厌学心理的学生，工作量是成倍增加。学困生个性化需求与教师个体辅导时间有限的矛盾，是当今班级教学方式向个性化学习转变效果甚微的根本原因，教师深知转变的重要，但无法承受这样大的工作量。
⑶面对学困生需求，无法聚集有效的优质资源，提供有效的个性化服务。
学困生最需要教学和辅导方式是一对一，这是最有效和被公认的结论，深圳近几年火爆的一对一家教市场就可以证明这一点。能否在校内提供这种教学服务，实现一对一个性化教学和辅导，本课题将在这一方面进行探究性实验，通过构建个性化生态资源和一对一学习平台，推进信息技术的I管理、I教学、I教研和I学生服务。
2.学生发展的需要：
⑴.学生在学业方面的发展需求：
①有较好的成绩；
②在学习的过程中，遇到问题能够得到即使各方面的帮助；
③在学习的过程中，能够与团队伙伴交流、合作，共同探究问题。
④了解自己学习的进程和评价；
⑤减轻重复学习学业负担，有更多的时间学习自己想学的东西；
⑥对学习过程中产生的错误，能够自动形成错题本，高效的进行学习。
⑦帮助学生学会认知，归纳知识的系统性，形成知识网络。
⑧掌握学习方法，提高学习效率。
⑵.学生在学习心理方面的发展需求：
①学习能够得到老师和家长的肯定；
②在团队合作学习方面，给学生充分展示自我的舞台；
③教师要公平、民主对待每一位学生，了解每一位学生，优秀学生要得到发展，学困生要得到提高。
④老师关心爱护学生，师生关系融洽；
⑤自主互助课堂使学生体验到学习的快乐；
⑥师资力量强，教师素质高，学生整体素质高，相互学习的机会多。
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三、课题內容與論證
⑴构建数字化教学资源的模式和激励机制，实现初中物理资源共建共享，为学校教学数字奠定基础。
图（1）
资源共建共享是课程改革、提高教师专业化水平、转变教学方式、实现学生“自主、合作、探究”学习的基础。可以毫不夸张的说，没有资源共建共享的支持，就相当于没有后勤保障的远征队伍，任何学校的现代化教育进程的目标是不可以实现的。资源共建共享平台主要为老师提供数字化教育资源的建设与管理平台。
①通过行之有效的激励机制，带动全校教师精诚合作，共同打造优质学科资源，促进优质教育资源极大丰富，同时也提高了教师的专业化水平；
②通过资源共享及管理功能，让教师对优质资源进行有效利用并对个人资源进行科学管理，大大减轻教师的备课负担；
③通过名师资源的共享及推广，充分发挥名师示范作用，提高区域内教师的业务能力及整体教学水平；
④通过资源的共建共享，为教师之间相互交流、相互学习、拓宽各自教育思路提供一个良好的机会。
⑤为学生提供了良好的学习环境。
⑥通过优质资源的学习，降低了学生学习的难度，减轻了学习的负担。
⑵构建初中物理数字化智慧教学生态系统，通过人机对话能实现以团队为单位的一对一教学，有效提高课堂效率。
以团队为单位的“一对一数字化教学”是每个团队的每位学生拥有一件数字化学习设备，并能够运用这一设备所提供的平台与资源，进行有效学习的理念、技术与方法。在这样的学习环境中，可以实现：
①、个性化学习。数字化学习不受时间、地点、学生水平的限制，只要电脑接通因特网，登陆数字化学习平台即可从任何内容开始学习。
②、自主式学习。完全可以由学生自己控制学习的进度，由浅入深，循序渐进的学习。不同程度的学习可根据自己情况，有重点的学习，也可以重复复习、反复听课，基础较差的同学还可以从头补课。
③、合作式学习。是以学生自由选择自主学习和在线小组或团队合作学习，自己评价自己的学习成绩，把握自己的学习进展和继续努力的方向。
④、减负增效学习。 减轻学习负担、提高学习效率的最基本要求是判断学生知识与技能网络的漏洞，系统的采取补救措施，减少学生的重复学习。其次才是举一反三，循序渐进的学习。数字化学习系统可以通过错题本、同步资源、智能导航等功能模块实现这些的目的。使学生真正从题海中解放出来，保证学习中不留“死角”，提高学习效率。
⑤、主动性学习。从心理学的研究成果可知，学生要从被动转为主动学习的关键是获得归属感和自尊。在虚拟的数字化学习环境中，通过预设，学生均能得到心理和认知的需求。从而，实现“要我学”为“我要学”。
⑥、提高学习兴趣。兴趣是最好的老师，数字化学习方式简单、新颖，学习内容齐全、丰富，学生可以学到课本以外的知识，开阔了视野。通过网上交流、虚拟实验、小组合作学习，增强动手动脑能力，培养学生的综合素质，更提高学习兴趣。
⑦、优质远程教育。学生及家长不必奔波于各类补习班，去请名师。因为这些数字化学习资源“请”的都是名师任教。通过共享既节约了时间，又节约开支。
⑧、数字化学习教学紧扣新大纲、新教材，学教学，名师主持，同步教学，保证教育信息传递及时，教育质量稳定优秀。
⑨、动态信息，紧跟教育改革 教育改革，教材也不断更新。
⑶探究数字化条件下初中物理生态微型资源的结构和形式，解决物理个性化教学与学习资源的困境，为学生自主学习、个性化学习提供学习环境，为学困生远程一对一辅导、优秀学生指导、家庭教育、学生的合作学习、学校间的交流，在更广泛的领域探究新的途径。
如何生成满足个性化学习需求的优质数字化资源，如何构建方便使用数字化资源应用环境，是学生自主学习、个性化学习实施的两个别瓶颈。从个性化学习和远程教育云的视角，应用新技术理念，对数字化资源建设提出未来的规划，我们认为从微型优质资源为切入点可以获得事半功倍的效果。
微型生态资源与传统资源最大的区别是以知识点为研究对象，以学生实际的学习起点出发点，根据学生预先学习水平和经验，在信息技术所构建的学习环境中进行自主学习、互动交流、查阅认证、实验验证、评价反思等逐步获得对新知识的认同，这些微型优质资源在学习环境中具有良好的选择性、交互性、成长性、交流性。
微型生态资源良好的选择性可以由学生自己找到学习的起点；微型生态资源交互性可以通过人机对话可以实现一对一教学与辅导；微型生态资源成长性可以伴随学习的成长，所共有的资源不断得到丰富和补充；微型生态资源交流性可以方便与同伴共享与交流，促进资源使用的最大化，促进了学生的成长。
深圳是首批国家云计算创新发展试点城市之一，具有发展云计算产业的良好基础和条件。市委市政府高度重视云计算技术和应用的发展，把云计算产业作为新一代信息技术产业和战略性新兴产业的重要内容，全力推进云计算技术研发、应用和产业化发展。深圳市云计算产学研联盟2011年8月4日成立，同时启动了云计算发展的“鲲云计划”。云计算产学研联盟云集了华为、中兴、腾讯、金蝶、迅雷、宝德、卓望等一批云计算龙头企业。该联盟的成立，将促进深圳市云计算形成完善产业链，提升云计算产业的整体能力，增强深圳乃至全国信息技术产业的核心竞争力。
【深圳商报讯】2011年11月12日报道，国家超级计算深圳中心（简称“超算中心”）全面开通运行。深圳新一代计算机核心技术的出现，为教育资源的共建、共享、共用、互动、交互，以及分布式教学方式的广泛应用，提供了更多的可能性。广大深圳市民与企业只需登录该中心研发的腾云系统就可享受到超算中心提供的便捷服务，其中包括１Ｔ（等于１０２４Ｇ）免费云存储服务。在这样良好的云计算和云存储服务的环境下，研究数字化条件下初中物理生态学习元资源的结构和形式，为学困生远程一对一辅导、优秀学生指导、家庭教育、学生的合作学习、学校间的交流，是时代赋予我们的责任和义务，也我校数字化教学发展的优质条件和机遇。
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四、課題實施步驟設計
根据“课题目标”的整体设计框架，需分三个组开展工作：1.与深圳国泰安信息技术有限公司、南华师大工程中心许骏博士合作，构建初中物理数字化智慧教学生态系统； 2.构建以教师个性为主体，以名师为特色，以学校为基本单位，以全区共建、共享、共清、共创的数字化资源库(此部分由区信息中心完成，我校为区信息中心提供范示)。3.在课堂教学的实践中进行应用系统的优化研究。
1. 初中物理数字化智慧教学生态系统构建工作计划：
（1）2012年5月20日前，在充分调研在基础上，由南华师大给出《数字化智慧教学生态系统构建的设计方案》，并在充分了解深圳南华中学智能导航系统应用意见的基础上，形成“智慧教育生态系统”功能模块流程设计方案。
（2）2012年6月30日前，进行广泛的论证，并同时确定技术路线及开发可行性方案；
（3）2012年7月15日前，深圳国泰安信息技术有限公司教育二部进入“智慧教育生态系统”研发阶段，10月15日完成完成系统功能的部分模块：学案导入、阅读监测、填空监测、小组活动监测、成绩统计、同步资源、错题本、知识点解析、自主学习、合作学习等模块的研发制作。
（4）2012年10月15日南华中学开始进入课堂教学的测试阶段，上试验课。
2. 构建初中物理微型生态资源工作计划
（1）2012年6月底前，通过学习交流和调研，设计初中以知识点学习和技能训练的物理微型生态资源的结构，形成实验室内容的整体方案；对内容方案进行整体论证，确定若干种初中物理微型生态资源建设内容目录；
（2）2012年7月1日前，购买屏幕录像与写字板，做好物理微型生态资源建设的软件、硬件的准备。
（3）2012年9月1日开始制作部分物理微型生态资源，并在网络上对学习进行远程教学应用。
（4）2012年10月5日开始，实验与制作同步进行，收集各类课程相关的资源、教学案例及试题试卷等内容，进行初中物理微型生态资源建设，逐步形成系列。
3.构建全校初中物理资源共建、共享、共清、共创的工作计划
（1）2012年9月计划2013年资源共建共享的经费计划，10万元。
（2）2012年12月与深圳国泰安信息技术有限公司教育二部共同设计资源共建、共享、共清、共创系统。制定“资源共建、共享、共清、共创”激励机制。
（3）2013年5月前，由深圳国泰安信息技术有限公司教育二部根据我校提供的方案，开发“资源共建、共享、共清、共创”系统。
（4）2013年5月，南华中学试用“资源共建、共享、共清、共创” 系统。
（5）2013年9月，南华中学为福田区教育信息中心提供“资源共建、共享、共清、共创”系统范例和方案。
4. 在初中物理数字化智慧教学生态系统下，研究学生自主学习的模式和教师的教学模式工作计划
（1）2013年12月前，建立在初中物理数字化智慧教学生态系统环境下，学生“自主、探究、合作”学习的模式和教师的教学模式。
（2）2014年5月前，探究在初中物理数字化智慧教学生态系统环境下，学生分层学习的模式。
（3）2015年5月前，探究在初中物理数字化智慧教学生态系统环境下，学生与教师都减负的高效课堂。
5. 完成《初中物理数字化智慧教学生态系统构建与应用研究》的研究报告。
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五、預期中期成果
说明:本课题期中预期达到的目标
1.完成《初中物理数字化智慧教学生态系统》
2.创建一批微型初中物理课程资源。
3.创建在初中物理数字化智慧教学生态系统下，研究学生自主学习的模式和教师的教学模式。
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六、最终研究成果
1.完成《初中物理数字化智慧教学生态系统》
2.创建一批微型初中物理课程资源。并在参与实验的学科中建立相应的资源库，为以后的教学研究开发奠定基础。
3. 建立以学校为单位的资源共建、共享、共清、共创资源库。
4. 创建在初中物理数字化智慧教学生态系统下，研究学生自主学习的模式和教师的教学模式。
5. 完成《初中物理数字化智慧教学生态系统构建与应用研究》的研究报告。
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