信息技术与中小学课程整合的研究和实践

李秀兰*  陶维林**  唐玲*

*全国中小学计算机教育研究中心   **南京师范大学附属中学

一、引言

信息技术的发展和在教育中的应用，为教育现代化提供了有力的支持，当前，中国大陆上各中小学校已经或正在进行计算机多媒体网络基础设施的建设，随着硬件建设的逐步完善，同时开展了利用信息技术改进学科教学，提高教学质量和效率的研究和应用。

  二、从CAI到信息技术与各学科课程整合

从80年代中后期开始，中国就将计算机辅助教学CAI列入国家科技攻关研究项目，曾组织高等院校、电教馆和教育研究等部门开发出了大批教育软件（课件），并组织专家评审，大力宣传推广。全国中小学计算机教育研究中心参与了该项研究的组织开发和推广工作，在工作实践中我们发现，化大量财力、人力和物力开发出的课件，却不能像预想的那样被广泛推广使用，即使是一些由特级教师参与脚本编写、教育技术专业人员和计算机编程人员共同合作、评审的优秀课件，推广的效果也不尽人意。由此引起了我们的反思，使我们逐渐认识到，由于大部分课件固定了教学模式、教学内容和教学方法，很难让教师根据不同的教学对象加以变化，不支持教师按照自己独特的风格，重新调整教学方案或增删教学内容，进行各具特色的教学设计，实现因材施教。在实践中我们还认识到，仅开发出课件是不够的，根据教学的需要选用课件及在教学过程中利用课件的方式也很重要。为了有效地使用技术，促进学科教学，我们于1997年底开展了 “信息技术与中小学课程整合”研究。 

三、信息技术与课程整合的含义

    在教育中应用信息技术的实践说明，作为现代化的教学媒体，信息技术肯定有助于促进学科教学，增加教学效果，提高教学效率。但是，促进、增加和提高并不是自发地达到的。尽管利用多媒体技术可以生动、直观、形象地呈现教学内容，达到激发学生学习动机，提高学习兴趣，降低学习难度的效果；计算机网络技术可以给学生提供丰富的教学资源，允许教师方便快捷地创设自主学习环境，使学生进行探索式的学习；可以真实地模拟各种复杂的社会情境和非常宏观或微观、变化过长或过快的自然现象，使学生能够通过自己的亲身体验实现知识的意义建构。但是，仅有先进的信息技术是不够的，即使教师能够熟练地使用技术还是不够的，只有教师在教育技术理论和方法的指导下，进行精心的教学设计，信息技术才有可能发挥出巨大的威力，为学科教学提供有利的支持。因此，简单地说，信息技术与课程的整合，就是在各学科的教学中，有效地使用信息技术，达到提高教育质量和学习效率的目的。若从系统论的观点出发，则可以把信息技术与课程整合定义为：将教学系统中的各种教学资源和各个教学要素有机地集合起来，将教学理论、方法、技能与教学媒体很好地结合起来，在整个教学过程中，保持协调一致，并发挥系统的整体优势以产生聚集效应。  

四、信息技术与中小学课程整合的原则

    影响信息技术与课程整合效果的因素很多，既有硬件问题，也有软件问题，还有教师的素质问题，如下问题更是至关重要：

1. 兼收并蓄，综合地运用理论指导信息技术与课程整合的实践

系统理论、行为主义、认知主义、建构主义学习理论、教育技术、绩效技术等理论和学派观点为信息技术与课程整合研究奠定了坚实的理论基础，每一种理论都具有指称内的正确性，但是，一旦推及实践中，却没有一种理论显现出普遍的合理性，换言之，无论哪一个理论也不能涵盖其他几个理论而成为唯一的理论指导。行为主义对需要机械地记忆知识或具有操练和训练型教学目标的学习有其合理成分。认知主义的指导作用，主要体现在激发学生的学习兴趣、控制和维持学生的学习动机。建构主义提倡给学生提供建构理解所需要的环境和广阔的建构空间，让学生自主地、发现式地学习。建构主义较适合于不良结构领域的高级学习，而对于中小学生来说，由于他们正处在知识积累和思维发展阶段，他们的认知结构还比较简单，自主学习能力还没有得到很好的培养，这个年龄段的学生还缺乏自制力，因此，教师的指导、传授及人格魅力的影响，就有着不可替代性。因此，在信息技术与课程整合的应用中应该兼取各种理论的合理成分，根据教学对象、教学内容及教学媒体等多种变量，灵活地运用理论并指导实践。

2 根据教学对象选择整合策略

Gorden  Dryden 和 Jeannette Vos 认为，人类的学习类型有听觉型、视觉型、动觉型三种，人类的思维类型可按抽象思维、具体思维、有序思维和随机思维进行组合，不同的学习类型和思维类型的人学习成效与他们所选择的学习环境和学习方法相关。（《学习的革命》上海三联书店） 在长期的教学实践中，我们也可以发现，有的学生不能主动地对外来信息进行加工，喜欢有人际交流的学习环境，需要明确的指导和讲授，而有的学生在认知活动中，更愿意独立学习、个人钻研，更适应结构松散的教学方法或个别化的自主学习环境。因此，信息技术与课程的整合应该根据不同的教学对象，实施多样化、多元化和多层次的整合策略。

3．根据学科特点决定整合方法

    每个学科有其固有的知识结构和学科特点，对学生的要求是不同的，如语言教学的一个任务是培养学生运用语言的能力，训练学生在各种不同的场合下，用正确的语言，流利地表达自己的思想，很好地与别人交流。为此我们应该利用信息技术，模拟出接近生活的真实的语境，提供学生反复练习的机会。数学属于逻辑经验科学，主要由概念、公式、定理、法则以及它们的应用问题组成，数学教学的重点应放在开发学生的认知潜能，可以通过给学生创设认知环境，让他们经历由具体思维到抽象思维，再由抽象思维到具体思维的思维过程完成对数学知识的意义建构。而物理学和化学，是与人们生活、生产密切相关的学科，应注重培养学生的观察能力、解决问题的能力和亲自做实验的动手能力等。对那些需要观察自然现象或事物变化过程的知识，形象和直观的讲解有助于学生理解和记忆，但对培养学生操作能力来说，如果用计算机的模拟实验全部代替学生亲手做实验，则违背了学科的特点，背离了培养动手能力的学科教学目标。据此我们认为，对于不同的学科，既有相同的整合原则，也应该根据学科的特点采用不同的整合策略，信息技术与课程整合的方式不相同。  

五、信息技术与数学学科的课程整合研究与实践

数学是一门特别需要抽象思维能力的学科，根据数学学科的特点，不但要重视学生形象思维，更应该注重学生抽象思维能力的培养。运用多媒体技术形象直观地呈现知识，固然可以降低学习的难度，却不利于抽象思维能力的培养，如果能够创造一种情境让学生通过自己的认知活动和亲身体验前类似的数学知识构建过程，他就可以自己完成对数学知识的建构，达到同时发展形象思维能力和抽象思维能力的目的。一般认为，2300多年以前欧几里德留给后人的几何是能够对中学生进行思维训练的课程，至今没有别的什么课程可以取代它的地位。我们的信息技术与数学学科的课程整合研究，首先选择了信息技术与几何课程的整合。

我们认为，尽管中小学生学习的数学都是前人已经建造好的，但对于学生来说，仍是全新的、未知的。按照建构主义理论，应该营造“情境”，使学生实现对数学知识的“意义建构”。具体到几何学，其精髓是在不断变化的几何图形中，研究不变的几何规律，如果能够利用信息技术动态地展现几何现象，同时准确地表达数学关系，就能帮助学生理解几何的真谛。在实验研究过程中我们发现，《几何画板》（The Geometer’s Sketchpad）是较理想的辅助数学教学的工具之一。

信息技术与数学课程整合，技术应该提供什么支持呢？

1．提供使用方便的教学平台

所谓的教学平台，就是为教师和学生提供简单、易学、易用的技术，支持“教”和“学”。不要求教师编写复杂的程序和制作课件，可以随教学的需要很快做出图形并能分析几何关系，这样可以使教师节省大量的制作课件的时间和精力，而把主要精力放到教学设计上。

2．能够适应学科特点，揭示数学的精髓

几何的精髓是在不断变化的几何图形中，研究不变的几何规律，动态图形对几何概念的教学的作用非同寻常。传统的教学媒体，只能表现静止不变的图形，学生不容易掌握其中隐含的规律。利用《几何画板》可以方便地做出各种几何图形、进行定理的动态演示、展现任意变化的立体透视图、动态地描述函数曲线、轨迹以及由极坐标方程确定的所有曲线；几何画板还提供了旋转、平移、缩放、反射等图形变换功能，便于研究运动和变换等非欧几里德几何问题；还可以拖动某些点改变它的位置使图形有最佳的视角、最好的直观性。

3．能够方便快捷地创设学习数学的情境

    学习数学的一个重要环节是了解数学背景、获得数学经验。学习数学的历程往往要重演整个人类数学的发展过程，这就要求我们，不但要提供大量的背景知识，还要模拟类似前人创造过程的“情境”。经验的获得需要“情境”的支持，身临其境，既经历成功，也尝试失败，自然获得经验。由此看来，演示讲解型的课件不能完成几何教学所有的教学目标，提供“数学试验”、“做数学”的环境，才更符合数学教学的要求。

    在实践中，我们是如何利用几何画板来教数学提高教学效果的呢？

（1）让学生从教学过程中自己总结规律，得出结论

传统的课堂教学，对数学的基本定义、定理以及其他概念，大都采用以教师为中心的讲授方式，既先明确给出定义，然后对定义的含义进行解释，在讲解的过程中列出主要的推导方程。现在，我们利用信息技术，可以把学生置于认知“主体”地位，让学生从教学过程中自己总结规律，得出结论，避免了把教师的认知强加给学生的做法。

（2）为学生创设情境

建构主义理论主张通过情境使学生进行“意义建构”，所要建构的意义是指事物的性质、规律、事物之间的内在联系。利用几何画板可以把概念的形成过程暴露出来，可以随时看到各种情况下的数量关系的变化或不变，还可以把“形”和“数”的潜在关系及其变化动态地显现在屏幕上，而且这个过程可以根据教学的需要进行控制，学生处于这样的情境中，有时不用老师开口，学生也会发现数学规律。

（3）支持学生探索

传统的教学，只能就几个值做出函数的图象，而用几何画板可以容许学生对一切想试探的值进行探试，甚至容许学生有“怪异”的想法，按自己的想法去探索。

（4）增强学生创新意识

用几何画板不仅可以验证几何结论是否正确，也可以很方便地改变题设条件来观察结论如何变化，对问题进行探索，发现新命题，还可以编制开放性命题，扩展习题的训练功能。

（5）培养思维能力

   仅用计算机显示现象，传授知识是不够的，如果把一切问题都形象化，虽然可以降低学习的难度。却不利于培养学生的抽象思维能力。如果能充分利用计算机的“静”变“动”，抽象变形象的功能，再给学生留有思索的空间，就能促进他们逻辑思维能力、抽象思维能力的发展。  

六、结论

当前，我们的信息技术与中小学课程整合研究，已经从数学扩大到了物理、语文、外语、生物、历史、地理等多个学科，并且总结出了一些行之有效的策略和方法。同时我们也感觉到，还有很多理论问题和具体问题有待进一步探索。我们希望与同行们、专家们共同探讨，以使信息技术更好地支持教育改革。