《现代教育技术与物理课程整合研究》研究报告

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1、现代教育技术与物理课程整合研究研究报告摘要：本课题以系统论、信息论、控制论为指导；以物理教学论、教育技术学、教育心理学的研究成果为基础，力图从整体上探究现代教育技术与物理课程整合在提高物理教学效率方面的有效性；构建完善的现代教育技术与物理课程整合的教学体系和教学资源库；并培养一大批掌握现代教育技术与物理课程整合的能力和具备教育科研能力的新型教师。课题组开展了现代教育技术与物理课程整合教学资源库建设、现代教育技术与物理课程整合的理论研究、现代教育技术与物理课程整合的现状和前景的调查研究、现代教育技术与物理课程整合的教学模式研究、现代教育技术与物理课程整合的教学策略研究、网络环境下学生的物理自主学

2、习和协作学习研究、物理实验室中的现代教育技术应用研究、现代教育技术与物理课程整合的应用软件研究、计算机仿真技术在物理教学中的应用研究、现代教育技术与物理课程整合的评价研究，取得了一批有价值的研究成果，并通过成果的推广应用，优化了我省的中学物理教学。一、课题的提出当前，以计算机、通讯、软件为主要内容的信息革命影响了人类生活的一切领域。在教育领域、信息时代正以前所未有的巨大动力推动着教育内容、教育方法、教育技术以及教育过程从传统向现代进行变革。为了迎接世界信息技术迅猛发展的挑战，世界各国都把“教育信息化”作为新世纪创新教育发展的一项重大战略目标，纷纷加快以多媒体技术和网络技术为核心的现代教育技术在

3、各学科教学中的应用，实现现代教育技术与课程教学的有机整合。2000年底，美国教育部出台了美国国家教育技术计划，提出了现代教育技术与教学整合的五大目标：全体学生和教师在他们的教室、学校、社区和家庭运用信息技术；全体教师将利用信息技术有效地帮助学生达到高的教学标准；全体学生具有信息技术素养技能；为了促进教与学，研究和评价将改进下一代信息技术应用；数字化内容和网络的应用将革新教与学。加拿大教育界在这一领域也取得了很好的进展，温哥华社区的“信息技术研究报告”认为现代教育技术与课程整合可有效地改进对课程的教学，实现下述目标：“增强学生的批判性思维、合作技能与解决问题的能力；使信息技术的运用成为学习过程的

4、有机组成部分，从而便于学生掌握信息的收集、检索、评价、分析、转发和利用等技能；不仅促进了班级内学生的合作交流，而且还促进了本校学生与全球性学习社区的合作交流，从而大大开阔了学生的视野”。在我国，现代教育技术的飞速发展也为物理课程改革带来了新的发展机遇。国家基础教育课程改革纲要要求“积极利用并开发信息课程资源”；全日制义务教育物理课程标准“鼓励将信息技术渗透于物理教学之中”，并对开发、收集、选择和利用现代教育技术作了专门的说明，为在新一轮课程改革中实现现代教育技术与物理课程整合指明了方向。综观我国的中学物理教学现状，可以看出，虽然有很多学校的现代教育技术硬件资源已基本具备，但在如何有效地实现现代

5、教育技术与物理课程整合，以便更好的完成物理教学任务方面仍存在许多的不足。具体体现在：过多的把现代教育技术作为演示工具，把注意力放在单纯事物的演示和知识的呈现上，没有将其作为重要的课程资源来认识；教师自制的课件绝大多数是演示性的，缺乏交互性，且不利于学生动手操作，不能成为学生积极进行探究学习的工具；学生处于被动学习地位，除教材外，与社会上、国际上的物理教育资源几乎隔绝，对信息的获取、筛选、加工和处理的能力得不到培养；课堂教学模式多数仍然以教师为中心，教师是整个教学活动的主宰，学生处于被动接受的地位，而现代教育技术在物理教学中成了辅助教师向学生灌输的工具；市场开发的软件许多是简单重复教材，有的含有

6、太多的应试成份，违背了教育规律，且软件交互性能简单，缺乏内部的有机联系；多数物理教师的计算机应用能力较差，缺乏独立开发现代信息资源的能力；现代教育技术的应用局限于课堂教学，没有引进物理实验室和物理研究性学习；对现代教育技术与物理课程整合的评价研究滞后，仍然用传统教学理念来指导评价；如何利用网络环境提高学生自主学习能力的研究几近空白等等。凡此种种，可以看出现代教育技术与物理教学的有机整合仍存在大量值得研究的问题。基于此，我们选择“现代教育技术与物理课程整合的研究”作为研究课题，以期通过研究，探索出一条物理课程改革的新路。二、研 究 假 设以建构主义理论和新课程改革理念指导物理教学，通过现代教育技

7、术与物理课程整合，实现教师角色由知识的传授者向教学活动的组织者和指导者转变；学生角色由知识的被动接受者向知识的主动探究发现者转变；现代教育技术的作用由知识灌输的辅助工具向学生手中的认知工具转变；教学过程由“教师传授学生听讲”向“创设学习情境，学生主动探索协商，实现意义建构”转变；教学模式由“以教师为中心”向“教师指导下以学生为中心”转变，实现新课程理念下的物理课程价值。三、概 念 界 定整合指一个系统内各要素整体协调、相互渗透，使系统内各要素发挥最大效益。现代教育技术与物理课程整合指将现代教育技术有机地与物理课程结构、课程内容、课程资源以及课程实施等融合为一体，成为物理课程的有机组成部分，成为

8、与物理课程内容和物理课程实施高度和谐自然的有机部分。四、理 论 基 础“现代教育技术与物理课程整合”的思想理论依据是丰富而深厚的，主要表现在以下几个方面：建构主义学习理论认为：（1）学习者对知识的学习与掌握不是通过教师的传授与机械的记忆得到的，而是学习者在一定的情境与社会文化背景下，借助教师和学习伙伴的帮助，利用必要的学习资源，通过意义建构的方式而获得的。（2）新型的教学模式要求教师与学生在教学活动中都要改变自己的传统角色地位。按照以学生为中心的教学模式，要求学生在学习过程中从以下几个方面发挥主体作用：教学活动中要让学生用探究法、研究性学习去建构对客观现实的认识。要求学生将目前学习的内容与已知

9、事物建立联系，并对这种联系加以认真思考（教学活动就是为学生创设一个有利于学习者将学习内容与已知事物联系的环境）。在教学活动中学生应主动去搜集、分析、加工、处理有关的信息和资料用于学习过程中的意义建构。（3）教师在教学过程中应发挥以下指导作用：激发学生的学习兴趣，帮助学生形成学习动机。通过创设符合教学内容要求的情境和提示新旧知识之间联系的线索，帮助学生建构当前所学知识的意义。为了使意义建构更有效，教师应在可能的条件下组织学生进行协作学习（开展讨论与交流），并对协作学习过程进行引导，使学习活动向着有利于意义建构的方向发展。教师从传统的“传道、授业、解惑”为中心的“教师”角色转变为学生“学习活动的组

10、织者、设计者、帮助者和学习伙伴”的“导师”角色。建构主义学习理论强调学习环境对学生的自主学习的重要性，认为理想的学习环境有利于促进学习者的意义建构。CLE是一种用于设计建构主义学习环境的最新模型的简称，该模型由六个部分组成：问题（包括疑问、项目、分歧等）：这是整个CLE设计的中心，学习者的目标是要阐明和解决问题（或是回答提问、完成项目、解决分歧）；相关的实例（或个案）：与问题相关的实例与个案（如法律、医疗或社会调查等方面的实例或个案）；信息资源：与问题解决有关的各种信息资源（包括文本、图形、声音、视频和动画等）；认知工具：主要指在计算机上生成的、用于帮助和促进认知过程的工具，通常是可视化的智能

11、信息处理软件，如知识库、语义网络、几何图形证明树、专家系统等；会话与协作工具：使学习者群体可以相互交流、讨论、协商，共同建构问题的意义；社会背景支持：在设计建构主义学习环境时要考虑社会文化背景、客观环境、物质条件等方面对于当前学习所能提供的支持。现代教育技术学认为：（1）现代信息技术的交互性有利于激发学生的学习兴趣和充分体现学习主体作用。（2）现代信息技术提供外部刺激的多样性有利于知识的获取与保持。（3）现代信息技术的超文本特性可实现对教学信息最有效的组织与管理。（4）计算机网络特性有利于实现培养合作精神并促进高级认知能力发展的协作式学习。（5）超文本特性与网络特性的结合有利于实现能培养创新精

12、神和促进信息能力发展的发现式学习。综合以上五个方面的分析可知，以计算机为核心的现代信息技术若能与学科课程加以整合，确实具有优化教育、教学过程的特性，这些特性的集中体现就是能充分发挥学生的主动性与创造性，从而为学生的创新能力的培养营造最理想的教学环境。物理教学法认为：教学方法和教学手段是为学生认识物理世界的规律性这一教学目的服务的。如果说，正确的教学方法是教师对教学规律的自觉运用，那么，有效的教学手段就是教学过程中教学媒体的综合。物理教学中，常用的传统教学媒体是书本、板书、板画、语言符号、实物、模型、挂图等非技术性媒体；现代信息技术是电视、录相、电子计算机、网络等。现代信息技术与传统教学媒体恰当

13、组合来传递物理教学信息，可以实现物理教学的最优化。现代教学论认为：课堂教学的本质是信息传递过程。传播者，受传者与教学传播媒体是课堂教学的三个要素。遵循信息传播、反馈调控的原理，整体性和有序性的整合原则，强化教学媒体传递的力度和作用，优化组合传播者、受传者与教学传播媒体，是提高受传者主动接受转换信息的有力措施，是提高教学效率与效果的有效方法。心理学理论认为：从心理学角度来看，现代信息技术的心理意义在于它通过物理刺激量的加强来增加心理感受量，从而提高教学效率和教学质量。心理实验表明，感觉本身包括运动和变化的成份，它包括内导环节，又包括外导环节。感觉将言语符号的积极译码作用包括在自己的成份中，而知觉

14、过程的积极性质更加明显，对象知觉不仅具有多种感受器的性质，而且依靠一系列分析器的协同工作更积极地把运动和变化的成份包括在自己的组成之中，而感知物理现象恰恰是学习物理的第一步。心理实验又表明，学生的视觉运动在知觉物理现象过程中有决定性的作用，不动的眼睛或缺乏运动的眼睛几乎不能知觉由许多组成要素构成的图象和信号。也就是说，物理现象的知觉是以视觉运动的积极探索为前提的。正是在这一点上，现代信息技术能提供学生视觉的运动和变化，能动的调节强度，增加了学生在感知物理现象时的视觉运动量和物理刺激量，从而能按幂定律或对数定律的量化关系来增加物理现象的心理感受量。物理课程论指出:物理教学离不开现实的物理情境。但

15、是，学生的直接经验、学校的实验室条件，都是十分有限的，也不可能让学生做太多的现场参观，因此，切合学习实际的音像资料是十分必要的。音像资料的收集与选择应该注意以下几点。1收集学生难以见到的、有重要物理意义的、展示科学技术发展的实况录像，例如航天发射、大型船闸、蒙古包外的风力发电机、小山村的水磨、激光手术等。2利用快录、慢录、显微摄影等技术手段拍摄的音像资料，向学生展示物理过程的细节。例如，利用慢录快放展示颜料在液体中的扩散；用快录慢放展示足球受力后的形变及运动方向的变化。3收集课堂上难以完成的实验录像资料。例如用磁悬浮表现超导；以粗铁丝作棱，以薄橡胶膜作面做成中空立方体，放到水中表现液体内部各个

16、面的受压情况。音像资料可以使用一些动画对科学知识进行说明，但不宜过多。音像资料的主要功能应该是帮助学生接触科学现实。投影片、挂图是展示物理情境的有效手段，应该继续开发这方面的教学资料。计算机多媒体软件以其交互性和超文本链接的能力显示了它在科学教育中的巨大发展潜力。在物理课的学习中提倡智能型软件，学生输入条件后它按照科学规律自动给出正确的情境。例如，凸透镜的焦距由学生给定后，用鼠标拖动“物体”，计算机就按科学规律给出物体的像，其位置、大小、正倒、虚实都由机器正确地呈现出来。这种教学软件可以丰富学生对于物理情境的感性认识，深化对于科学规律的理解。对于中学实验室中不能完成的实验，这类软件的意义更为重

17、要。五、研 究 目 标 和 研 究 内 容 研 究 目 标本研究是一项试图对中学物理教学进行整体性变革的探索性研究，我们将目标划分为如下部分：1、构建现代教育技术与物理课程整合的操作策略、模式体系、评价体系以及教学资源库。2、探索网络环境下学生自主学习与协作学习的最佳途径。3、寻求适应现代教育技术与物理课程整合的软件开发新路。4、在物理教学中利用现代教育技术创设物理课程情境，丰富物理教学内容，激发学生的学习动机，培养学生学习物理的兴趣，发展学生的科学探究能力、自主学习能力、协作学习能力、以及获取信息和处理信息的能力，培养学生良好的科学态度和科学作风，促进学生素质的全面发展。5、涌现一批具备现代

18、教育理念，熟练掌握应用现代教育技术，并具备教育科研能力的新型教师。研 究 内 容总的来说，本课题研究的主要内容为现代教育技术与物理课程整合时的教学体系构建和教学资源库建设。课题研究涉及到现状与发展、教学思想、教学策略、教学目标、教学模式、教学手段、教学评价等各个系统。围绕着“现代教育技术与物理课程整合研究”这一基本内容，可开展如下一些专题性的研究(即子课题研究)。1、现代教育技术与物理课程整合的现状和前景的调查研究在上世纪90年代，一些发达国家已经进行了现代教育技术与课程教学整合的研究探索，并已取得一定的成效，先后开发出了“支架式教学法”、“抛锚式教学法”和“随机进入教学法”等教学方法。在我国

19、，也有一些学校在进行现代教育技术与课程教学整合的尝试。本专题应通过调查研究，掌握国、内外在这一研究方向上取得的研究成果和成功经验，了解国内外在这一研究方向上存在的疑难困惑，展望这一研究方向的发展前景，为课题组确定研究切入点，以及深入开展课程研究奠定基础。2、现代教育技术与物理课程整合的教学模式与教学策略研究教学模式是指在一定的教育思想、教学理论、学习理论指导下，在某种环境中展开的教学活动进程的稳定结构形式。它是教育思想、教学理论、学习理论的集中体现。如何利用建构主义学习理论和新的课程改革理念及课题研究目标来构建现代教育技术与物理课程整合的基本教学模式，是课题研究的重点内容。构建基本教学模式时应

20、根据不同的现代信息技术手段来确定教学模式的种类。一般来说，可考虑构建以下四种基本教学模式：基于传统媒体和现代媒体结合的“多媒体组合课堂教学模式”；基于计算机多媒体技术用于课堂教学的“多媒体计算机辅助教学模式”；基于互联网络的“网络教学模式”。基于计算机仿真技术的“虚拟现实教学模式”。在构建基本教学模式时，应同时研究如何在教学中为学生的自主学习提供教学策略 如建模（行为建模，认知建模）策略、教练策略、支架策略等 支持，以及如何优化课堂教学组织形式等。在构建课堂教学模式时，还可借鉴国外比较成熟的教学方法（如支架式教学法、抛锚式教学法和随机进入教学法等）中的教学设计思想。3、现代教育技术与物理课程整

21、合的教学模式与传统教学模式的比较研究“比较”是确定研究对象之间差异点和共同点的思维过程与方法。比较研究不是简单的找出两种教学模式的异同点，而是要通过对两种不同教学模式的比较研究，进一步拓宽视野，开阔思路，更新观念，发现新的可供深入研究的内容。研究过程中可对两种教学模式的以下方面进行比较研究：教学目标；教学过程；教学手段；设计教学模式时所依据的教育理论；教学方法；课堂上的师生关系；课堂教育情境创设；课堂教学评价标准；其他方面。通过以上的比较研究，要找出两种模式的相同点和差异点，从科学性与合理性的角度对两种模式的不同侧面进行评价，提出深入研究的方向，使教学方法改革在传统教学的基础上做到“扬长补短，

22、逐步优化”。4、网络环境下学生的自主学习和协作学习的研究。自主学习是学生自主进行知识建构意义建构的学习模式，其核心是要发挥学生学习的主动性、积极性，充分体现学生的认知主体地位和作用，使学生由被动接受信息刺激转变为信息加工的主体和知识意义的主动建构者。协作学习是学习者以小组形式参与，为达到共同的学习目标，在一定的激励机制下为获得最大化个人和小组习得成果而采取的一切相关行为。在协作学习中，学习者之间协同工作并共同分享学习目标，取得成功的关键是每一个参与协作的人都获得成功。网络具有资源丰富，交互方式多样，传输方式灵活，资源高度共享等特点，在网络环境下开展学生自主学习和协作学习，将有利于促进以“学生为

23、中心”的教学模式建构，有助于积极的探究性学习，有助于将学生学习置于现实生活的背景之下。开展本专题研究时，要探究如何让学生自主获取网上资源（教师要根据探究课题，向学生提供网站和数据库的索引，以实现课程信息由单向传递向双向交换转变），自主利用网络资源进行探索和发现；探究如何让学生通过网络的交流功能，通过在线谈论和在线答疑方式延续学习过程和进行深入讨论；探究如何构建以学习为中心，以情境创设为前提，以问题驱动为导向的自主学习模式；以及如何构建生生互动、师生互动、学习者和学习媒介互动的学生协作学习模式。还要探究网络环境下学生如何开展物理研究性学习；探究网络环境下的“教”与“学”、“师”与“生”的关系定位

24、等等。5、物理实验室中的现代信息技术应用研究。物理课程标准指出：“标准的很多教学内容要求通过科学探究活动来学习，因此应该逐步做到大部分物理课在实验室中进行，要为达到这一目标创造条件。”为了让学生的科学探究活动能适应信息时代，应该深入研究现代信息技术在物理实验室中的应用。本专题应研究计算机传感技术和实时测量技术（包括接口电路、转换器、传感器、模/数转换器以及放大电路的应用）在学生实验中的应用途径；以及如何用Excel、Access等数据处理软件处理物理实验数据；如何用计算机评价物理实验数据等内容。6、现代教育技术与物理课程整合的应用软件研究。本专题研究包括教学资源库建设，对已有软件的创造性应用及

25、新型应用软件开发三大部分。（1）教学资源库建设构建开放性的现代教育技术物理资源库能给广大物理教师创设物理情境提供丰富的素材和资源，能为广大物理教师自己开发教学软件提供极大的方便，能为各级学校节约重复开发所需的人力和财力投入。因此，要从理论上对资源库建设的最佳形式进行探讨，并要根据课题研究的总体要求，按照新的物理课程准建设完善的初、高中各个年级的现代信息技术资源库（包含网络资源库）。（2）随着现代教育技术在中学日益普及，市场开发出的物理应用教学软件种类也越来越多，这些教学软件给物理教师的教学带来了很大的方便。已有的教学软件虽然不乏成功之作，但有大量的教学软件存在教学设计思想陈旧。交互性能较差，不

26、利于学生进行探究性学习等缺陷。本专题要对已有物理教学软件的创造性应用进行深入研究，通过研究，一方面要发掘出这些已有软件的价值，另一方面要为开发新的教学软件提供借鉴。（3）随着物理课程改革的深入进行，物理教学理念和教学设计思想也发生了新的转变，在原有教学理念指导下开发的软件已不能适应新的要求，有必要对开发新课程理念下的物理教学软件进行深入探讨，本专题要以建构主义理论和现代教育技术学指导新型软件开发研究，通过研究，探索出具有方法论价值的新型软件（包括演示型软件，自主学习型软件、模拟实验型软件、训练复习型软件、教学游戏型软件、资料工具型软件以及网络型软件等）设计原则、制作方法以及评价标准。要在新型软

27、件的设计中，突破简单的演示型辅助模式，重视提问与反馈方式的设计，提供丰富的多媒体资源以及实现软件的超链接结构。在本专题研究中，还要进行“Authorwere”、“方正奥思”等多媒体开发工具在物理教学中的应用研究，以及“WebcL”等网络教学支撑平台在物理教学中的应用研究，并将研究成果进一步推广。7、计算机仿真技术在物理教学中的应用研究Flash、几何画板等计算机软件开发工具能开发出逼真的、模拟实际实验现象的教学软件，并能够进行时空拓宽、动态分析、图景展示、静态强化、构建立体模型，模拟细微现象等工作。因此，应深入研究这些软件开发工具在辅助物理实验教学方面的应用途径，并在广大中学物理教师中大力推广

28、它们的使用方法。8、现代教育技术与物理课程整合的评价研究。本专题要在物理课程标准与建构主义学习理论指导下，研究出在现代教育技术与物理课程整合的前提下，科学评价教师课堂教学与学生探究学习的评价体系，设计出切实可行的评价方法，使评价成为促进“教”与“学”的有利手段。9、现代教育技术在物理知识考试和技能考查中的应用研究本专题主要研究如何运用现代教育技术进行物理学科知识考试，如制作包含有智能试题库的测试网页并在课堂上对学生进行网上测试，由网络即时将测试结果反馈给师生，以便教师根据测试情况迅速调整教学策略。本专题还研究如何运用录像技术和计算机实时测量技术考查学生的实验理解能力和实验操作能力，如选择实验仪

29、器、电路连线、采集并处理实验数据、实验步骤排序、查找实验疏漏、排除实验故障、调试实验仪器等。五、研 究 策 略 研 究 路 径本课题采取了“总体设计，多端切入；统一要求，分题研究；课题做小，研究求深；多题结合，优势互补；多方合作，协同攻关；求真务实，突出特色”的研究路径。 1、总体设计，多端切入 本课题由罗维治教授牵头，进行总体设计，提出研究目标和主要内容。各子课题组依据本地实际，根据所选专题制定研究方案，多端切入课题研究。 2、统一要求，分题研究 作为一个整体性的大课题，需要在研究目标、内容和研究进程及其管理上有统一的要求。各子课题组既要按照统一要求进行各自的课题研究与实验，又要在各自的专题

30、研究中发挥自己的优势，以创新精神搞好自己的研究。 3、课题做小，研究求深 本课题是较大的课题，但可对研究工作做必要的分解。对从事专题研究的单位来说，专题不求其大而求其深、求其新。各子课题组要从实际出发，量力而行，尽力而为。 4、多题结合，优势互补 各子课题组在研究过程中要加强协作，及时交流研究心得与成果。做到相互渗透，相互支撑，相互为用，优势互补。 5、多方合作，协同攻关 本课题研究难度较大，需要聚集全省各级教研部门和一批有代表性的中学的研究力量。总课题组除了要做好课题的组织管理工作、培训实验教师，在课题研究的各个阶段组织集中进行总结和研讨外，还要与子课题组保持经常的联系，到第一线指导课题研究

31、，共同解决子课题组在课题研究中遇到的困难和问题。各子题组也要积极主动向总课题组汇报情况，争取支持。6、求真务实，突出特色坚持科学的态度，实事求是进行研究。各子课题组要根据本课题实际，找准切入口，确定研究方向，突出自己的特色，以创造出富有个性的研究成果。研 究 方 法本课题采用了调查研究法、文献研究法、经验总结法、行动研究法等方法开展研究。研究过程中坚持把解决实际问题放在首位。同时，在研究中注意把全面总结与个案研究结合起来，做到了边研究，边实践，边推广。1、调查研究法通过问卷调查、实地调查、走访、座谈等方式，全面了解我省中学现代教育技术装备现状及在中学物理教学中的应用情况，了解物理教师在应用现代

32、教育技术进行物理教学方面存在的困难，收集物理教师对现代教育技术与物理课程整合工作的需求与建议。2、文献研究法广泛查阅国内外有关现代教育技术与物理课程整合的论文、著作、报道等，寻找本课题实施的理论依据以及可资借鉴的优秀经验。通过文献研究启迪课题组成员的思想，开阔研究思路。 3、经验总结法我省有一些学校在现代教育技术与物理课程整合方面积累了相当的经验，对这些经验进行及时地挖掘和总结，并上升为理论成果或应用规律，为其他单位开展此项课题研究提供榜样和借鉴。 4、行动研究法在研究过程中坚持对课题研究工作的经常性总结与反思，发现和分析课题研究过程中存在的缺陷与问题，及时修正课题研究思路与方案，使课题研究循

33、着正确的方向进行。七、研 究 过 程本课题于2003年11月30 日被立项为湖南省教育科学“十五”规划资助课题。课题研究周期为4年，至2007年4月结束。四年来，我们将课题研究分三个阶段，主要做了以下几个方面的工作：（一）第一阶段：2003年5月2004年3月，为课题研究的准备阶段本阶段的中心工作是做好制定研究方案、明确研究任务和落实任务分工。在省规划办下达课题立项通知之后，课题主持人召集课题组成员讨论拟定了课题研究方案。大家系统学习了有关现代教育技术与物理课程整合的有关资料，明确了课题组成员的任务分工，确立了长沙学院、省教科院基教所、湖南一师、宁乡实验中学、宁乡十三中、宁乡玉潭中学、长沙市3

34、7中、湘潭县凤凰中学、望城三中、望城六中、常德市十一种、澧县四中、永州市四中、祁阳二中、祁东一中为主要研究单位。长沙学院、省教科院基教所、湖南一师主要开展理论研究、负责课题研究的牵头组织及协调工作，承担对各中小学的课题指导工作。各参与学校围绕课题组的总任务，结合各自学校的特点，积极探索现代教育技术与物理课程整合的基本方法和途径。（二）第二阶段：2004年4月2007年3月，为课题的具体实施阶段1、做好文献研究和现状调查 为了了解国内外有关研究成果，为本课题作好研究准备，课题组认真做好了相关文献的搜集、整理和研究工作。文献研究表明， 90年代后期以来，国外对现代教育媒体与学科整合已有一定的研究，

35、但研究侧重于通识层面，而对现代教育技术与物理课程整合的应用探讨则很少，使得现代教育技术与物理课程整合在应用中出现了许多的偏差。为了了解我省广大中学物理教师对现代教育技术与物理课程整合的认识程度及应用现代教育技术设备的能力现状，我们于2004年8月对全省的25所市、县中学的165名物理教师进行了问卷调查。调查重点包括学校的现代教育技术资源、教师对现代教育技术设备的应用能力、教师对现代教育技术与物理课程整合的认识等内容。问卷调查表内容如下：现代教育技术与物理课程整合调查问卷老师：你好！为了解我省现代教育技术与物理课程整合的基本情况，我们编制了这份问卷，请你按自己的情况认真、如实地填写。你的回答对我

36、们的研究和改进物理教学都会有很大帮助。这个问卷是不记名的，对你本人不会产生任何影响，感谢你的支持与合作！1、 你所在的学校有下列哪些现代教育技术资源（ ）A、录像播放系统 B、电脑 C、视频投影仪 D 物理教学计算机素材库E、互联网2、你对操作已有现代教育技术设备的熟练程度（ ）A、非常熟练 B、一般程度 C、不会使用 D、从没试过 3、你常用的教学资料来源（ ）A、互联网上搜集 B、查阅书籍 C、其他4、你会使用下列哪些工具软件开发物理教学软件（ ） A、Authorware B、方正奥思 C、Flash D、PowerPoint E、不会使用5 、你会开发何种物理教学软件（ ）A、物理网络

37、课件 B、物理教学积件 C、物理教学课件 D、不会开发6、你能开设下列哪些类型的物理课（ ）A、网络课 B、多媒体辅助教学课 C、一般电教课 D 、普通课7、你认为现代教育技术与物理课程整合对提高学生的学习兴趣（ ）A、很有帮助 B、有一定帮助 C、帮助不大 D、不知道8 、你认为现代教育技术与物理课程整合在突破重点难点知识方面（ ）A、很有帮助 B、有一定帮助 C、帮助不大 D、不知道9、你认为现代教育技术与物理课程整合在创设情境方面（ ）A、很有帮助 B、有一定帮助 C、帮助不大 D、不知道10、你认为现代教育技术与物理课程整合对培养学生自主探究能力（ ）A、很有效果 B、有一定效果 C、

38、效果不大 D 、不知道11、你想通过何种方式提高自己的现代教育技术与物理课程整合的能力（ ）A、学校培训 B、外出学习 C、自学 D、不想学习问卷调查结果统计如下：选项题号ABCDE195%58%10%28%32%210%60%25%5%326%100%20%412%10%8%54%46%55%18%54%46%63%54%92%100%736%42%18%4%836%48%12%4%964%36%0%0%1032%48%16%4%1192%36%30%6%调查表明，我省中学的现代教育设施分布不平衡，在农村中学和一些城镇中学，只有一些简单的电教设备。中学物理教师中，能够非常熟练地操作现代教育技

39、术设备的和能够运用互联网查询资料的教师比例很低，能开发简单的物理教学课件的教师比例也不高，而能开设网络课程的教师更为稀少。虽然多数教师认为现代教育技术与物理课程整合有必要，但由于条件限制，所以实际教学中仍很少进行实践。文献研究和现状调查为我们开展现代教育技术与物理课程整合的课题研究提供了依据。2、开展教师培训为了使参与课题研究的人员与中学物理教师能领会现代教育技术与物理课程整合的内涵和理念，并具备一定的现代教育技术应用技能及教育科研能力，我们开展了多形式、多层次的教师培训。举办教育科研知识培训班为了使参与研究的一线教师掌握课题研究的基本技能，总课题组于2004年5月在长岛饭店举办了为期3天的教

40、育科研知识培训班，参加培训的人员为各子课题的主持人及部分骨干教师，培训内容有“物理教育科研课题选题技巧”、“物理教育科研课题的论证”、“物理教育科研的基本方法”、“物理教育科研课题的成果表达”等内容。培训时强调理论知识与实践应用相结合，注重案例分析与现场答疑，使受训人员掌握了基本的教育科研方法。举办现代教育技术应用培训班2004年6月，我们在长沙大学举办了为期12天的现代教育技术应用培训班，参加培训的教师有54人，根据现代教育技术的种类和教师的需求，培训内容分为通识培训和专题培训两大部分。通识培训的对象为所有参训教师，培训的内容包括“怎样从互联网获取物理教学资源”、“多媒体教室设备使用方法”等

41、。专题培训的内容有“物理教学专题网站制作技术培训”、“Flash、物理仿真实验室与几何画板应用技术培训”、“计算机实时数据采集系统应用技术培训”和“方正奥思与Authorware应用技术培训”。“物理教学专题网站制作技术培训”侧重网络课程开发技术的传授，“Flash、物理仿真实验室与几何画板应用技术培训”侧重物理教学积件素材的开发； “计算机实时数据采集系统应用技术培训”侧重现代电子测量技术在物理实验教学中的应用；“方正奥思与Authorware应用技术培训”侧重多媒体课件制作平台在物理教学中的有效应用。四个专题培训兼顾了物理网络课与多媒体辅助教学课的需求，实现了开发与应用的互补。开通专家指导

42、热线 为了便于解答课题组成员在研究过程中遇到的困惑与疑难，总课题组将罗维治、王沛清、何 蓁等专家的电话及电子邮箱公之于众。这一举措促进了研究人员之间的互动交流，及时的解决了许多研究中遇到的问题。课题组还通过在课题专题网站中设立论坛来开展专家与一线教师的对话交流，为课题组成员答疑解难。3、举办专题研讨活动和经验交流活动总课题组下设 个子课题组，每个子课题组都承担着一个专题的研究任务，为了交流各个课题组的研究成果，实现研究资源共享，总课题组定期开展了专题研讨活动和经验交流活动。如2005年元月7日-9日在长沙市明月酒店召开了课题组会议，就课题的研究方案与实施计划的撰写作了专场辅导报告，对课题的开题

43、论证等作了明确的部署。2005年5月在宁乡实验中学召开了“现代教育技术与物理课程整合的课堂教学策略”专题研讨会，并对课题组的相关成果进行了认真的评定。这些活动既有专题研讨的环节，又有交流经验和课题阶段性评估的过程，使研讨、交流与评估有机的结合起来。4、指导子课题研究单位的课题研究工作总课题组经常邀请和组织教育科研专家和信息技术专家到子课题研究单位，指导这些单位的课题研究工作。指导工作分为两个层面：一是对子课题组进行教育科研工作方法层面的指导，进行经验的归纳和总结，为子课题组开展课题研究指明努力的方向。二是对子课题组进行现代教育技术与物理课程整合进行实践层面的指导，专家们对教师的物理教学课例进行

44、中肯的的分析和指导，并传授开发物理教学素材的技术，指导如何在有效的进行现代教育技术与物理课程整合，对物理教师的专业成长提供了有效的帮助。而总课题组成员参加现场指导活动，既提高了广大教师的教育科研水平和现代教育技术的应用技能，又掌握了许多基层学校的具体情况，为课题研究开拓了思路，获得了实践案例，指明了后段研究工作的方向。5、积极探索现代教育技术与物理课程整合的实践形式各子课题组成员在教学实践中围绕各自的研究专题，坚持“边实践，边研究”，探索出了许多可推广的实践成果。如宁乡实验中学选取“现代信息技术与物理教学整合的课堂教学策略”进行专题研究；宁乡玉潭中学的“现代教育技术与物理课程整合的教学模式”、

45、长沙市37中的“网络环境下学生物理学习模式研究”、湘潭县凤凰中学的“网络环境下学生自主学习研究”、望城三中的“网络环境下学生合作学习的模式研究”、望城六中的“现代信息技术与物理教学整合的课堂教学策略研究”、常德市十一中的“现代教育技术环境下初中物理课堂教学模式”、澧县四中的“现代教育技术环境下的高中物理课堂教学模式研究”、永州市四中的“网络环境下学生自主学习能力和合作能力的培养”、祁阳二中的“网络环境下物理自主学习教学模式研究” 等学校进行了深入探索。这些研究重在实践层面的探索，既注重了实践问题的解决，又注意了规律的总结和经验的提升。6、注意经验总结，形成研究成果课题组成员在研究过程中，注意用

46、理论指导实践研究，将研究过程取得的成果及时的进行记录和完善，并将经验材料提炼成研究论文，在有关的学术刊物上发表，或写成专著由知名出版社出版。7、积极推广课题研究成果 课题成果的宣传推广主要通过以下形式进行：通过相关的学术会议进行宣传推广如2007年4月，在“湖南省普通高中新课程省级培训班”上，何蓁作了“新课改形势下的物理教学改革”的学术专题讲座，介绍了课题组取得的部分成果，发放了部分现代教育技术与物理课程整合的教学资源。通过各级教师培训班进行宣传推广王沛清、汤卫平、杨爱吾、等利用担任省、市骨干教师培训班指导教师的机会，对受训教师进行了课题成果的宣传展示，并展开了相应的专题研讨，受得了广大教师的

47、欢迎。 在大学物理系学生中进行宣传推广罗维治在长沙大学物理系高年级学生中开设了“现代教育技术与物理课程整合”的选修课，向学生传授相关的知识技能，推广课题研究的先进成果，这门课程已成为最受学生欢迎的课程之一。利用青年教师创新教学大赛进行宣传推广课题组成员在每年的国、省、市级青年教师创新教学大赛活动中，都要利用课前指导、课后公开点评等机会，对参赛教师和前来观摩的教师宣传推广课题研究成果。课题成果与教学实践的有机结合，为参赛教师和前来观摩的教师提供了学习和应用的平台，取得了可喜的成果，深受广大教师的欢迎。 通过论文和专著进行宣传推广优秀论文是课题研究成果的结晶，课题组的成员分别在相应的省、市、校级论

48、文交流会上，宣读和展示自己的课题研究成果，使课题成果在大范围内得到了广大物理教师的认同。课题组成员还通过专著来宣传推介课题研究成果，如课题组成员何 蓁出版了中学物理设计的专著，该书第五章系统的介绍了物理教学中现代教学媒体的选择和运用，以及物理教学多媒体课件的设计制作方法（该书已成为一些师范院校物理系高年级学生的必读书之一）。课题组成员杨爱吾、汤卫平等出版了中学物理教学竞赛指南的专著，该书第四章系统介绍了现代教育技术在物理教学竞赛中的应用途径，并且介绍了大量的现代教育技术与物理课程整合的操作实践与教学案例。上述专著的出版及推广，为广大中学物理教师开展现代教育技术与物理课程整合的研究与实践提供了切

49、实的帮助和指导。（三）第三阶段：2007年2月2007年5月，为课题的总结阶段。1、整理分析研究材料课题组每位成员对几年来的研究工作进行回顾总结，尤其是子课题研究学校的成员，将几年来学校在课题研究工作中的探索和实践写成了全面的总结材料。课题主持人对平时积累的研究资料，以及其他研究成员所提供的材料，进行了分类整理，分析归纳。 2、撰写研究报告在对几年来课题研究工作进行系统整理的基础上，课题主持人认真撰写研究报告。研究报告经过了部分成员的反复讨论和修改，力求全面客观地反映课题研究的过程和结果。 3、申请课题结题按湖南省教育科学规划办的要求，做好结题的所有材料准备，向湖南省教育科学规划办提出结题申请

50、，聘请专家结题。 八、研究成果1、构建了现代教育技术与物理课程整合的教学策略现代教育技术与物理课程整合，要依据物理学科的培养目标、教学内容、教学策略，找准整合的切入点，并结合物理教学的教学程序展开。一般来说，可遵循以下几个方面的策略。（1） 全程化策略现代教育技术与物理课程的整合应贯穿物理教学的全过程。包括制订物理教学规划、明确物理教学课程目标、设计物理学习方式、确立物理教学模式、开展物理教学评价等各个环节。要通过整合，提升物理教学的质量和效率。（2） 人本化策略现代教育技术与物理课程整合要贯彻以人为本的策略。要通过在物理教学中合理运用现代教育技术，营造新的教学情境，增强教学内容的新颖性和多样

51、性，激发学生的好奇心和求知欲，注意学生的个性差异，使学生在和谐的教学氛围中积极主动的学习和探索，并体验创造的乐趣。（3） 多样化策略教师要充分利用计算机、网络所提供的集成化的教学环境，如多媒体学习系统、资料库、演示环境、辅助学习工具、师生交互环境等来设计新的多样化的教法和学法。如可以利用多媒体充分表达教学意图，使抽象的内容变得具体、形象；使看不见内容的变成看得见的内容，可以利用多媒体化静为动、化动为静、化大为小、化小为大等。可以利用多媒体克服宏观、微观、时间、空间的限制，将事物与现象的演变过程再现于课堂。学生可以通过下载学习软件、网上查寻资料，通过电子邮件或BBS等与教师、同学交互联系等方式来

52、完成学业。在这样的环境下，教学模式或教学方式的改革和创新就有了更大的可能。（4） 实践感知策略在物理教学中，由于种种条件的限制，很多物理现象学生都难以亲临其境。教师要通过现代教育技术手段，利用虚拟实验技术，为学生创设虚拟实验环境，让学生通过模拟把握实践要领和具体操作方法，使他们在仿真的实验环境中，观察现象，操作仪器，读取数据，科学分析，培养科学探究的态度和能力，掌握科学探索的方法与途径。 （5）自主学习策略 自主学习是物理新课改倡导的学习方式之一，现代教育技术与物理课程整合为学生的自主学习提供了有利条件。教师可选择恰当的教学内容，指导学生利用教师提供的多媒体资源，或利用互联网去开展个别化的自主

53、学习。学生通过对教学情境的观察和对学习资源的选择分析后深入思考，发现并提出假设，并进一步探索和验证物理规律。教师在学生学习的过程中，要提供学习资源和学习目标，并进行具体的指导，起到组织者和促进者的作用； 2、构建了现代教育技术与物理课程整合的模式体系（1）基于多媒体教室环境下的物理教学模式“情境创设问题发现强化巩固”模式此模式是利用现代教育技术，根据物理教学内容的需要，创设与教学内容有关的生动的情境（包括问题情境、实验情境、讨论情境、生活情境等），形成一种特定的环境和气氛，引导学生发现问题、提出问题，激发学生探究激情，然后再通过学生讨论、探究后，进行抽象概括，形成概念、规律或找出物理现象的共同

54、特征，得出结论。最后再现整个物理过程，给予强化、加深。创设情境形成氛围发现问题讨论探究抽象概括形成概念情境再现巩固强化“情境创设问题发现强化巩固模式”流程图“实验演示模拟再现巩固强化”模式此模式是在教师演示实验的基础上，针对“实验不够清晰，需要用科学动态模拟补充（如 “波的干涉”和“带电粒子在电场和磁场中的运动”等）；虽然演示实验基本清晰，但需要通过科学模拟提供分析性信息，使得学生更深刻地理解客观物理规律及其应用（如。“弹簧振子的动力学分析”、和“电磁感应”等）；演示实验中存在实验过程太快，学生来不及观察（如自由落体实验）；实验对象太小，学生难以看清（如布朗运动）；实验条件苛刻而难以成功（如静

55、电实验）”等问题，利用现代教育技术再次模拟演示实验所反映的物理事实，以补偿演示实验存在的不足之处，从而加深学生对实验的认识，为学生掌握概念、认识规律打下坚实的基础。新课导入实验演示模拟再现分析概括形成结论应用巩固“实验演示模拟再现巩固强化”模式流程图 “实验演示采集数据分析数据巩固强化”模式这一模式适用于物理演示实验中的数据难以用传统手段直接测量（如玻马定律的P、V值的测量）或实验数据难以快速处理（如牛顿第二定律的实验验证）等情况。采用这一模式教学时，需要将计算机实时测量系统和传统实验器材相结合，利用计算机实时测量系统及时地测量出演示实验中的各个物理量( 如力、速度、电流、电压、压强、时间、温

56、度等)，并将它们输入计算机中进行数据处理。采用这一模式既能方便的测出各种物理数据，还能展示实验的中间过程和暂态过程，快速显示各物理量间的函数关系，提高实验的精度和实时效果。创设情境提出问题实验演示实时测量分析数据得出结论联系实际巩固应用“实验演示采集数据分析数据巩固强化”模式流程图（2）现代教育技术应用于习题课的模式这一模式是利用现代教育技术展示习题所对应的物理问题情境，通过视频录像或动画模拟来表示问题情境中所包含的物理过程及物理模型，使学生能从动态的视觉、听觉形象中了解物理问题的内涵和实质。此模式与传统的板书展示相比，它能够演示连续的物理过程，使习题形象化、生动化，引导并帮助学生建立物理模型

57、，分清物理过程，理顺解题思路，找出解题钥匙。这样可以大大提高习题课的教学效率，培养学生的物理解题能力。呈现问题情境展示物理过程建立物理模型明确解题思路问题求解作答总结解题规律现代教育技术应用于习题课的模式流程图（3）现代教育技术应用于学生实验课的模式 这一模式是利用现代教育技术帮助学生通过学生实验得到实验数据后，运用Excel、Access、Foxpro等计算机数据处理软件，通过列表法或图象法来处理这些物理实验数据，得出各物理量间的函数关系。此模式能使学生快速的从复杂的实验数据中找出物理规律，得出实验结论。学生动手实验计算机分析数据得出实验结论找出物理规律现代教育技术应用于学生实验课的模式 （

58、4）现代教育技术应用于复习课的模式物理复习课的特点是课堂容量大，涉及的物理概念多，有些物理现象和物理过程需要重现，且要通过复习形成较为复杂的概念框架。这些特点决定了传统的教学媒体难以满足复习课的要求。而利用现代教育技术可以快速展示复习课所要涉及到的内容，在较短时间内重复出现相关的物理现象、演示实验、公式、图表、图象，以激活学生对原有知识的记忆和再现，促使学生对相关知识进行比较，找出知识之间的相同点和不同点，归纳出各知识点间的内在联系与区别，达到温故知新的效果，同时加深和拓展学生对知识网络结构的认识深度优化复习课教学。确定复习主题和内容利用现代教育技术进行基本概念和物理规律复习形成知识网络巩固应

59、用所学知识现代教育技术应用于复习课的模式流程图（5）基于网络环境下的物理教学模式 基于网络环境下的“抛锚式教学”模式建构主义认为，学习者要想完成对所学知识的意义建构，最好的办法是让学习者到现实世界的真实环境中到感受和体验，而不是仅仅聆听教师关于这种经验的介绍和讲解。而抛锚式教学正是在这一理论指导下构建起来的。抛锚式教学模式的主要设计思想是使学生在一个开放、逼真的问题情境中选择出一个问题（确定这类真实事件或问题被形象地比喻为“抛锚”，因为一旦这类事件或问题被确定了，整个教学内容和教学进程也就被确定了，就像轮船被锚固定一样），产生学习的需要。教师向学生提供解决该问题的有关线索，让学生通过自主学习、

60、合作学习及亲身体验，达到问题解决的全过程。因为网络技术的最大优势在于资源丰富，且能实现资源共享，因此学生在解决问题时需要借助互联网进行自主学习和合作学习。根据教学内容确定真实事件或问题教师根据事件或问题建立专题学习网站课前准备创设情境确定问题提供线索介绍方法自主学习协作交流问题解决效果评价教学流程基于网络环境下的“抛锚式教学”模式流程图基于网络环境下的“支架式教学”模式“最近发展区”（ZPD）理论认为：在学生的智力活动中，对于所要解决的问题和原有能力之间可能存在差异，通过教学，学生在教师帮助下可以消除这种差异，这个差异就是“最邻近发展区”。支架式教学正是建立在这一理论基础上的一种新的基于网络环

61、境下的教学模式。 “支架”原意是建筑行业中搭的“脚手架”，这里用来比喻对学生问题解决和意义建构起辅助作用的概念框架。支架式教学是通过提供一套适当的概念支架来帮助学习者理解特定知识，建构知识意义的教学模式，借助支架，学生能够逐步独立探索并解决问题，达到独立建构知识的境界。简言之，通过支架（教师的帮助）把管理学习的任务逐渐由教师转移给学生自己，然后撤去支架，让学生独立完成任务。在设计支架式教学的准备阶段，物理教师必须分析学生以前已经掌握的知识和即将引入的新任务之间的距离。在学生学习过程的三个特定点需要采用“支架”：第一，当学生从网络资源里收集必要的信息时，需要使用一种“接收支架”，用来引导学生关注

62、重要的东西，帮助学生组织和记录他们认识到的东西。接收支架的实例如：观察技巧指导、物理术语表等。第二，当学生阅读他们获取的网络信息后，反思并发现它们的意义时，需要一种“转换支架”，帮助学生将他们接受到的信息转化为某种其他的形式。转换支架的实例如：概念图、相近的物理概念比较表等。第三，当学生准备“制造”某项作品，或者表达他们学习的结果时，需要一种“产品支架”，可以将“多媒体幻灯片制作工具、多媒体积件”等作为帮助学生把学习结果输出的产品支架，通过学生的工作，使他们有可能超越以前已经具备的能力水平。随着时间的推移，期望他们能够内化这些已经提供的内容，直到能够自主地完成这些任务。围绕学习主题建立概念框架（搭脚手架）将学生引入问题情境（即概念框架中的某个节点）学生先自主探索，再协作讨论效果评价网络环境下的“支架式教学”模式流程图 基于网络环境下的“研究性学习”模式 基于网络环境下的研究性学习模式，就是在运用网络资源的前提下，在物理教学过程中创设一种类似科学研究的情境和途径，让学生在教师指导与支持下，经历以科学研究的方法探索和研究问题的学习过程。确定研究主题制订计