（课程与教学论专业论文）中学物理资源开发与应用方法研究.pdf

摘要 数字化教学资源的开发与应用是教育信息化的核心。但是，目前数字化教学资源的 开发和应用还普遍存在着一些瓶颈性问题，这些瓶颈性问题直接制约着教育信息化工作 进程。典型的瓶颈问题包括：所开发的资源缺乏针对性、系统性、规范性，在应用上存 在着很大的盲目性。导致这些问题主要原因是数字化教学资源开发与应用方法不科学。 本文就是针对上述普遍存在的问题，从中学物理课程内容分类、共性整合点诊断、资源 结构与开发方法、数字化仿真实验室设计与开发等方面开展了中学物理数字化教学资源 的开发与应用方法研究。主要研究结果包括： 1 系统研究了中学物理课程内容类型，每类内容的理想教学过程与共性整合点， 每类整合点的解决模式，提出了有效解决每类共性整合点困难的数字化资源结构。 2 在对的每类共性整合点数字化资源结构系统分析基础上，提出了中学物理数字 化教学资源库的总体架构和资源建设方法。 3 系统研究了中学物理数字化仿真实验室的模型及设计方法，设计并实现了物理 电学实验数字化仿真平台。 4 系统研究了中学物理不同课程内容类型的教与学模式和方案，以及教与学模式 和方案选择的策略与方法，在此基础上提出了教与学课件集成平台的架构。 5 系统分析了不同数字化环境的功能特点，提出了不同课程内容类型在各种数字 化环境中可能的教与学模式。 关键词：数字化教学资源；开发方法；整合点；中学物理 a b s t r a c t e l e a r n i n g r e s o u r c e s d e v e l o p m e n ta n da p p l i c a t i o ni st h e c o r eo fe d u c a t i o n i n f o r m a t i o n i z a t i o n h o w e v e r , a tp r e s e n t ，t h e r ea r es o m ew i d e s p r e a db o t t l e n e c kp r o b l e m si n t h ed e v e l o p m e n ta n da p p l i c a t i o no fe l e a r n i n gr e s o u r c e s ，w h i c hd i r e c t l yr e s t r i c tt h es p e e do f e d u c a t i o ni n f o r m a t i o n i z a t i o np r o c e s s t h e s et y p i c a lb o t t l e n e c kp r o b l e m si n c l u d e ：t h el a c ko f p e r t i n e n c e ，s y s t e ma n ds t a n d a r di nt h er e s o u r c ed e v e l o p e d ，a n db l i n d n e s si na p p l i c a t i o n t h e m a i nc a u s eo ft h e s ep r o b l e m si st h a tt h e d e v e l o p m e n ta n da p p l i c a t i o nm e t h o d so ft h e e - l e a r n i n gr e s o u r c ea r en o ts c i e n t i f i ce n o u g h i na l l u s i o nt ot h ep r e v a i l i n gp r o b l e m sa b o v e ， t h i s p a p e rr e s e a r c h e dm i d d l e - s c h o o lp h y s i c se - l e a r n i n gr e s o u r c e sd e v e l o p m e n ta n d a p p l i c a t i o nm e t h o d sf r o md i f f e r e n ta s p e c t s ，s u c ha sm i d d l e s c h o o lp h y s i c sc o u r s ec o n t e n t c l a s s i f i c a t i o n , c o l l l m o ni n t e g r a t i n gp o i n td i a g n o s i s ，r e s o u r c es t r u c t u r ea n dd e v e l o p m e n t m e t h o d s ，d i g i t a ls i m u l a t i o nl a b o r a t o r yd e s i g na n dd e v e l o p m e n t 1 1 1 em a i nr e s e a r c ho u t c o m e s a r ea sf o l l o w i n g ： 1 s y s t e m a t i c a i l ys t u d yt h em i d d l e - s c h o o lp h y s i c sc o u r c o n t e n tt y p e s t h ei d e a l t e a c h i n gp r o c e d u r ea n dc o m m o ni n t e g r a t i n gp o i n t so fe a c hc o n t e n tt y p e ，a n dt h es o l m i o n m o d eo fe a c hi n t e g r a t i n gp o i l l t p r o p o s ee f f e c t i v ee - l e a r n i n gr e s o u r c es t r u c t u r e st o 。s o l v e d i f f i c u l t i e si ne v e r yc o m n l o ni n t e g r a t i n gp o i l l t 2 b r i n g f o r w a r dt h eo v e r a l ls t r u c t u r ea n dr e s o u r c e d e v e l o p m e n t m e t h o d so f m i d d l e s c h o o lp h y s i c se l e a r n i n gr e s o u r c ed a t a b a s eo nt h eb a s eo fs y s t e m a t i ca n a l y s i so f e l e a r n i n gr e s o u r c es t r u c t u r ei ne v e r yc o m m o ni n t e g r a t i n gp o 血t y p e 3 s y s t e m a t i c a l l ys t u d yt h em o d ea n dd e s i g nm e t h o d so fm i d d l e - s c h o o lp h y s i t sd i g i t a l s i m u l a t i o nl a b o r a t o r y , d e s i g na n dr e a l i z ep h y s i c se l e c t r i c se x p e r i m e n td i # t a ls i m u l a t i o n p l a t f o r m 4 s y s t e m a t i c a l l ys t u d yt h et e a c h i n ga n dl e a r n i n gm o d e sa n dp l a n so fd i f f e r e n tc o u r s e c o n t e n tt y p e si nm i d d l e s c h o o lp h y s i c s ，a n dt h et e a c h i n gs t r a t e g ya n dm e t h o do fe a c hm o d e a n dp l a n b a s e do nt h i ss t u d y , p o s et h et e a c h i n ga n d l e a r n i n gc o u r s e w a r ei n t e g r a t i n gp l a t f o r m s t r u c t u r e 5 s y s t e m a t i c a l l ya n a l y z et h ef u n c t i o nc h a r a c t e r i s t i c so fd i f f e r e n td i g i t a le n v i r o n m e n t ， p u tf o r w a r dt h ep o s s i b l et e a c h i n ga n dl e a r n i n gm o d e so fd i f f e r e n tc o u r s ec o n t e n tt y p e si ne a c h d i g i t a le n v i r o n m e n t k e yw o r d s ：e l e a r n i n gr e s o u r c e ；d e v e l o p m e n tm e t h o d ；i n t e g r a t i n gp o i n t ；m i d d l e s c h o o l p h y s i c s 独创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下独立进行研究工作所取得 的成果。据我所知，除了特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果。对本人的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了 明确的说明。本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：么鹭盈吐 日期：翌! ! 呈! 乏! 翌 学位论文使用授权书 本学位论文作者完全了解东北师范大学有关保留、使用学位论文的规定，即：东 北师范大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许 论文被查阅和借阅。本人授权东北师范大学可以采用影印、缩印或其它复制手段保存、 汇编本学位论文。同意将本学位论文收录到中国优秀博硕士学位论文全文数据库 ( 中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社) 、中国学位论文全文数据库( 中国科学技 术信息研究所) 等数据库中，并以电子出版物形式出版发行和提供信息服务。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 电话： 邮编： 东北师范大学博士学位论文 第一章引言弟一早 jl 萄 一、研究背景 ( 一) 研究的缘起 1 信息化社会的呼唤 随着网络时代的到来，我们迎来了信息化社会。在信息化社会里，信息和知识成指 数般增长，要求社会成员必须不断学习，有目的地更新自己的知识和技能，才能适应社 会的发展。从某种意义上来说，我们处在一个信息化的学习型社会。同时，现代化的信 息技术为信息化的学习型社会的形成创设了条件。“学习不再被看作仅仅是人生的早期 阶段所从事的一种典礼或仪式，跨越时代、时间和空间阻隔的信息和通信技术的持续和 广泛使用给我们带来了终生学习的机遇”( 联合国教科文组织，1 9 9 9 1 2 2 0 ) 。学习者、 教师和家长组成网络形成信息化的教室；教室联成网络形成信息化的学校；学校和社区 联成网络形成信息化的社会；信息化的社会联成网络跨越民族与国家。与此同时，教育 的目的变得更为复杂，教授某种体系的知识或技能是远远不够的，我们期望学习者获得。 较高的认知能力解决问题的能力、创造能力、合作学习的能力等，总之，要具备在 新的环境下应用所学的知识和学习新知识的所有技能。教育义不容辞地承担起为全社会 成员传播跨越文化背景和知识领域的知识和发展其智力的职责和任务。信息化社会要求 社会成员接受全球化的教育。全球化教育的现象主要有三。其一是教育资源在全球范围 内流动；其二是全球性教育现象；其三是在全球范围内进行的教育活动。学校应当是全 球科学技术发展的前沿。它将人类文明的精粹传播给受教育者，使他们了解全世界的地 理、政治、科学、文化、经济和社会的发展，了解世界的多样性、复杂性与竞争和合作 并存的人类社会和世界经济；同时应使他们了解自己的国家、民族的优秀文化传统、悠 久历史和光辉灿烂的科学技术成就，以及辽阔、富饶、美丽和多样化的自然生态、地理 疆域与自然资源；使他们具有爱国情怀并充满自信地与世界各民族平等地交流与合作， 为祖国和人类的和平繁荣贡献力量。教育全球化还体现在师资和学生全球性交流规模的 不断发展，国际间课程、学分和学位的互认、全球化网络教育的兴起等。全球化教育的 现象的特点主要有开放性、共享性、多元性。 2 教育信息化的需求 教育信息化的概念是在2 0 世纪9 0 年代伴随着信息高速公路的兴建而提出来的。美 国克林顿政府于1 9 9 3 年9 月正式提出“国家信息基础设施”( n a t i o n a li n f o r m a t i o n i n f i a s t r u c t u r e ，简称n i i ) ，俗称“信息高速公路”( i n f o r m a t i o ns u p e r h i g h w a y ) 的建设计 划，其核心是发展以i n t e r n e t 为核心的综合化信息服务体系和推进信息技术( i n f o r m a t i o n 。张屹，祝智庭信息时代全球化教育的知识结构【i 】全球教育展望，2 0 0 1 ( 1 1 ) 1 - 7 l 东北师范大学博士学位论文 t e c h n o l o g y ，简称i t ) 在社会各领域的广泛应用，特别是把i t 在教育中应用作为实施 面向2 1 世纪教育改革的重要途径。美国的这一举动引起世界各国的积极反应，许多国 家的政府相继制定了推进本国教育信息化的计划。 从技术层面看教育信息化的特征是数字化、网络化、智能化和多媒化；从教育层面 看教育信息化的特征是教材多媒化、资源全球化、教学个性化、学习自主化、活动合作 化、管理自动化、环境虚拟化。信息技术与课程的有效整合是教育信息化的关键，而 数字化教育资源的开发是信息技术与课程整合的重要内容。 3 新课程的需要 新课程的核心是培养学生的创新精神和实践能力。学生创新精神和实践能力的培养 离不开新的教与学的模式和手段，更离不开满足学生自主学习、探究学习和协作学习的 资源。 4 研究态势的迟滞 2 0 0 0 年以来，我国的教育信息化体系已经得到了初步的建立，各地教育城域网、校 园网的建设也有了很大的突破。网络与硬件设施的投入从根本上保障了“校校通”工程的 实现。在教育教学资源的建设上，各地也是各显神通，在教育部制订的教育资源元数据 规范标准的基础上，快速构建了具有本地区特色的资源中心，这些资源中心在构建初期， 发挥了相当大的示范作用。 随着教育城域网几年来的发展，数字化教育资源的建设和应用始终成为教育界关注 的焦点。从购买资源到鼓励教师参与创作，从单纯“建库”到建设“资源管理和应用平台”， 从关注“多媒体素材”到对“教育资源”的全面认识，人们对于教育资源建设和应用的问题 不断形成共识。但对学科资源体系架构还缺乏系统的研究，对学科资源的结构化建设方 法的研究更是鲜见。 5 学科资源标准的缺失 我国基础教育领域的数字化教学资源，经历了从无到有，从粗到精，从量到质的一 个发展过程，一线教师和一些公司付出了巨大的努力，建设了海量的数字化教育资源。 而不争的事实是表面开发了大量的数字化教学资源，实际一线教师在实际教学却没有资 源可用，一些学校购买了多家资源库，教师却不怎么用，仍然自己花费大量的时间和经 历来开发资源。造成这一现象的原因是多方面的。但归根到底是没有对学科资源进行结 构化设计，缺乏学科资源机构化、系统化、规范化建设方法，导致重复开发，使得资源 开发的效率极低，共享性差，检索性差。 ( 二) 国内外现状 。祝智庭教育信息化与教育改革【e b o l l h t t p ：w w w e d u c n 2 0 0 1 1 2 2 1 3 0 1 4 8 5 1 s h t m l 留h t t p ：w w w i s t u d y 3 6 5 c o m e x p e r t _ c o i m e x p e r t _ p u b l i s h f i l e 2 0 0 7 0 2 2 0 0 7 0 2 0 5 1 5 5 5 3 3 h t m 2 东北9 币范大学博士学位论文 1 国外现状 在国外，数字化教学资源建设十分关注学习资源数据标准、学习对象可重用研究、 资源管理系统设计等方面的工作。 ( 1 ) 美国g e m 教育资源库( t h eg a t e w a yt oe d u c a t i o nm a t e r i a l s ) g e m 教育资源库是一个由美国教育部支持的资源开发项目，它主要为教师提供网上 课程计划、课程单元和其它教育资源，建立资源共享与互操作框架和教育资源元数据标 准。 g e m 规定了标准的资源描述方式，并提供元数据生成工具g e m c a t 创建和控制资源的 元数据。g e m c a t 遵循g e m 标准，g e m 的元数据结构采用了o c l c ( o n l i n ec o m p u t e rl i b r a r y c e n t e r ) 的d u b l i nc o r e 元数据标准的1 5 个核心元素，并根据美国教育的特点，增加了适 用对象、编目代理、持续时间、基本资源、年级水平、教学方式、质量标准和学术标准 等8 个扩展元素。 t h eg a t e w a y 是在g e m 框架下面面向广大教师的美国著名网站。g e m 会员进入t h e g a t e w a y 提交通过标准化描述后的资源元数据。至2 0 0 1 年1 1 月，t h eg a t e w a y 网站联结了 2 3 6 5 4 个资源记录，其中有美国著名的a s k e r i c 虚拟图书馆、探索者频道等，实现了网上 教育资源的广泛共享。 ( 2 ) 澳大利亚教育网络e d n a ( e d u c a t i o nn e t w o r ka u s t r a l i a ) e d n a 是澳大利亚所有教育和培训部门之间合作的计划，它为学校职业教育和培训、 成人教育和高等教育提供丰富的资源服务。它针对资源建设制定了适用于澳大利亚的信 息资源元数据标准，这一标准包括d u b l i nc o r e 元数据元素集的1 5 个核心元素，以及适 应澳大利亚本土化及资源联机要求扩充的8 个元素，支持澳大利亚所有教育和培训部门 在网上资源管理方面的互操作，并开发了源数据制作及编辑工具e d n at o o ls e t ，以方 便资源贡献者生成标准的元数据文档。 目前e d n a 正准备在d u b li nc o r e 元数据初步协议框架下和美国g e m 网站实现资源共 享。 ( 3 ) 加拿大c a r e o 教育资源库 c a r e o ( c a m p u sa l b e r t ar e p o s i t o r yo fe d u c a t i o no b j e c t s ) 是一个基于w e b 方式 的多学科教学资源库网站，采用加拿大的c a n c o r e ( t h ec a n a d i a nc o r el e a r n i n g r e s o u r c em e t a d a t ap r o t o c 0 1 ) 元数据标准。c a n c o r e 在技术上参考了美国的m e r l o t 项 目，目前已为c a r e o 、b e ll e 、p o o l 、l e a r n a i b e r t a 等多个项目所采用。 c a r e o 具有分布式存储和元数据交换的特点；资源库中的资源通过网络被分散存储 在不同的服务器上；确保导入数据库的元数据与c a n c o r e 元数据标准一致。 此处列举的三个典型数据系统有两大优势非常值得我们借鉴，一是都有一个全国性 的元数据标准；二是分布存储、跨平台支撑的系统结构。 2 国内现状 陈炳木教学资源平台的共享性研究 j 现代远距离教育，2 0 0 4 ( 2 ) 3 2 - 6 4 3 东北师范大学博士学位论文 2 0 世纪8 0 年代以来，广大中小学纷纷开始了数字化教学资源建设的实践，近二十 年来，资源建设由单机课件到网络课件，由个人行为到组织行为到国家行为，得到了很 大发展。2 0 0 0 年教育部提出用5 至1 0 年的时间，使全国9 0 左右独立建制的中小学校 能够上网，使中小学师生能够共享网上数字化教学资源，提高中小学教育教学质量，使 全体教师都能普遍达到旨在提高实施素质教育水平和能力的继续教育的目标。这个目标 包含了3 个方面的内容：硬件环境建设，为中小学校建设信息化的网络环境；数字化教 学资源环境建设，为中小学生提供优质数字化教学资源；普及信息技术教育，推进信息 技术在教育教学中的应用，提高教育教学质量，加强师资培训。从全国中小学信息化工 作进程来看，硬件建设进展很快，大中城市中小学己建起了城域网和校园网，计算机、 多媒体和远程教育设备已经进入部分中小学教室，数字化教学资源的开发制作也取得了 重大进展。但这远不能适应中小学信息化工作的需要。目前，数字化教学资源仍然存在 一些亟待解决的问题。 在宏观系统建设方面，基础教育数字化教学资源从总体上说还不够丰富，特别是符 合课程改革要求和理念、适合网络环境特点的、真正能够应用到课堂教学的优质数字化 教学资源严重匮乏。现在市场上的一些数字化教学资源，仍然以作业题库、考试题库为 卖点，背离了全面推进素质教育和课程改革的发展方向。 数字化教学资源的应用还不够广泛。由于硬件环境、软件环境的制约和一些教师信 息技术应用能力等原因，数字化教学资源在教育教学中的应用程度还远不能适应中小学 教育信息化的要求，制约了信息技术的普及和应用。 数字化教学资源市场不规范，数字化教学资源的征集、遴选、认证制度亟待建立。 现在数字化教学资源存在着低水平重复、盲目追求资源数量、忽视资源质量的倾向。市 场管理不规范，恶性竞争，优质数字化教学资源的征集、遴选、认证制度还没有建立起 来，优质数字化教学资源推广和应用受到制约。 ( 三) 目前存在的问题 1 普遍问题 我国在2 0 0 0 年和2 0 0 1 年先后启动了面向基础设施建设的“校校通工程，以及面 向教育教学改革的新一轮基础教育课程改革，力求以信息化带动教育的现代化，努力实 现基础教育的跨越式发展。在短短的几年里，我国建立校园网的学校数激增，但是，大 投入并没有带来大产出，教育信息化还存在很多问题： ( 1 )各级各类教育信息化工程大多是“重硬件、轻软件，重建设、轻应用”，往 往只考虑硬件环境建设，而忽视应用软件和数字化教学资源的开发；重基础设施的投入， 而不关心如何使这些基础设施真正在教育中发挥作用，导致投资的严重浪费。据教育部 统计数据表明，我国三万多所校园网络中的9 0 还处在一种闲置状态，没有被充分利用； 真正用得好的，能运用硬件开展信息技术与课程整合课的，估计不超过1 0 ，大多数停 留在做初步探索的层面上。 。余胜全马宁教师专业发展与教育信息化叨第三卷( 1 0 ) 总第2 2 期 4 东北师范大学博士学位论文 ( 2 )信息技术与课程整合成为一种面子工程、展示工程。很多老师反映在参加评 比或做公开课时，教师的普遍做法是想尽一切办法，尽可能将一节课变成多媒体，而在 日常上课时，教师的普遍做法则是将黑板上的内容搬到大屏幕上，在学校里大部分多媒 体教学设备多数仅作为电子黑板在使用，且使用率较低，人们普遍认为节整合课的技 术难度越大，整合的效果就越好，人们往往更多地关注课件当中信息技术的含量。通 常要花3 0 个小时左右的时间备课，其中大约2 8 个小时是用来找资源、做课件。很多教 师常常一个学期或一年才上一次信息技术与课程的整合课。 ( 3 )数字化教学资源结构性缺乏。市场上很多公司拥有几十个g ，几百个g ，甚 至上千g 的资源产品，但教师普遍反映不易管理和利用，有效资源内容匮乏，需要的资 源难以找到，没有参考价值的垃圾资源很多，在资源的海洋里却忍受着资源缺乏的饥渴。 ( 4 )标准在实践中缺位，众多教育软件公司的产品与平台彼此独立，系统之间缺 乏互操作，各类信息系统之间的数据无法共享与使用，常常一个机构内部的不同科室都 无法进行正常的数据共享，信息孤岛现象越来越严重。圆 ( 5 )普遍困惑：在一节课教学过程当中是否该用信息技术、信息技术究竟该如何 发挥作用、信息技术究竟用多少比较合适、什么样的数字化教学资源和软件是好的、一 节课整合到什么程度算到位了。出现这些问题和困惑的原因有两方面。一个方面的原因 是，教师认为信息技术是未来的发展方向，因此，在学科教学过程中必须要应用，不管 怎样，一定要用上，这必然导致应用的盲目性。另一个方面的原因是，教师在设计课时 将信息技术作为一个教学要素直接纳进来考虑，与教学内容、学生、教师和其他教学条 件一同来考虑。这样做的结果好与差主要取决于教师的综合设计能力，更多的是灵感。 但信息技术普及到学科教学中毕竟是近几年的事情，教师很难准确把握设计过程，很难 有更好的灵感，因此，所作的整合教学设计很难做到科学有效。教师所作的教学设计往 往缺乏设计的依据，显得有些牵强，更多的是想当然的，或者是照葫芦画瓢的。 硬件的大投入与应用效果的低产出已经成为教育信息化的焦点矛盾。努力开发优质 数字化教学资源，推进教育信息化，提升教育教学质量是当代教育改革的核心问题，刻 不容缓。 2 中学物理数字化教学资源开发与应用方面存在的问题 为了更好地了解中学物理教师的数字化教学资源应用情况，我们设计了中学物理教 师数字化教学资源使用状况调查调查问卷( 见附录一) ，对3 0 0 多所实验学校的中学 物理进行了调查，调查分析结果如下： ( 1 ) 教师信息技术应用情况 。钟绍春信息技术与课程整合有效方法与实践明中国电化教育，2 0 0 7 ( 1 0 ) 余胜泉，：区建峰，马宁区域性教育信息化的应用推进 l e b i o l h n p _ 凸班地出c d u c n 2 b l q 掣￥s q l c a 【c b i y e s ! i1 2 q2 i ! b i 田i 彩钟绍春信息技术与课程整合有效方法与实践忉中国电化教育2 0 0 7 ( 1 0 ) 5 东北师范大学博士学位论文 4 9 o ii 。， 口能够熟练操作 东北师范大学博士学位论文 ( 3 ) 教师对数字化教学资源的态度及使用情况 7 东北师范大学博士学位论文 东北师范大学博士学位论文 ( 5 ) 教师对数字化教学资源的需求 9 东北师范大学博士学位论文 通过对以上结果的分析我们得出中学物理数字化教学资源开发与应用方面存在的主 要问题如下： ( 1 ) 数字化教学资源没有按照课程内容类型进行结构化设计，没有学科资源结构化、 体系化、规范化的开发方法。导致数字化教学资源共享性差，教师重复开发，造成资源的 巨大浪费； ( 2 ) 没有学科个性化资源库，目前一些公司和学校开发了一些资源库，这些资源库 都是计算机专业人员设计，更多地考虑了技术实现和通用性，所有学科都使用一个资源库， 而对学科个性关注不够。 j ( 3 ) 缺少学科动画开发工具，教师制作个性化资源存在困难，大多数教师也开发了 大量的数字化教学资源，但这些资源的开发更多的只考虑了教学性，多数是p p t 课件，而 对信息技术的优势挖掘不够，如数据库技术和交互技术等。 ( 4 ) 题库方面与教学环节相脱离，应用不广泛从而缺少足够数据来提高题库质量， 简单给出参考答案，不能根据测试学习状态自动组卷。系统自适应性不强，如试题难度系 数一成不蛮缺少教育测量i 力能、智能导学功能。 1 0 东北师范大学博士学位论文 ( 5 ) 在应用上存在的主要问题是缺乏对不同环境应用模式的深入研究，就技术而技 术，导致应用模式的单一，甚至是错误。 二、研究的问题 针对以上问题，本文主要研究问题如下： 1 系统研究中学物理课程内容类型，每类课的教与学模式及理想教学过程与共性 整合点、每类整合点的解决模式以及数字化教学资源建设的基本方法。 2 从中学物理教师的教学实际需求出发，系统研究中学物理资源库的体系架构和 资源建设方法；系统分析现行题库存在的问题，通过s p 表的学生学习情况动态评价方 法解决自适应学习系统中学生学习情况实时反馈的问题。 3 研究中学物理学科资源构建工具的设计与开发方法，找到解决中学物理教师制 作个性化数字化教学资源存在困难的方法。 4 通过系统研究中学物理不同课程内容类型的教学模式和教学策略，设计中学物 理物理信息化教学设计平台的架构，帮助教师利用信息化教学设计平台来使用数字化教 学资源。 5 研究物理数字化教学资源的应用模式以及不同信息化环境的特点，解决盲目应 用中学物理数字化教学资源的问题。 三、研究的意义 如何进行数字化教学资源开发，迎接信息化时代的挑战，是迫切需要思考和研究的 问题。它既是信息时代社会经济发展对教育提出的要求，又是教育事业生存和发展的必 然选择。信息技术与课程整合是国家教育信息化的基础，而数字化教学资源建设是信息 技术与课程整合的重要内容。因此研究符合中学物理数字化教学资源实际应用的体系结 构和建设方法，开发出优质的数字化教学资源是推进教育信息化的基础和前提。 本研究将对基础教育中学物理数字化教学资源结构化系统化规范化建设有指导和借 鉴意义，对有效推进基础教育信息化具有现实意义。 四、论文结构 第一章引言：主要介绍研究的缘起、研究的问题、意义及研究方法，既回答为什 么研究，研究什么和怎么研究的问题。 第二章信息技术与中学物理教学有效整合的方法主要对本文涉及的基本概念进 行界定，然后介绍数字化教学资源开发涉及的相关教学、学习理论。从理论层面阐述了 信息技术与中学物理教学有效整合的方法，包括信息技术与物理学科整合的基本定位、 在物理学科教学的哪些方面引入信息技术、在物理学科教学中如何引入信息技术、信息 技术在物理教学活动中的优势。 东北师范大学博士学位论文 第三章中学物理课程内容分类及资源建设的基本方法：系统研究物理序言课、现 象课、概念课、规律课、探究课、实验课、习题课、复习课的资源结构及每种课类的教 学过程的整合点分析，如何利用信息技术来解决教与学过程中的困难，研究了每种课类 资源的建设标准、方法。 第四章：中学物理资源库的体系结构设计及数字化教学资源建方法：分析了中学 物理数字化教学资源的种类，从教与学的过程出发给出了资源库的架构及建设方法；给 出了题库的设计方法及评价策略。 第五章中学物理数字化仿真实验室的设计：论述了数字化仿真实验室的开发原则， 给出了中学物理电学实验数字化仿真平台的设计与实现。 第六章中学物理教与学课件集成平台的架构设计：系统研究了中学物理不同课程 内容类型的教与学模式和方案，以及教与学模式和方案选择的策略与方法，在此基础上 提出了教与学课件集成平台的架构，帮助教师如何根据教学模式和教学策略来应用数字 化教学资源进行教学设计。 第七章中学物理数字化教学资源的应用模式：研究了资源管理和应用的平台，基 于课程实施的资源开发与应用，分析研究了不同信息化环境的特点，从自主性、协作性 和信息技术三个维度分析了信息技术与物理课程整合的教学模式，结合不同环境中不同 教学模式给出了四个教学应用实例。 五、研究的方法 在本论文中，将根据研究的实际需要，有机结合各种研究方法。主要包括： ( 一) 实验研究 根据前端分析、要素的设计和整合后形成的资源建设标准，设计实验方案，到不同 实验学校中同时进行课堂实验，得出实验数据，然后分析实验数据，再修正实验方案， 反复实验，最终形成实验结论。 ( - - ) 文献法 本文研究将建立在广泛细致的文献分析基础之上进行，包括：对国际上教育技术专业 期刊在近年间发表的问题相关数字化教学资源文献进行总体分析，把握其研究的主题、 范围和焦点：对国内近年来发表在主要学术期刊中的数字化教学资源、教学设计、信息 技术教学应用的研究文献进行分析提炼，寻求它们的差异性和可借鉴的积极因素：通过 其它各种渠道( 网络检索、著作阅读等) ，获取一切对数字化教学资源建设有价值的理论 文献。 ( 三) 案例分析法 1 2 东北师范大学博士学位论文 案例是一种有代表性的范型，案例分析法是透过个案现象看本质结构的过程。 通过分析若干典型的信息技术与课程整合案例，找出影响数字化教学资源应用有效 性因素，进而挖掘资源建设和应用方法。 率。 ( 四) 质性研究法 结合数字化教学资源开发实践，把学校和课堂作为研究基地，提高研究的质量和效 ( 五) 行动研究法 行动研究法是一种适应小范围内教育改革的探索性的研究方法，其目的不在于建立 理论、归纳规律，而是针对教育活动和教育实践中的问题，在行动研究中不断地探索、 改进工作，解决教育实际问题。行动研究将改革行动与研究工作相结合，与教育实践的 具体改革行动紧密相连。特点是边执行、边评价、边修改。 1 3 东北师范大学博士学位论文 第二章信息技术与中学物理教学有效整合的方法 一、基本概念界定 ( 一) 信息技术( i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y ，i t ) 凡是能扩展人的信息功能的技术，都是信息技术。可以说，这就是信息技术的基本 定义。它主要是指利用电子计算机和现代通信手段实现获取信息、传递信息、存储信息、 处理信息、显示信息、分配信息等的相关技术。包括感测技术、通信技术、计算机技术 和控制技术。 ( 二) 课程( c u r r i c u l u m ) 即“从广义来说，课程是指学生在学校获得的全部经验。其中包括有目的、有计划 的学科设置，教学活动，教学进程，课外活动以及学校环境和氛围的影响。也就是说， 广义的课程除了学校的课程表所表示的正式课程之外，还包括学生的课外活动及在学生 整个学校生活中潜移默化的校园文化中的非制度侧面；不仅包含有书本的知识内容，还 应该对学生各种课内外的活动作出明确的安排，不断地促进学生知识与经验的结合。从 狭义来说，课程是指各级各类学校为了实现培养目标而开设的学科及其目的、内容、范 围、活动、进程等的总和，它主要体现在教学计划、教学大纲和教科书之中。 狭义的定义，即课程是根据教育目的的要求，将各个学科和学科内容，依据主体的 心理特点和个人特点，按照科学的教学体系和教学顺序进行和谐组合而成的教学内容体 系，是主体进行学习活动的根本依据。 简答地说，课程指“在某一学习阶段，按照某种顺序展开的教和学的( 内容) 的全 部 。 关于课程的概念，也是仁者见仁、智者见智。 ( 三) 课程整合( i n t e g r a t i n gi n f o r m a t i o n t e c h n o l o g yi n t oc u r r i c u l u m ) 信息技术与课程整合的提法最早出现于北京师范大学刘儒德的信息技术与教育相 整合的进程一文中，解释为在已有课程的学习活动中全面结合使用技术，以便更好地 完成课程目标。信息技术与课程教学整合是一个包含着多种思想、多样实践的概念，不 同的研究者和实践者从不同的视角对课程整合做出了不同的界定。 1 北京师范大学信息科学学院黄荣怀的观点 整合是一个系统内各要素的整体协调、相互渗透，使系统各要素发挥最大效益的过 程。 2 北京师范大学现代教育技术研究所何克抗教授的观点 1 4 东北师范大学博士学位论文 信息技术与课程整合的本质与内涵是要求在先进的教育思想、理论的指导下，尤其 是主导主体教学理论的指导下，把计算机及网络为核心的信息技术作为促进学生自 主学习的认知工具与情感激励工具、丰富的教学环境的创设工具，并将这些工具全面地 应用到各学科教学过程中，使各种教学资源、各个教学要素和教学环节，经过整理、组 合，相互融合，在整体优化的基础上产生聚集效应，从而促进传统教学方式的根本变革， 也就是促进以教师为中心的教学结构与教学模式的变革，从而达到培养学生创新精神与 实践能力的目标。 3 华南师范大学教育技术研究所李克东教授的观点 信息技术与课程整合是指在课程教学过程中把信息技术、信息资源、信息方法、人 力资源和课程内容有机结合，共同完成课程教学任务的一种新型的教学方式。它的基本 思想包括三个基本点：要在以多媒体和网络为基础的信息化环境中实施课程教学活动； 对课程教学内容进行信息化处理后成为学习者的学习资源；利用信息加工工具让学生知 识重构。 、 4 华东师范大学教育科学学院祝智庭教授的观点 课程整合是指把技术以工具的形式与课程融合，以促进对某一知识领域或多学科领 域的学习。技术使学生能够以前所未有的方法进行学习。只有当学生能够选择工具帮助 自己及时地获取信息、分析与综合信息并娴熟地表达出来时，技术整合与课程才是有效 的。技术应该像其他所有可能获得的课堂教具一样成为课堂的内在组成部分。 5 “信息技术与课程整合 的官方说法 信息技术与其他学科教学的整合，要求广大教师在其他学科的教学中广泛应用信 息技术手段并把信息技术教育融合在其他学科的学习中。各地要积极创造条件，逐步实 现多媒体教学进入每一间教室，积极探索信息技术教育与其他学科教学的整合，努力培 养学生的创新精神和实践能力，促进中小学教学方式的根本性变革。教育部“关于 在中小学普及信息技术教育的通知 。 6 东北师大理想信息技术研究院钟绍春教授的观点 信息技术与课程整合是指将信息技术有机结合到课程的各个方面，提高课程的教与 学的质量和效率。信息技术与课程整合是全过程、全方位的整合。包括课程目标、课程 内容、课程教学设计、课程实施及课程评价。 在课程目标方面，信息技术的引入，有可能扩充了课程目标的范围，比如借助网络 和计算机完成作文的能力，就属于语文能力培养目标的扩充。在课程内容方面，信息技 术的引入可以改变课程内容承载的介质以及呈现形态，使课程内容变得丰富多彩。在教 学设计方面，由于信息技术的引入使得教学条件和环境发生了根本性变化、课程内容呈 现形态有了质的变化，因此，在教学模式的设计，教学方法的选择，教学步骤的安排以 及教学评价方法的选择等方面都有了根本性的变化。在课程实施方面，信息技术能够为 课程的实施提供有效的支撑平台，诸如为讲授、自主与协作学习、交流、反馈等教学活 动提供有效支撑环境。在课程评价方面，信息技术能够从多个方面为评价的实施提供有 效的支撑手段，诸如自我评价、学生评价、社会评价等。 15 东北9 币范大学博士学位论文 信息技术与课程的全方位整合如下图所示。 陌司 也到 图卜1 信息技术与课程的全方位整合图示 目前国内关于信息技术与课程整合的说法与定义很多。我们认为信息技术与课程整 合是新一轮课程改革的目标、内容、过程和方法，具有阶段性，层次性。信息技术与课 程整合，实际上包含两个层面的课题：第一层面的第一类课题是，信息技术如何改造和 创新课程? 其实质就是课程信息化，它是教育技术专家们站在信息技术发展应用的立场 上所特别关注的问题，追求的是“信息技术一课程”的单向整合。第一层面的第二类课 题是，课程创新中如何开发和利用信息技术? 其实质是信息技术课程化，它是课程专家 们站在课程变迁创新立场上所格外重视的问题，追求的是“课程一信息技术的单向整 合。第二层面的课题则是，怎样在信息技术与课程互动性双向整合过程中实现两者的整 体化和一体化? 实质是建构信息文化背景里整合型的信息化课程新形态，它是人们立足 于旨在实现人与文化整合统一的当代文化哲学立场上所深入探究的问题，追求的是以教 育情境中人的学习为本的信息技术与课程的双向整合。 实质上，信息技术与课程的双向整合，既包涵了“信息技术一课程 和“课程一信 息技术 的两种单向整合，又追求一种深化和提高。教育技术专家和课程专家已经分别 就“信息技术一课程 的整合和“课程一信息技术 的整合进行了长期的卓有成效的 探讨，分别取得了丰硕的成果，这些成果为人们深入挖掘、探讨和解决“信息技术与课 程的双向整合 课题，提供了坚实的基础并提出了迫切的要求。 ( 四) 教学资源( i n s t r u c t i o n a lr e s o u r c e ) 教学资源则包括教学资料、支持系统、教学环境等组成部分。 教学资料为蕴含了大量的教育信息，以能创造出一定教育价值的各类信息资源。信 息化教学资料指的是以数字形态存在的教学材料，包括学生和教师在学习与教学过程中 所需要的各种数字化的素材、教学软件、补充材料等等。 支持系统主要指支持学习者有效学习的内外部条件，包括学习能力的支持、设备的 支持、信息的支持、人员的支持等等。支持系统作为资源的内容对象与学习者沟通的途 径，实现了媒介的功能，它与资源组成的构成相关联，是我们认识学习资源概念的结构 性视角。 1 6 东北9 币范大学博士学位论文 教学环境不只是指教学过程发生的地点，更重要的是指学习者与教学材料、支持系 统之间在进行交流的过程中所形成的氛围，其最主要的特征在于交互方式以及由此带来 的交流效果。教学环境是学习者运用资源开展学习的具体情境，体现了资源组成诸要素 之间的各类相互作用，是我们认识学习资源概念的关系性视角。 ( 五) 数字化教学资源( e - l e a r n i n gr e s o u r c e ) 通常认为，“数字化教学资源”属于信息资源的范畴，是从狭义理解上的一种特殊 的信息资源，是“经过选取、组织，使之有序化的，适合学习者发展自身的有用信息的 集合 。本文所讨论的