信息技术与课程整合的资源及软件研究

1、信息技术与课程整合的资源及软件研究钟绍春，东北师范大学理想信息技术研究院摘要：本文围绕着信息技术与课程整合的资源及软件相关问题进行了研究和讨论。提出了整合的资源及软件研究应从学科的教与学过程入手开展研究工作。在分析人类学习模式、教与学的过程以及在教与学过程中的各个关键环节所存在困难的基础上，讨论了能够用于解决教与学过程中存在困难的教学支撑软件以及合适的、符合教学要求的教学资源建设方法及一些关键问题。关键词：整合、教学软件、教学资源、教学过程一、 信息技术与课程整合的状况及存在的一些问题伴随着信息技术在各行各业广泛有效的应用，中小学教育信息化也得到了快速发展2。信息技术在欧洲和美国的教育中已经成

2、为变革的推动力。目前，美国所有的中小学学校均与Internet相连。我国有20%以上的中小学生所在学校能够与Internet网络互连，且建立了相应的信息化教育环境，并以每年30%的速度递增，为教育信息化奠定了基础。特别是当前我国政府实行的农村教育改革，为教育信息化普及到农村奠定了基础。随着信息技术在各行各业的不断应用，它已经由单纯的技术发展成为一种文化4。“信息技术文化”水平的高低，主要体现在运用信息技术手段完成信息搜集、整理加工、分析、使用及发布的能力及修养上。因此，从80年代开始各国纷纷在中小学开设独立信息技术课，实现信息技术能力的培养。与此同时，随着计算机及网络技术的不断发展，人们也在尝

3、试着将信息技术手段作为学科教学的一种工具使用。此后，信息技术在学科教学上的应用便越来越得到人们的重视，尤其是运用信息技术手段改善教与学的过程和方式，提高学科教学质量和效率，同时实现信息素养培养的研究成为热点，即所谓的信息技术与课程整合研究7。日本、美国、加拿大等国家纷纷制定相关政策，旨在推动信息技术与课程整合及信息技术能力培养。如1998年，日本教育课程审议会发表的“关于改善教育课程基准的基本方向”的咨询报告就提出了首先中小学各个学科中要积极运用信息设备进行教学；与此同时，要求在小学阶段的“综合学习”课上要适当运用计算机等信息手段，在初中阶段则要把现行的“信息基础”选修课改为必修课，在高中阶段

4、则开设必修的“信息”课6。我国也制定了相关的政策，2000年教育部下发教基200034号关于在中小学实施“校校通”的通知文件提出：“用510年时间，使全国90左右的独立建制的中小学校能够与网络联通，使每一名中小学师生都能共享网上教育资源。” 2001年国发200121号文件国务院关于基础教育改革与发展的决定指出：“以信息化带动教育现代化。努力为学校配备多媒体教学设备、教育软件。开发、建设共享的中小学教育资源库。”事实上，中小学教育信息化的核心内容正是整合问题，只有整合才真正实现教育的信息化。然而，我国目前多数中小学校硬件投入大，使用的少；教学内容往往只限于信息技术，对其他学科教学应用较少；学科

5、教学中属于研究性内容较多，服务于常规教学内容偏少;教学资源多是对教材的媒体化，以讲授环节为主；缺乏按照新课程标准，充分虑多学科、多层次、多学段、多种教育技术整合的资源；缺乏满足不同对象、地域、环节、层次、角色需要的教学资源和支撑软件;缺乏行之有效的资源共享体系，尤其是县镇以下中小学校获得教学资源的途径;缺乏行之有效的教师培训体系；缺乏系统的应用保障体系。中小学校实现信息化的关键是必要的资源及支撑软件。在美国、加拿大、英国等发达国家，由于中小学只有课程标准，没有固定的教材，在开展信息化教学时，都是由中小学教师来组织相关的教学资源。市场上大量销售的软件多数是学生就某一个具体问题学习或训练的软件，尤

6、其是以游戏形式的软件居多，可共用的往往是公共素材。由于这些国家的教师素质高，学生基础好，因此，个性化教学开展得非常好，各种教学支撑软件居于领先水平。但是，由于文化差异、课程标准的差异、教材的差异，导致绝大多数国外教学软件不能直接应用到我国中小学课堂教学8。我们国家由于从事这方面研究与开发的单位/学校自身经济、人员、硬件、合作单位等各方面条件的限制，很难从系统工程的角度对于整个中小学（小学、初中、高中）各学科，从不同教学阶段/步骤，不同用途，不同角色，不同层次，不同使用环境，系统研究教学需求，系统开发，系统应用。因此，所建设的资源及软件往往都是局部的。很多中小学校几乎是全员制作课件。目前各单位所

7、研究的资源及软件主要集中在课堂讲授和学生考试练习方面，缺乏教师与学生交流、学生自主与协作学习、测评等所需要的资源及软件工具。已有媒体化教学资源主要包括公共类素材、围绕教材内容的素材等，从整体上不够系统。由于教学改革往往只重视了教学内容、手段和方法的改革，而忽视教学过程的改革4。因此，尽管在教学上已经规模化应用信息化手段，但缺乏从根本上解决教学问题的应用。主要原因是由于信息技术刚刚普及到中小学校，信息技术发展异常迅速，从事中小学信息技术开发工作的多数是公司和中小学教师，公司往往只注重产品销售，而教师不擅长信息技术，制作一节课往往需其他教师配合，花一周甚至更长的时间，造成了较大的浪费。针对这些情况

8、，本文从教学过程入手，分析了教学过程存在的问题，讨论了运用信息技术手段如何解决这些问题的途径。对信息化环境下面向教学过程中关键环节的，能够解决教与学困难的支撑软件以及合适的、符合教学要求的教学资源进行了讨论和研究。二、 软件及资源的研究应从教与学的过程入手整合的教学资源及软件应实现两个目标，一是将好的学科教学方法借助信息化手段传播给教师，另一个是为教师营造好的教学过程提供手段。因此，教学资源及软件的研究用从教学过程入手开展工作，首先从学生的学习过程开始。1、人类的学习过程人类学习是出于生存本能的需要和好奇心。人类的学习是通过五大感官系统直接获得信息，在经过大脑加工处理后逐步建立知识体系，并在不

9、断的实践过程中培养出运用已掌握知识解决实际问题的能力。与此同时，在解决实际问题过程中又不断地提升知识水平，提高解决问题的能力。人类的学习方式有多种多样的形式，自从一个人降生，他便开始了学习，直到生命终结为止。人类几乎是时时刻刻都在学习，刚刚出生的婴儿，便用眼睛观察周围的事物，很短时间就能够学会判别出哪些是能吃的，哪些是能够喝的，渐渐地学会判断出哪些人是最可以信赖的等等。人类的学习过程实际上是一个分类构建的过程，可以表示成如下图所示的过程。确切的讲，人类的学习包括分类建模、信息获取、判别推理、修正模以及再建模。人类的学习与对事物的处理是交织在一起的，边学习边应用，在应用中再学习，是一个循环往复、

10、螺旋式上升的过程。欧共体做过一个实验，分析五大神经系统在人类获取信息时所起的作用。实验结果表明，视觉占83%左右，听觉占11%左右，其他占6%左右。其中视觉不是指抽象的文字，是指鲜活生动的画面。因此，如何调动人类的五大感官系统，尤其是视觉和听觉，特别重要。2、教与学过程改革、存在困难及信息化作用多年来学校的教与学过程就是以教师为中心的过程，即由教师讲授、教师安排学生回答问题、教师安排学生作练习这样一个过程构成，各种教学环境和手段作为这一过程的辅助手段。在这个过程当中，几乎完全是由教师主宰所有的步骤，学生是在教师的指挥下学习。教师安排学生们学习什么内容，学生就学什么内容，至于为什么学习这些内容，

11、学生并不十分清楚。因此，学生在很大程度上失去了兴趣，也就丧失了学习的动力。凯洛夫的五段教学，激发动机复习旧课讲授新课运用巩固检查效果，是以教师为中心的教学过程的典型代表。不难想象，作为学习过程主体的学生如果在整个教学过程中始终处于比较被动的地位，肯定难以达到理想的教学效果，更不可能培养出创造型人才，这就是传统的以教师为中心教学过程的最大弊病。教学改革首先必须明确认清教与学过程的本质，在先进的教育理论的指导下，把改变传统以教师为中心的教学过程，创建既能发挥教师主导作用又能充分体现学生主体作用的新型教与学过程，作为当前各级各类学校深化学科教学改革的主要目标。但当前的教与学改革遇到了下列困难：学习个

12、别化需求与“一齐化”教学形态的矛盾；内容广泛性与学生活动范围有限性的矛盾；间接知识的抽象性与直接经验贫乏的矛盾不利于调动学习者的学习积极性；人的发展的全面性与教学功能的片面性的矛盾不利于人的全面发展。为此，需要营造个性化学习的环境，实现教师主导、学生主体的教与学方式。教学内容、手段、方法的改革可以通过一批专家、一线教师共同努力研究出好的结果，而教学过程的改变则需要参与教学的全体教师和学生共同完成。因此，教学过程的改变，真正实施到位，是一个庞大的系统工程。首先教师能够动态获得最新的最优秀的教学经验，其次教师能够根据自己能够使用的教学环境、教学设备，所面对的教学对象，可以获得的教学资源，合理安排教

13、学过程，这对于绝大多数教师而言谈何容易。近几年国内外的研究及实践证明，教育信息化是最有效的途径。信息技术环境下的教学活动，可以满足学生学习的多种需求，利于学生综合素质的提高，利于教学内容的结构化、动态化、形象化、多样化的表达，利于学生认知过程的优化，提高学习效率和质量：丰富的学习资源可以满足学生多种学习的需求；多样的教学形态利于学生在接受、交流和自主学习中更好的发展；虚拟的学习环境扩大了学生认知的时空范围。“信息技术与课程整合”可为新型教学过程的创建提供最理想的教学环境：信息化手段的多媒体形式能够最大限度地调动学生五大神经系统，有效的激发学生的学习兴趣；信息化手段的交互性、独立使用性、实时性、

14、丰富性、快速传播性、动态记录性、虚拟性、模拟性、零距离性等特点，能够最大限度地调动学生学习积极性，有效激发学习兴趣，为学生独立学习提供了可行的途径，为异地学生协作学习提供了最佳途径，为实时动态共享资源、快速获得信息提供有效的手段，为教师间交流、研讨提供支撑，为以学生为主体、教师为主导的教与学营造了合适的环境。三、 整合的软件与资源研制方法信息化手段在教与学过程中的应用，应首先面向教学过程。根据教与学过程的需要研究教学内容、方法、手段等的信息化。面向教与学过程的教育信息化研究有两方面工作要做，一个是符合新课标、能够用于改善教与学质量及效率的教学资源，另一个是面向教与学过程的，在各个教学步骤上应用

15、教学资源的支撑软件以及帮组教师建设资源的工具软件。这些资源及软件应满足讲授、交流、自主/协作学习、测评、资源制作、远程学习、管理、信息发布、区域性资源共享等需要。下面分别讨论教学资源及支撑软件的分类及设计、资源设计的策略与原则。（一）基本指导思想教学资源与软件的研制应紧紧围绕着如何利用信息技术手段解决学科教与学过程中的困难这个中心目标开展研究工作，应以教与学的过程为主线。整合应从教与学过程入手开展研究与应用工作，要面向教与学过程系统研究：新课程改革的教学目标；实现新课改教学目标的教与学过程；传统教学手段在完成教学目标时不同教学步骤中存在的困难；信息技术手段能够解决哪些困难；如何解决、结果什么样

16、、如何应用。（二） 教学支撑软件设计1、 教学软件分类按照面向教学过程的基本指导思想，可以从几个角度对教学软件进行分类。从使用地点可以将教学软件分成在学校使用的软件和在家庭使用的软件两大类。从使用者分类，可以将软件分成教师使用软件、学生使用软件及教师学生互动使用软件。从软件类别上可以分成教学资源、学科资源制作工具软件以及在教学上应用这些资源的支撑工具。教学资源具体分为在讲授、交流、实践、巩固与提高、测评等环节上使用的；支撑工具软件分为备课、讲授、测评，自主与协作学习，远程同步教学及异步教学，基于Internet和卫星的区域性资源配送，资源管理，教学管理，学校及区域性信息发布等。教师在学校使用的

17、软件包括教师备课、讲课、教学评估、资源制作、资源管理、资源检索、资源搜集、资源编辑等。学生在学校学习使用的软件包括巩固提高、训练、实验模拟、协作学习、自主学习等。教师与学生在学校共同使用的软件包括互动交流、测评等。学生在家庭使用的软件包括远程学习、测评、训练、交流，协作学习，自主学习、训练等。这些软件之间的关系如下图所示。2、 学校教学支撑软件设计学校信息化教学支撑软件应该能够为在学校需要完成的各项教学活动提供有效的手段。在学校的教学过程中涉及教师和学生，涉及的教学活动包括教师备课、讲课、教学评估、资源制作、资源管理、资源检索、资源搜集、资源编辑、资源共享，学生巩固提高、训练、实验模拟、协作学

18、习、自主学习，教师与学生互动交流、测评等。因此，学校的信息化教学环境应该对这些活动提供有效的支撑。信息化教学支撑环境可以分为两大部分，一个是教学资源库及学习规律库，即内容类；另一个是应用功能，即在不同教学活动中为教师和学生所提供的软件功能。如下图所示，给出了教师和学生在备课、讲授、自主学习、协作学习、资源开发及管理与资源库、学习规律库之间的关系。系统建立在三大基本信息库-教学资源数据库、教学规律数据库、学习过程信息数据库基础上，应用功能包含备课、资源管理、资源制作、讲授系统、自主学习系统、协作学习系统等功能子系统。讲授系统帮助教师利用信息化手段实现电子讲授，讲授系统应能够方便灵活地为教师提供依

19、据教案进行教学的支撑平台。备课系统为教师准备教案提供有效的支撑，它应该至少具备资源调用、选择、编排，教案分类、检索、编辑、建立、备份等功能。自主学习和协作学习分别包含有教师指导和无教师指导两种工作模式。但无论哪种工作模式，都是要在建立自主和协作学习环境的基础上，通过动态获取学生的学习兴趣和学习纪录，并在学习过程库和教学规律库的支持下，从教学资源库中选择合适的学习内容供学生学习。资源管理系统应至少具备以下功能：资源分类体系动态建立、修改，能够按照学科体系建立分类检索；能够按照关键词进行确定性检索、模糊检索；能够方便建立多层次立体化交叉索引，如历史学科与语文学科交叉索引，学科内部不同单元之间交叉索

20、引；资源搜索、过滤与分类，根据某种教学需要，系统能够自动在互联网上搜索所需要的信息，并能够对搜集到的信息进行分类、过滤，使那些不合乎要求的信息被筛选出去；资源一致性、完备性检验，能够进行资源库中各类资源的一致性检查，尤其在丰富资源时，能够自动检查出新增资源是否与已有资源冲突，并能够检查系统中各类资源对于某种教学是否能够满足基本要求，即有条件的完备性检查；资源动态备份与恢复，能够根据教学要求有选择地进行备份与恢复；资源个性化配送，能够根据不同学生和不同教师的不同需要进行资源的个性化配送。3、测评软件设计当前教育改革从内容到形式、到过程都在发生着巨大的变革，那么一种新的教学方式、教学方法、教学过程

21、被采用之后，怎样知道它是否有效呢？那就是要通过测评方式得到。传统的测评方式效率很低，教师工作量巨大，很难快速反馈信息。利用信息化手段建立一套有效的反馈手段，即测评手段，是非常有意义的。例如，采用信息化手段提高英语单词的教学效率，传统方式下每天可以学习10个单词，利用信息化手段每天可以学习15个单词，但是这种方式是否能够保证过了一个月后，每个人可以记住450个单词呢？对于教师来讲，最需要做的事情就是能够动态快速准确了解每个学生是否真正记住了单词，每个学生掌握的情况如何等信息。传统的做法是通过考试或课堂提问方式。可想而知，如果将所有学生所有情况都测试到的话，将耗费相当长的时间，并且对教师而言工作量

22、巨大，与教学同步是很难做到的。因此，新的教学方法、教学模式、教学过程是否能够采用，最大困难就在于很难评价其效果好与坏。而这些方面恰恰是信息技术手段的优势。以上面单词掌握情况测试为例，如果有一个丰富的试题库，同时有一套组卷支撑软件，一套在机房测评及统计分析软件的话，教师和学生就可以快速完成教学反馈。测评软件功能设计应包括题库、组卷、答题/训练、评卷、统计分析、使用信息记录及分析等功能的设计。4、资源工具软件设计在以学生为主体重点培养学生的实践能力和创新精神，使人的各种智力都将得到尽可能开发的教学过程中，创建数字化的学习环境是至关重要的。而数字化的学习环境创建，需要大量的多媒体教学素材（尤其是二维

23、、三维动画资源），以解决教与学过程中传统教学手段很难解决的关键问题。然而用现有开发工具(如典型的Photoshop、Flash,3dmax等)开发往往存在难学、操作复杂、灵活性不强等缺点。学科教师很难独立完成资源的开发工作，做一个课件需要电教老师配合，花一周甚至两三周的时间才能完成。对于许多复杂的动画，即便是电教老师往往也难以完成。这已成为学科与信息技术整合的瓶颈之一。因此，面向学科的能够像操作word一样简单的动画制作工具软件就变得非常重要。学科资源开发工具可分为两类，一类是各学科通用的动画工具软件，另一类是面向单个学科具体一类问题的资源开发工具软件。通用类的学科动画工具主要集中在动画场面、

24、运动方式、基本的交互、各种类型对象的设置、音乐、注释、配音等的设置等方面。面向学科具体问题的资源开发工具软件可分为两种类型，一类是功能组合类型，另一类是基于某类基础信息的数据库类型。功能组合类型主要是针对某类问题的不同情况分别实现的一组功能构件，将他们组合在一起，并根据不同具体问题的不同需要，利用这些功能动态构建动画资源。如讲解各种各样函数曲线规律、性质及函数间关系的工具平台，就应该有各种函数图像、函数特征、函数规律及函数间关系展示功能，能够根据教学需要动态改变函数参数并同步展示其函数图像等。数据库类型的工具主要是针对多种类型教学信息而言，需要对这些信息进行多种形式的检索和使用。如历史典型人物

25、库，汉语成语讲解库、拼音讲解库等。（三）教学资源设计目标、策略与原则中小学教育信息化工作当中，软件是信息化教学的基本支撑系统，信息化教学资源是灵魂。仅有支撑软件，没有资源，就像有路无车、有车无油，有锅无米、有米无柴一样。那么，究竟应该如何设计教学资源？什么样的教学资源是好的？应该从哪开始？按照什么原则设计？应该考虑哪些因素？下面，我们讨论这些问题。1、教学资源设计目标教学资源设计首先要解决的问题是定位问题。引入信息化手段，到底要用它在教学上做什么？也就是说用信息化手段解决教学上的哪些问题。在此基础上，明确信息化教学资源的用途，从而找出教学资源设计的定位。信息化教育的目的就是运用信息化手段，改善

26、教与学过程及方式，推进新课改，从而达到：提高教与学的质量和效率；培养学生信息素养；提高管理的质量和效率；最有效、最大限度实现资源共享。因此，信息化教学资源的设计目标就是为如何实现信息化教育的目的提供必要的教学资源。2、教学资源设计策略及原则资源建设的基本思想，要围绕新课程改革的教学目标，系统分析传统教学手段完成目标存在的困难，信息技术手段能够解决哪些困难，如何解决、结果什么样、如何应用。教学资源的设计要以改善教与学过程与方式为主线，以推进新课改为方向，以营造将知识教育向能力培养转变，将能力所涵盖的规律和方法等知识传授给学生，使被培养者将知识转化为能力的环境为目标。整合的资源建设要坚持整合要素的

27、个性特点，在研究和实施“整合”过程中，既要充分发挥信息技术的教学功能特点，以其特有的功能特点优化课程教学的过程；也要严格遵循课程教学过程的基本规律，以体现教学过程规律的需求，发挥信息技术的功能特点。“整合”是功能特点和基本规律意义上的整合。在教学资源设计中，要重视人的价值，要充分考虑信息化环境下多种可能的教学形式，要面向教师和学生在教与学过程中不同步骤的不同需要，要充分考虑学生的个性化、主体性、全面性，要将各学科作为一个整体考虑，充分考虑学科间的整合，最大限度、最及时地实现资源的共享，要充分考虑信息化资源的多样性。教学资源的设计要针对不同地域、学段、层次、角色在不同教学环节的不同需要；要突破教

28、材体系，多种版本教材有机结合；要重视传授环节的同时，突出交流、实践、巩固等环节；要充分了解信息技术手段的能力，针对传统教学手段在实现新课标过程中存在的困难，研究哪些困难可以利用信息技术手段解决；要激发学生的学习兴趣，以重点难点为主，能够媒体化的媒体化。要以创建既能发挥教师主导作用又能充分体现学生主体作用的教学环境为目标。就是为教师真正成为组织者、引导着、指导者、合作者、促进者、环境创建者，完成知识讲解（备课、讲课、安排交流讨论、训练、应用示范），指导学生实践，为教师间的交流、研讨提供必要的环境和手段。为学生成为学习的构建者、教学过程的中心者，完成知识学习（自主、协作、交流、训练）、实践提供环境。素材建设时要考虑下列类别：情景、背景、讲解、自学、探究、交互、启发、演示、实验、游戏、例题、练习、答疑、指导、竞赛、课外活动、影视、协作、虚拟现实等。整合的资源建设具有强烈的实践性把两个以上的具有不同特点的事物整合在一起，不是在感性经验的基础上通过简单的思维推理就能实现的；要在不断地教学实践中去实验、探求和总结，才能发现“整合”的本质和规律。（四）整合的资源及软件建设中应研究的问题 1、应研究的问题信息化手段可能营造的教与学环境分类；不同信息化环境中可能教与学模式研究；信息化环境下各学科教与学