信息技术对教学方法改革的作用分析论文
一、运用信息技术促进教学方法创新的思路
要想创新教学方法，关键是首先要想清楚学生应当学会什么，然后要研究清楚学生学会这些内容的最佳方式方法是什么。要研究清楚最佳的学习方式方法，就要知道学生对知识的学习应该经历怎样的过程，有哪些主要的步骤，每一个步骤有几种可能的做法，哪种做法是最有效的，涉及到哪些关键因素。因此，创新教学方法的思路要以学科本体和学习者学习规律为两个基本出发点，选择最适合的学习方法，并构思理想教学过程。其中的关键步骤包括：学科本体分析、学习方法选择与理想教学过程设计（见图1）。
（一）学科本体分析
每个知识点的学习，都应该从学科整体的角度出发，需要充分考虑到该课程中所有知识点之间的关联，以及在其基础上学生需要形成的技能。一门课程的学习，不应该仅仅将教学目标定位于知识的记忆，教师授课的任务不是将教材内容简单映射到学生的大脑当中，授课的结果也不能仅仅满足于学生能对所学知识流利陈述或者顺畅操作。应该由教师和学生共同主动、积极地完成教学过程，使学生能够建立新学知识、已学知识、所掌握的知识簇之间的关联，掌握解决问题的体系及应用方法，同时能够转换为解决问题的能力。这就需要教师能够针对自己所教授的学科，深入、系统、全面地分析该课程要教授学生的知识、对应这些知识要培养学生的能力，要形成这些能力需要学生掌握哪些基础应用方法和决策性方法。与此相对应，我们将学科本体分为概念层、方法层和控制层三个层次。其中，概念层集中于描述性的概念知识，主要是构成学科的基本概念、基本规律的属性及联系的描述；方法层包括与解决具体概念知识相对应的规律与操作规程，或者指明了解决某些类别问题的方法和步骤，其中既包括方法性的知识也包括对应的能力；控制层是对多种概念层本体、方法层本体在不同情境和条件下进行组合和应用的知识与能力。
（二）学习方法选择
适合的学习方法将有助于激发学生的学习兴趣、改善学习效果、提高学习效率。然而知识可以分为概念性知识、方法性知识与控制性知识，每个知识点往往具有不通过的三维目标，另外，学生的学习规律也是各异的，学习方法的选择是非常关键的。通过理论分析与实践总结，我们总结出一些常用的方法，供老师在实施教学的时候选择和参考：（1）概念性知识是对客观世界的认识，主要是以文字、符号等方式将事物的属性、内在规律、事物之间的关系等描述出来的知识，其教学的关键是将知识的本来面目还原出来，能够让学生通过多种感官获得知识、体验知识；（2）方法性知识及操作能力需要提供解决问题的方法，转化需要应用方法的环境，其教学的关键是营造有效的环境，使学生有机会系统应用方法、解决问题、理解和体验方法，形成解决问题的能力；（3）控制性知识及驾驭能力包括了分解问题、选择方法、集成结果、调度过程、获得新知、抽取信息等方法与能力，其教学的关键是如何设计好的问题体系，通过问题驱动学生，使学生的驾驭能力系统、深入。
（三）理想学习过程设计
为了让所选择的学习方法达到最好的效果，就需要进一步分析需要哪些环节、步骤、流程等来配合该学习方法。然而，当考虑到学习过程设计的时候，习惯了常规条件进行教学的老师往往并不会考虑到信息技术的应用，信息技术应用能力不足的教师往往无法选择适合的信息技术并最大化的发挥信息技术的优势，信息技术应用能力较好的老师往往会受到个人经验或现实条件的限制而不能完成信息技术对学习内容的完全支撑。我们提出理想设计的概念，假定教学条件只要能想到就能做到，在这种假定下设计一节课的教学过程，称之为理想状态下的教学过程。这样教师就可以不受教学条件限制、不受个人信息化能力限制，在学科本体适合教学方法分析及新课程理念指导下进行对应适合学习方面的教学设计，从而有效完成学习过程。一般地，学生的学习过程可以分为知识获得、知识转化和应用与评价三个环节，同时每个环节都需要能够激活学生。理想设计应该围绕学生的这三个学习环节，让教师充分发挥想象，根据新课程理念、学科本体、学生学习规律将所选择的方法用最适合的学习流程来完成。在知识获得环节，根据学生是否处于主体地位以及学习方式的不同，可以分为教师直接讲、教师探究讲、学生直接学、学生探究学四种。这四种学习方式在课程设计及实施的过程中将有很大的不同，因而需要的教学资源、软件以及课堂组织支撑环境方面将具有不同的要求。然而这些学习到的知识，如何深化并转化为学生应该具备的能力，可以根据学习内容的特点以及学习目标利用设计、创作、证明、计算等方式促进学生技能及创新能力的形成。在知识获得及转化的基础上，学生还需要能够根据实践问题或现实状况来应用所学的知识，因此需要设计合适的应用支撑环境，从而让学生更为方便地应用所学习的知识，同时还应该提供适合的评价方式。
二、运用信息技术促进教学方法创新的方法
为了让教师真正实现在信息技术环境下的教学方法创新，就应该让老师集中精力于教学本身，针对每个知识点可以很好地定位于整个学科本体从而科学分析教学内容，对应学生的学习规律和知识特点来选择最为适合的学习方法，并将该方法良好的融合到知识获得、知识转化和应用当中。然而，当前我国信息技术教学应用主要处于信息技术与课程整合阶段，并不能让技术融为教育的一体，很好地完成信息技术与课程融合[5]。绝大多数教师在应用信息技术的时候是硬性的将信息技术引入，甚至部分老师会因为应用信息技术影响备课时间和授课质量，或者应用效果微乎其微。因此，有必要在充分考虑学科特点的基础上有效构建支撑资源、软件，并让教师掌握科学的信息技术应用方法。
（一）学科支撑工具及平台构建
为了有效支撑学科教学，资源库的建设一直是广大研究者和一线教师热衷的焦点之一。然而资源库中的资源多数以课件、教学设计以及音视频、图片等素材为主。教学资源尽管数量众多,但在内容的同步配套、教学理念以及内容形式上都不能符合新课程改革的需求，实用性差[6]。另外，由于资源库中的很多资源都融合了个性化的教学策略、教学方法和教学思路，反而很难让其他老师灵活运用。因此，不仅需要提供经典的、个性化的案例和资源为教师提供参考和指引，同时也应该提供基础性、通用性强的资源方便教师根据个人需要个性化的组织适合的资源和软件[7]。这类资源我们可以称之为学科支撑工具与平台。教育信息化十年发展规划（2011-2020年）也提出倡导通过智能化教学环境、优质数字教育资源和软件工具等方式推进信息技术与教学融合[8]。因此，根据学科特点进行支撑工具及平台的设计与开发，将极大地补充资源库现有资源的问题，改善教师应用信息技术支撑教学的效果。下面将从理科、文科两方面对学科支撑工具及平台的构建方法进行阐述。
1.理科建设方法
基础教育中的理科主要包括数学、物理、化学、生物、地理等，对应这些学科我们进行支撑工具及平台建设的时候首先要关注教学重难点，尤其是重点部分，对这些知识点的攻克可以极大地提升学与教的效果与效率。然而，哪些知识点是难点呢？首先是高度抽象或者复杂从而难于理解和掌握的知识。尤其是理化生学科，含有实验的知识点更应该是关注的焦点。进行实验的目的就是为了理解知识的，同时将有助于提高学生的动手能力。然而，实验往往展示的仅仅是表面现象，却无法将内在机理和知识呈现出来。因此对于理化生学科，除了实验的模拟与操作外，更需要将内在的知识和原理清晰阐述。对实验的模拟是为了更好地让学生理解知识与原理，并不是代替实验。但是在实验支撑环境中，不应该是简单地对实验的模拟，还需要对实验操作的自主操作支撑，这样才能更为直观、客观地阐述原理。因此，这种实验支撑环境，不但可以起到知识理解的作用，而且可以起到支撑实验预习、实验复习及自主探究的作用。其次，与实际生活不好联系、不易应用的知识。数学、物理、化学、生物、地理等理科中的知识点往往是实际现象的抽象与规律总结，这些知识学习后还将应用于实际，有助于学生用于现实问题解决。然而，从抽象的概念、规律、原理到应用到生活、实践，却有着从抽象到具体、从单因素到多变量、从简单到复杂、从验证到创新等一系列的变换和跨越。学生往往不能迅速从生活当中发现与所学知识的联系，或是学生发现了知识可以应用的方面却无法进行验证。
那么针对这两类知识，如何进行支撑呢？我们认为需要通过构建学科支撑工具及平台，来解决不好理解的知识，以及和实际生活不好联系的知识。学科支撑工具及平台应该包括三方面核心功能：(1)需要用音视频及动画等适合的资源展现知识，尤其需要实现实验的模拟与任意播放，这样就可以让学生很直观地了解知识所对应的表象，同时还需要对抽象知识与原理的阐述，从而可以让学生了解知识的内在机理；(2)需要提供去学科教学思想的、非个性化的、基础的性的构建工具，可以根据学生学习的需要或是教师教学的需要自我建构；(3)需要提供与生活实际相联系的典型案例，同时保证知识在不同形态下联系不同的生活实际，从而实现知识的多角度、多层次立体化学习；(4)此外，还需要提供学科内容编辑工具，当前的协作与交流平台大多数是利用文字进行交流，很少能涉及到学科内容，而在交互过程中因为符号、公式、实验装置等的编撰将耗费大量时间，而学科内容编辑工具可以极大地解决该问题。以凸透镜成像规律为例，有时是正像，有时是倒像，有时放大，有时缩小，还有时不成像，虽然在常规实验室可以进行该实验，但是关于相距、物距等的测量，关于焦距的连续变化，关于光线的控制等并不好完成，因此成像规律的总结比较困难，更是难于直接联系到现实生活当中。利用学科支撑工具及平台可以很好地提供支撑。为了直观展示实验现象，可以利用多组动画实现现象的观测，同时可以直观地展示实验原理，还能够根据需要调整相距、物距、焦距。
为了清晰地展示凸透镜成像规律，我们还可以构造虚像模拟及原理动画、焦点与焦距模拟等一系列动画，这些动画可以模拟实验现象也可以清晰地阐述原理，但是却无法满足师生个性化学与教的需要，因此光学构建工具是非常有必要的。通过充分分析光学知识，提炼出光学仪器库，并按照自然规律为其赋予属性，教师就可以根据需要自行设计实验，还可以对不同元器件的作用进行对比分析等。凸透镜在不同情况下具有不用的成像原理，如何合理利用凸透镜并有效应用到实际生活当中呢？这就需要与生活实际相联系的支撑，而且需要凸透镜成像原理的多角度切入，因此分别提供了投影机、照相机以及放大镜的应用原理，促进学生挖掘凸透镜的更多应用。
2.文科建设方法
文科内容和理科内容具有很大的差异，文科教学与学生学习当中，教师教、学生学的难点在哪里，在哪些方面需要支撑，是我们首先要思考的问题。经过分析发现，无论是教师备课与授课、学生学习与拓展，都需要运用大量的资料，而当前的资源库往往以册、章、节或类似体例进行，基本都是按照课程进行梳理，并未针对具体的知识，也没有根据实际需要进行分类，教师和学生运用过程中都不方便。因此，文科支撑工具及平台构建应该按照知识点进行资料集成，另外知识点在学科本体构成上又存在交叉。知识点的资料整合角度是实现文科建设的关键，虽然不同学科将对应不同的总体架构，但是总体上文科支撑工具及平台需要遵从学科本体分类，并深入挖掘知识点的教学、学习目标要求。以语文为例，涉及到字、词、句、段、篇、写作背景、中心思想、写作特色、结构提纲、问题探究等分类方式，并在每种分类下分别分析概念层、方法层、控制层特点及对应能力，从而进行资料的整合。由于不同学科，知识点之间所相互关联的侧面和角度不同，就需要为教师提供个性化构建环境，因此文科支撑工具及平台需要支持教师进行学科知识体系、关联点等具体内容及操作的设定和自我控制。
根据学科特色构建合理的学科支撑工具与平台，可以极大地方便老师教学与学生学习，提升学习质量与效果。然而，理科支撑工具与平台中包括了现象模拟、构建工具、学科编辑工具、联系实际等具体功能，文科支撑工具与平台中包括了不同知识、内容的编撰及相互关系建立等功能，这些功能一方面为教师提供了基础的素材和支撑，另外一方面也给教师赋予了极大的创作自由，进而为教学方法创新提供了可能。虽然，学科支撑工具及平台的构建不是学科教师的职责所在，但是创新的方法是否可以发挥成效，却依赖于他们是否能够恰当地应用信息技术。因此，教师需要在前面所论述的学科本体分析、学习方法选择以及理想学习过程设计的基础上，进一步分析通过理想情况下所设计的一节课当中哪些教学步骤或环节通过常规教学手段支撑其实施存在困难（或在质量及效率方面存在问题），而通过信息技术手段能够有效支撑（或能够提高实施的质量及效率），这样的步骤或环节称之为整合点。也就是说，学科教师需要诊断利用信息技术支撑比传统方式更好的环境及步骤，进一步还需要为其筛选最为合适的支撑方式。
常见的整合点包括：(1)还原知识，改变知识形态；(2)理论知识与实践操作紧密联系；(3)知识系统学习；(4)学生个性化选择学习内容；(5)教师、学生之间分组交流、相互评价等。然而，具体到不同学科的不同内容，整合点是不尽相同的。为了达成学习目标和效果，我们针对不同整合点所选择的支撑方式也会各不相同。以高中生物中遗传系谱的推导和概率为例，其中属于需要还原知识、改变知识形态的整合点可以归纳为：(1)遗传推导和概率的呈现方式不直观、形象；(2)修改父代基因类型后，需要进行一系列变换与改动；(3)无法在讲解原理的时候观测遗传现象，也无法在看到现象的时候了解原理，无法实现客观现象与内在原理的顺畅切换；(4)利用多个物种进行原理说明，需要大量的板书或课件制作时间。针对第一个整合点，可以选择图片、动画等相结合的呈现方式；针对第二个整合点，可以预设一些父代基因类型，并根据遗传规律可以动态生成子代形状及基因类型；针对第三个整合点，需要实现现象与基因类型之间的灵活转化；针对第四个整合点，可以预设一些物种。因此基于这些整合点的解决办法，就可以选择一个可以预设了物种类型及其基因类型，并且可以根据父代基因类型进行子代基因类型及现象自动计算的，可以在现象与原理间灵活转化的支撑环境。
三、运用信息技术促进教学方法创新的实施策略
利用信息技术促进教学方法创新，并不仅仅是学科教师的单方面任务，而是需要学校及各级相关部门领导的重视与支持。《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》分别提出了加强组织领导、完善政策法规、做好技术服务、落实经费投入四类保障措施[8]，这些措施是落实和推动教育信息化发展及教学方法创新的保障。与此同时，我们根据多年的经验总结，认为如下实施策略是必要的。明确目标与制定推进方案：为了切实做到运用信息技术促进教学方法创新，就需要自上而下统一认识、统一定位、统一行动。在有效的组织保障下，分解目标，确立具体的推进方案，从而使得整体目标切实、可行。教师胜任力培训：教师是达成教学方法创新的核心，应该对教师的信息化教学能力进行培训，尤其是教师应充分考虑信息化环境的优势，科学构思教学过程，并从教学过程中准确找出整合点的能力；根据整合点的特征，准备有针对性的数字化教学条件（多媒体、移动终端、网络教室等环境和支撑软件）的能力；以及根据学生的认知规律、学科本体的特点，有效利用数字化资源与环境组织并引导学生学习（课堂/课后，自主/协作，接受/探究/研究性）的能力。教育教研活动助力：充分发挥教研员、信息技术研究人员以及学科教师的积极性，同时利用相关企业、高校及研究院所的特长，分学科、分学段组织研究组，重点攻关，积极探索教学方法创新的模式及方法体系。同时定期组织多样化的教育、教研、赛课、培训等活动，在活动中树立典型与模范，进而产生辐射效应。绩效考核体系建立健全：一方面要对教师进行教育、教研、赛课、培训等与促进教学方法创新相关的过程性因素进行评价；另一方面要将教师进行教学方法创新的能力与现状、提升情况、教学效果等因素协同考虑作为结果性因素进行评价。通过绩效考核形成信息技术促进教学方法创新的长效机制。
四、结束语
信息技术在教学中的有效应用是带有时代标签的、与时俱进的，随着信息技术在教育教学应用中的深入和普及，如何运用信息技术促进教学方法创新成为关注的焦点。探索系统、客观、可实施的思路可以使学科教师在运用信息技术进行有效教学的过程中有据可依。好的思路要从设计落实到生成，需要有效的支撑资源与软件，因此学科教师需要具备筛选适合资源与软件的能力，甚至是对资源与软件进行设计的能力。如此可见，运用信息技术促进教学方法创新的漫漫长路，不仅仅需要一线教师的实践，还需要高等院校等科研机构的引领，需要教育相关部门的鼎力协助，需要教育资源与软件的有效支撑。
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