随着国际竞争日益激烈，对创新科技人才的需求也不断扩大，为了适应时代发展的要求，我国对基础教育进行了全面的课程改革，而作为这次基础教育改革新鲜出炉的科学学科更是倍受关注，由于涉及知识面广而教材内容简扼，给教学带来了很大的困惑。因此，将异常丰富的网络应用到科学学科教学领域也就成了必然。而教师利用网络资源的优势对科学教学进行设计，为优化教学过程及达到最优化的教育教学效果显得极为必要和有意义。
为提高全民族的科学文化素质，培养高素质的劳动者和创新性科技人才，落实科教兴国战略。我国在世纪之交启动了新一轮的基础课程改革，教育部颁布了《基础教育课程改革纲要(试行)》，对中小学课程进行全面改造整合，注重培养学生科学精神、人文精神、实践能力和创新意识，提倡开展学生自主、探究、创造性地学习。
科学学科的设置是这次课程改革的一个亮点，并提到了非常突出的位置，将原来属于自然科学的物理、化学、生物、地理学科进行了综合，以拓展学生的视野和思维;认识客观世界的规律;掌握对客观世界的认知方法;形成辩证的发展的观点和态度;建立对自然和科学稳定的兴趣等。然而，由于认知对象的广阔性、抽象性、复杂性，教材内容简扼性以及教师知识的局限性，单纯的常规的讲授是难以完成此项艰巨的教学任务。
因此，借助网络资源和信息技术来达到教学目的，将科学学科和信息技术进行整合也就成为了必然。一方面，网络丰富的教学资源可以超越狭隘的教育内容，让师生的生活和经验进入教学过程，使教和学的过程充满愉悦感，让教学“活”起来，可以唤醒学生的创新意识，使他们想创新、敢创新、会创新;另一方面，可以改变学生在教学中的地位，从被动的知识接受者转变成为知识的共同建构者，从而激发学生的学习积极性和主动性，开阔视野，激发学生创造性智慧。因此，教师学会在网络环境下进行科学教学设计，为优化科学教学过程及达到最优化的教育教学效果显得极为必要和有意义。
一、动态的教学资源库是进行网络环境科学教学的最基本条件
教学资源库就是师生所需之源，没有丰富多样的实用性、针对性强的教学资源，教师就难以为学生设计学习资源，也难以设定好主题任务让学生根据任务去进行自主学习。而学生只有占有大量的资源才有可能对学习内容有比较全面的深入的了解，才有可能开展更加富有成效的学习。因此，建设资源库是建成校园网后利用信息技术进行科学教学的最基本的条件。
利用网络技术、多媒体技术等创设学习情境，为学生的学习过程提供有效的平台。在建设校园资源库时，应以目的性、科学性、先进性、实用性和可更新性作为建库标准，可采取从网上下载、购进资源库、教师开发等方法来建设资源库。以保证资源库的资源覆盖面广，而且具有有效性。教师通过互联网，把网上的质量较好的且适合学科教学的课件等教学资源全部下载，加以改进后，用于科学教学实践。学校尽可能开通宽带网，为教师查阅资料，下载所需课件、资料，创设条件，也为学生上网浏览，实现自主学习、探究学习提供可能。其次学校可通过购买一些教学软件(可升级)以充实教学资源库的内容，提高资源库的利用价值。
二、网络教学平台的构建与平台下的科学教学设计
(一)网络教学平台的构建
网络教学平台是构筑于校园网基础上的沟通教、学、管理三者之间的桥梁。设计开发一个满足教学要求的网络教学平台显得非常重要，它将直接影响网络教学质量和管理水平。构建网络教学平台对教师设计科学教学过程更加有效高质完成科学教学任务有着极为重要的意义，由于网络教学平台的主要应用对象是教师和学生，因此我们依据功能结构把网络教学平台划分为两个子平台。
1.学生学习平台
学生学习平台主要配合学生的网上学习，将教师提供的学习信息及时、完全地呈现给学生，同时学生又将自己的网上学习情况完整地反馈给教师，形成双向互动，同时提供学生自己的网上学习统计信息，便于学生掌握自己的学习情况。
2.教师教学平台
教师教学平台主要配合教师完成网上教学，为教师提供教学活动中所需要的各种功能，组织各种教学信息和教学资源，了解学生的学习情况、为学生答疑解难，同时为教师提供必要的教学统计信息和课程维护功能。
网络教学平台是一个建立在校园网之上的基于WEB的软件平台。对网络结构无特殊要求，客户端无须安装专用软件，只要有IE浏览器能上网就可以，服务器端与校园网以1000M连接。为提高网络的安全性，设置有防火墙，采取有效手段防止非法用户的入侵。这个平台可基于Windows 2000 Advanced Server操作系统，使用ASP(Active Server Page)开发环境和SQLServer数据库，并以Dreamweaver MX为开发工具来构建，各个学校还可以根据自己的实际条件构建适合自己的网络教学平台，科学教学设计就以这个平台为基础，在这个平台上运行。具体来说网络教学平台下科学教学设计的内容大体包括教师教学活动的设计、学生的学习方式设计、师生交互设计、和教学评价设计等几部分内容。
(二)平台下的科学教学设计
1.教师教学活动的设计
网络教学平台为教师在网上实施教学提供简单、方便的使用界面。教师可提交、管理的功能模块为：
(1)教学文件：包括课程介绍、课程标准、教学计划、教学方法等。
(2)授课内容：包括讲课的实况录象、电子教案、科学课程的有关课件等。
(3)知识库：教师必须在课程开始之前，建立科学课程的“知识库”。即将课程按知识内容划分成多个“知识模块”，把各“知识模块”中的难点、重点内容，按问题及答案的形式写入“知识库”。系统提供提交界面，“知识库”可由教师随时添加，系统提供管理功能，教师能对“知识库”进行删除、修改，将认为是精华的文章置为“精华”，将最近发表的文章提到最前等管理操作。
(4)练习题：教师提交练习题(是非题、单选题、多选题)，学生可联网参加测试。
(5)作业布置：教师公布作业、发布研究课题，定期公布标准答案。
2.学生的学习方式设计
网络教学平台为学生提供的功能模块为：
(1)听课：学生可观看下载讲课录像、电子教案、课件等授课内容，弥补课堂中的不足，起到了加深理解、解惑问题、复习提高的作用。
(2)知识库：为上文所述教师创建的“知识库”，系统也为学生提供提交界面，学生可发表自己的原创文章、也可从网络、书籍、杂志等方面获得，丰富“知识库”。同时，学生可查询、浏览、阅读“知识库”的内容，不具有删除等管理权限。
(3)联网练习：学生可联网做练习题，了解自己知识的掌握程度，可立即看到自己的得分，标准答案阶段性公布。
(4)提交作业：为学生提供作业提交功能，系统限制提交文件格式和大小。
(5)个人主页：学生可建立自己的主页，系统提供与学生网页的链接，其他学生和教师都可浏览。
3.师生交互设计
“互动讨论”是师生交互的一种工具。师生之间的交流是教学活动中一个十分重要的环节。通过交流，学生可以解决学习中的疑难问题，获得学习的动力，同时老师也可以通过学生反馈的信息了解学生的学习动态，为进一步改善教学效果提供了行之有效的途径。
网络教学平台包括BBS论坛、聊天室、发送消息等灵活多样的交流方式。
(1)BBS论坛：和现代网络上流行的设计标准一致，它可以为同学们提供浏览帖子、发表新贴、回复帖子等多种服务。学生可以在此提出问题，也可以发表自己的看法。系统可以对所有的帖子的浏览数、回复数进行统计、排行。同时，系统自动将问题及答案进行归纳并存入“知识库”，为“自动答疑”做准备。 (2)聊天室：是为在线同学之间提供即时讨论的场所。学生提出的问题可以得到及时反馈。
(3)发送消息：是一种定向、实时的交流工具，在点击对方头像图标发送消息以后就可以在平台的任何地方接受和回复别人的消息了。对在线的师生来说是一种及时联系、解决问题的快捷方法。
(4)ICQ、OICQ、E—mail等网络通讯工具也可以实现相互之间的交流、讨论;
4.教、学评价设计：
(1)对学生评价：教师能够以班为单位，查看某学生的学习参数，包括：在线时间、练习成绩、作业成绩、互动讨论中提出问题数、回答问题数、提交文章数、精华文章数、同学投票分数等，教师可自己设计各参数的权值，系统经过加权计算出学生的分数。基本实现面向学习过程的评价。
(2)对教师评价：学生可根据授课内容、知识库、在线答疑、互动讨论的情况，利用真实用户身份，对教师进行投票，系统能防止重复投票。系统还为学生开辟了“虚拟空间”讨论区，学生可利用虚拟用户进行教学评价讨论及提出建议，为教师提供教学参考。
三、计算机网络与科学课堂教学
以上我们谈了通过构建网络教学平台，来进行科学教学设计的种种方法和途径，这种平台的构建是在网络环境下进行科学教学设计的基础，但这种方式更多地适用于课后教学以及指导学生的课外活动学习。那么具体到科学学科的课堂教学中，我们该如何充分利用计算机网络资源的优势来优化我们课堂教学呢?
(一)产生生动活泼的信息技术课堂
教师可以在课堂中直接引入信息技术的元素，尝试一系列与信息技术有关的教学活动提升学生学习科学课的的兴趣及能力，同时也使整个课堂气氛生动活泼。信息技术能将静态事物动态化，抽象问题形象化，能将跨越时空的事物、不易实现的实验进行信息加工，在屏幕上实施微观放大，宏观缩小，年代拉近，动静结合，图文并茂，能激发学生兴趣，优化教学过程，提高教学效益。正因为如此，利用信息技术教学在各学科得到了充分的应用，科学是一门综合学科，包括物理、化学、生物、地理、天文的知识，由于知识面广，教学难度大，合理地使用网络和各种媒体，能对我们的教学工作有很大的促进作用。多媒体计算机进入科学课堂，可以使很多的科学现象变静为动、变小为大、变抽象为形象，教师就可以引导学生充分运用创造性思维或想象力去理解事物的本来面貌。
如用排空气法收集气体的实验，操作虽然简单，但原理却不易理解。空气本来已是看不见摸不着的，一个盛满空气的集气瓶，学生往往认为是空瓶，而当用另一种也是无色的气体通入瓶中把瓶里的空气赶出来，从而集满一瓶另外的气体的过程也是肉眼看不见的，这对于初中学生来说，显然过于抽象了。因此有必要使之具体化、直观化，可用计算机对这个过程进行模拟，帮助学生理解。如果用不同颜色的物块表示这两种气体(空气和另一种需收集的气体)，通过物块的移动显示一种气体如何把另一种气体从集气瓶中赶出来，其直观性是很强的，大大增强了学生学习科学的兴趣。
再如，二氧化碳的实验室制法，要求学生从实验室制取气体的设计思路出发，确定二氧化碳的实验室制取方法。教材叙述简练，学生理解及记忆都有一定难度，用多媒体简单的重现制氢气、氧气实验过程，以及选择实验室制二氧化碳发生装置及收集方法的确定，图文并茂，交互性强，教学过程轻松，教学重点突出。对于一些较复杂、有危险、要求高、时间长的实验，不适合课堂演示，则可以拍成录像，在课堂上播放。这样，既保证了实验的真实性和直观性，又便于观察实验现象，同时也提高了课堂效率。如讲《CO的性质》时，可把家中的煤炉燃烧情况拍成录像用于上课。又如讲碳还原二氧化碳时，很多同学很难想象这个反应实验该怎样做。如用确定采用铁管作为木炭还原二氧化碳的反应器，然后把实验拍成2分钟的录像，这样把一个复杂、反应时间长的实验带到课堂，则可以起到良好的效果。
此外，教师还可以使用计算机简报以逐渐取代“黑板和粉笔”教学、透过计算机对学生的学习表现做出反馈、浏览网页、利用手持技术(multilog)进行实验等，这样的一些教学活动对于教授一些数据性较强或抽象的知识和概念是很有帮助的。
(二)使网络资源成为科学课堂教学的有益补充
科学学科是一门综合学科，涉及知识面很广。互联网中有关科学学科知识的各种网站也非常多，如关于科学发明、生物资源、地球科学、天文、化学物质等科普网站;各种有关自然科学教学的专题网站;各类新闻媒体、报刊杂志网站;另外还有各种个人网站和各级政府网站等。这些丰富的网络资源为我们科学的课堂教学提供了大量有益的材料，这也要求我们的科学教师在设计教学的时候有意识地将这些有用的网站进行搜集、分类，以利于在教学过程中随时可以点击进入相关网站搜索信息资料，使得丰富的网络资源真正成为我们科学课堂教学的有益补充。
如在学习《观察生物》最后的一课时《生物的适应性和多样性》，教材中介绍了很多地球上的生物，特别列出了一些濒临绝种的动植物。为了让学生更详细了解这方面的知识，同时也为了培养学生爱护自然、保护环境的社会主人翁意识，教师就可以充分运用网络资源的优势，查找详实的资料，同时设计出培养学生发现问题、提出问题、解决问题能力为主线的综合实践活动课，培养学生的创新意识，环保意识、发展学生的语言智能、视觉空间智能、身体运动智能、人际关系智能、自我认识智能、自然观察者智能等多元智能。在收集学生的许多问题后，再和同学们一起确定活动主题，以《保护人类的朋友——濒临绝灭的动植物》为主题开展基于网络环境下科学学科综合实践活动。
在探究活动中学生从自己所扮演的角色出发，依据自己感兴趣的问题，利用实地考察、查阅图书文献资料、网络检索、走访专家等形式，收集实物、文字及图片资料，发展收集信息、处理信息、整理资料的能力。养成敢于依据客观事实提出自己的见解、善于与人交流、分享与协作的习惯，形成尊重别人劳动成果的意识。通过学习成果的发布，展示表现自我的能力，发展解释和评价能力，体验学习成功的喜悦;养成与自然和谐相处的生活态度，初步懂得实施可持续性发展战略的意义。并且，在此基础上师生共同制作《生物多样性》的专题学习网站，进行知识拓展。
四、基于网络环境下的科学教学设计应注意的问题
无论是通过网络教学平台来完善课后教学还是利用信息技术和网络资源进行课堂教学，在网络环境下对科学课程进行教学设计都应注意几个问题。
(一)教师因素
教师在进行教学设计时应把教学目标确定为培养学生收集处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力、语言文字表达的能力、团结协作和社会活动能力。设计恰当的教学方法来实现达成教学目标，并对每堂课的教学进行反思总结，从而不断提高教学素养。
现代教学理论认为学生是信息加工的主题，知识体系的主动构建者：教师是学生主获取的帮助者、促进者。网络环境下的科学教学中的教师应当摒弃以教师为中心、强调知识传授、把学生当作知识灌输对象的传统教学模式。换言之，网络教学中，学生是学习的主体，教师是教学过程的组织者、引导者、参与者和管理者，学生学习的帮助者。
(二)学生因素
和教师一样，学生要对计算机网络有正确的认识，要把计算机网络用作获取、处理、检索信息、解决疑难问题的学习工具，要有一定的自觉性。学生要把计算机网络作为课程学习内容和学习资源的获取工具，作为情景探索和发现学习的工具，作为协商学习和交流讨论的通讯工具，作为知识构建和创作的实践工具，作为自我测评和学习的反馈工具。
(三)是软、硬件环境
网络教学平台的构建需要软、硬件环境的支撑。首先学校要连网，满足进行网络教学的首要条件，然后最重要的莫过于充实各种教学资源库了。教学资源库可以来自两个方面：一方面是内部资源，包括校内各个教师的电子教案及教学设计，各个学科的题目精选等;另一方面是外部的资源，包括软件公司开发的学科资源及网络上下载的教学资料。学校建立教学资源库对充分发挥网络资源在科学教学中的优势意义十分重大，同时也只有对教学软件经常性地投入和更新，使更多的人加入利用网络进行教学的行列中，才能使网络在科学教学中发挥最大的优势。
总之，在中学基于网络环境下的科学教学应将计算机网络定位在科学教学的工具上，它只是教学的手段，就象传统教学中使用的粉笔、黑板一样。计算机网络不能取代科学教学的全部过程，网络毕竟不能替代人脑的思维过程和思考活动。因此对计算机网络不能有过强的依赖性，我们应该意识到，不能把所有科学课都利用网络进行，对于这种信息时代下新的教学方式的探索还只能是定位在如何通过计算机网络为科学教学服务这一层次上。
作者：敬小娟 来源：知识力量·教育理论与教学研究 2011年7期
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