探究新技術(shù)裝備服務(wù)于課程改革

1、For personal use only in study and research; not for commercial use螀探究新技術(shù)裝備 服務(wù)于課程改革 肅來源：浙江省教育技術(shù)中心日期： 2009-08-27蒂浙江省教育技術(shù)中心 蔣輝 張仲華螞 螀 一、科學(xué)技術(shù)與教育裝備發(fā)展的關(guān)系蒆 作為基礎(chǔ)教育課程實施的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，教育技術(shù)裝備的作用越來越顯突出，隨著基 礎(chǔ)教育新課程改革的深入推進， 人們已經(jīng)不再僅僅滿足于借助技術(shù)幫助， 而是轉(zhuǎn)向根據(jù)課程 改革自身需要主動地、 更加積極地開發(fā)新技術(shù)裝備， 不斷挖掘和拓展課程資源， 新技術(shù)裝備 備受教育界的關(guān)注。膄 從教育技術(shù)裝備發(fā)展歷史看，科

2、學(xué)技術(shù)與學(xué)校教育裝備的關(guān)系是非常密切的。自中世 紀歐洲文藝復(fù)興開始， 科學(xué)技術(shù)發(fā)展突飛猛進， 極大地推動了社會經(jīng)濟發(fā)展， 科學(xué)研究和技 術(shù)創(chuàng)新得到了歐洲各主要國家的高度重視， 為了培養(yǎng)科技后備人才， 各國紛紛將科學(xué)研究的 實驗方法、 實驗儀器設(shè)備引入到大學(xué)常規(guī)教學(xué)中來， 科學(xué)實驗演變成為學(xué)校重要的教學(xué)內(nèi)容 和方法教學(xué)實驗。 因為教學(xué)實驗的內(nèi)容、 方法及形式基本上保留科學(xué)實驗主要屬性， 因 而教學(xué)實驗所使用的實驗儀器設(shè)備與當時的技術(shù)水平基本是同步的， 新技術(shù)、 新裝備被不斷 地引入到大學(xué)的實驗室。蒁 教學(xué)實驗在培養(yǎng)科技后備人才的過程中，人們發(fā)現(xiàn)實驗在訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)實驗基本技 能、基本規(guī)范和素養(yǎng)的同

3、時，對促進學(xué)生理解知識概念、科學(xué)原理，突破教學(xué)難點，激發(fā)興 趣和培養(yǎng)創(chuàng)新意識有著不可替代的獨特作用， 這種教學(xué)方法又慢慢延伸到中學(xué)、 小學(xué)。 現(xiàn)代 科技發(fā)展中，信息通訊、生物、航天、材料技術(shù)不斷取得突破，一方面這些領(lǐng)域的科技成果 不斷充實到學(xué)校教學(xué)實驗中， 給傳統(tǒng)的經(jīng)典實驗改進、 優(yōu)化整合提供了更好的條件， 教學(xué)內(nèi) 容的呈現(xiàn)方式、 學(xué)生學(xué)習方式、 師生互動方式持續(xù)得到改進或突破。另一方面，新技術(shù)裝備 對學(xué)校的教學(xué)管理、環(huán)境優(yōu)化、安全保障產(chǎn)生了全新的革命性的深刻變化。袀 新課程標準提出要提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，倡導(dǎo)探究性學(xué)習，注重與現(xiàn)實生活的聯(lián)系。比 如生物科學(xué)素養(yǎng)是指公民參加社會生活、 經(jīng)濟活動、

4、生產(chǎn)實踐和個人決策所需的生物科學(xué)知 識、探究能力以及相關(guān)的情感態(tài)度與價值觀。 它反映了一個人對生物科學(xué)領(lǐng)域中核心的基礎(chǔ) 內(nèi)容的掌握和應(yīng)用水平， 以及在已有基礎(chǔ)上不斷提高自身科學(xué)素養(yǎng)的能力。 新課程標準還要 求應(yīng)注意幫助學(xué)生了解相關(guān)的職業(yè)和學(xué)習方向， 為他們進一步學(xué)習和步入社會做準備。 把生 物科學(xué)技術(shù)新內(nèi)容、成果和相關(guān)的技術(shù)裝備及時納入到教學(xué)中是生物新課程最主要特點之 一，新課程標準倡導(dǎo)這些理念與特點如愿得以實現(xiàn)， 需要怎樣的教育裝備與之相適應(yīng)而備受 關(guān)注。浙江省教育裝備“十一五”發(fā)展計劃提出要逐步建立完善與基礎(chǔ)教育和新課程改革相 適應(yīng)的教育裝備標準體系， 同時還提出建立以部門集中采購為主要形

5、式的供配體系， 形成教 育裝備基礎(chǔ)管理制度體系和教學(xué)儀器設(shè)備產(chǎn)品質(zhì)量評估監(jiān)督體系。 建立、 完善這些體系， 發(fā) 揮應(yīng)有功能的基礎(chǔ)是開發(fā)、選擇、引進和運用好新技術(shù)裝備。螞 二、新技術(shù)裝備的基本特點芀 2008 年，我們提出的教育裝備要逐步實現(xiàn)“從器物性裝備向技術(shù)裝備發(fā)展，從驗證性 裝備向探究性裝備發(fā)展，從單一離散裝備向全壽命全系統(tǒng)裝備發(fā)展” ，已經(jīng)比較清晰地描述 了新技術(shù)裝備的基本特點。羀 下面具體解釋新技術(shù)裝備的特點。羋 （一）器物性裝備向技術(shù)裝備發(fā)展莄 器物性裝備強調(diào)是有形、固定，技術(shù)含量低，拓展性、靈活性較差，不能滿足新課程 實驗的需要。新技術(shù)裝備就是有效吸收利用新技術(shù)、采用新材料， 通用

6、適應(yīng)性強， 學(xué)生易喜 歡，有利于探究性實驗，有利于與傳統(tǒng)實驗方式的整合，有利于實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)方式、 學(xué)生學(xué)習方式、師生互動方式的不斷有效改進。如數(shù)據(jù)實驗采集系統(tǒng)，能夠大量、快速、準 確、實時地進行數(shù)據(jù)采集與處理，直觀效果非常明顯；再有數(shù)碼顯微鏡，可以便于師生、同 學(xué)之間交流與互動，實驗現(xiàn)象、實驗過程即時保存，好的實驗再現(xiàn)與共享。芃 （二）驗證性裝備向探究性裝備發(fā)展聿 教學(xué)實驗具有兩個功能，一是驗證知識，加深理解；二是為以后從事科學(xué)研究進行必 要的訓(xùn)練，比較注重的是驗證性裝備。驗證性裝備主要以器物性裝備為主。蒞 新課程倡導(dǎo)的是學(xué)生知識技能、情感態(tài)度價值觀、過程與方法的培養(yǎng)，強調(diào)共同基礎(chǔ) 上的

7、個性化發(fā)展和探究性學(xué)習。 探究性實驗需要相應(yīng)的手段和方法來實現(xiàn)， 技術(shù)突破使探究 性活動需要的手段和方法得以實現(xiàn)， 并且靈活多樣， 構(gòu)成探究性裝備的基本要素。 如數(shù)據(jù)實 驗采集系統(tǒng)、數(shù)字星球等，可以根據(jù)教師、學(xué)生的探究要求進行相應(yīng)的參數(shù)、環(huán)境變化，有 效突破教學(xué)難點、拓展技能。探究性裝備是新課程環(huán)境下新技術(shù)裝備發(fā)展的主要方向。肆 （三）單一離散裝備與全壽命全系統(tǒng)裝備肂 現(xiàn)代系統(tǒng)論創(chuàng)始人貝朗塔菲是一個生物學(xué)家，他認為生命現(xiàn)象是不能用機械論觀點來 揭示其規(guī)律的， 而只能把它看作一個整體或系統(tǒng)來加以考察。 世界上任何事物都可以看成是 一個系統(tǒng)，因此教育裝備也是一個系統(tǒng)，具有整體性、關(guān)聯(lián)性、等級結(jié)構(gòu)性

8、、動態(tài)平衡性、 時序性等基本特征。 系統(tǒng)的最大特點在于整體效應(yīng)大大優(yōu)于各個體部分效應(yīng)之和。 教育裝備 全壽命提出了實事求是的科學(xué)概念，教育裝備必須合理考慮裝備采購、使用、養(yǎng)護、維修、 報廢、更新等等，新技術(shù)裝備是一個不斷改進、不斷提高、有周期的動態(tài)過程。我們提出的 基礎(chǔ)教育裝備十室四大系統(tǒng)， 比較強調(diào)的是各自的獨立性， 單一完整性。 全壽命全系統(tǒng)裝備 作為先進的理念完全是與教育裝備科學(xué)、可持續(xù)發(fā)展的客觀規(guī)律相吻合的。腿 三、新技術(shù)裝備介紹一）數(shù)碼顯微鏡薄 數(shù)碼顯微鏡是以攝像頭作為接收元件的顯微鏡，在顯微鏡的實像面處裝入攝像頭，通 過這種光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成電信號的圖像， 然后對之進行尺寸檢測、 顆粒

9、計數(shù)等工作， 數(shù)碼顯微 鏡可以與計算機聯(lián)用。袁 數(shù)碼顯微鏡與傳統(tǒng)的顯微鏡相比，具有以下優(yōu)點：艿 1 、改變了傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡的局限膇 便于師生、同學(xué)之間交流與互動；功能增強，教學(xué)內(nèi)容得到擴展；實驗現(xiàn)象、實驗過 程即時保存；好的實驗再現(xiàn)與共享。芆 2 、實現(xiàn)探究性學(xué)習薀 數(shù)碼顯微鏡通過實時存儲、聯(lián)網(wǎng)、投影等手段，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決 問題；體驗知識產(chǎn)生和發(fā)展的過程；實現(xiàn)自主、探究、合作。荿 目前數(shù)碼生物顯微鏡配置包括：教師用數(shù)碼顯微鏡、教師用數(shù)碼體視鏡、學(xué)生用數(shù)碼 顯微鏡、教師用電腦、學(xué)生用電腦、投影、耳機、網(wǎng)絡(luò)加速器；系統(tǒng)控制軟件、教師端圖像 處理軟件、學(xué)生端獨立圖像處理軟件，以及必

10、要的環(huán)境設(shè)施和配套設(shè)備。薈 （二）數(shù)字星球儀蚃 傳統(tǒng)地理教學(xué)僅僅依靠教師的講解、配合平面而單調(diào)的掛圖、地理模型來完成對學(xué)生 地理、天文等相關(guān)知識的傳授，不易被學(xué)生接受，不易啟發(fā)學(xué)生興趣。進入新世紀以來，中 國航天事業(yè)突飛猛進， 嫦娥一號探月的成功， 神州七號宇宙飛船圓滿完成太空行走等激起了 中小學(xué)生越來越濃的探究宇宙興趣，數(shù)字星球儀可以滿足學(xué)生探究宇宙的欲望。蚃 “數(shù)字星球系統(tǒng)”是以計算機技術(shù)為核心，通過軟件控制平臺、數(shù)字化資源和球形投 影技術(shù)，生動立體展示天文、地理等科學(xué)知識。它能讓使用者從全球、 整體和區(qū)域多角度探 索研究，配合聲音、圖像、動畫、視頻等多媒體信息，營造出全息互動的數(shù)字化環(huán)境

11、，充分 激發(fā)學(xué)生探究科學(xué)與技術(shù)、過去與未來、自然與社會的興趣。為學(xué)校地理、歷史、天文、人 文等學(xué)科教學(xué)帶來了實質(zhì)性的變化。荿 （三）數(shù)據(jù)實驗采集系統(tǒng)螄 物理課程標準提出信息技術(shù)要進入物理實驗室，加快中學(xué)物理實驗軟件的開發(fā)和 應(yīng)用，諸如通過計算機實時測量、處理實驗數(shù)據(jù)，分析實驗結(jié)果。蒅 數(shù)字實驗采集系統(tǒng)就是將計算機技術(shù)和傳統(tǒng)的實驗方法結(jié)合起來，利用傳感器把各種物理、 化學(xué)、生物等的待測量轉(zhuǎn)換為數(shù)字化的量輸入計算機，經(jīng)計算機處理得到結(jié)果， 突破了傳統(tǒng)實驗的局限。數(shù)據(jù)實驗采集系統(tǒng)有以下突出特點：1、強大的數(shù)據(jù)采集能力葿 利用計算機，既可以對傳感器在快速變化的瞬態(tài)過程中獲得大量實驗數(shù)據(jù)進行實時采 集，

12、也可以長時間地跟蹤收集極緩慢過程的各種實驗數(shù)據(jù)。膅 2 、靈活的數(shù)據(jù)處理能力袃 通過計算機， 可以對實驗過程進行控制， 對大量的數(shù)據(jù)進行各種復(fù)雜的、 快速的處理， 如數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、曲線擬合、誤差計算等等。膀 3 、為探究教學(xué)創(chuàng)造條件蕿 可以方便地實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。大大節(jié)省傳統(tǒng)科學(xué)實驗數(shù)據(jù)的記錄、計算、分析的時間， 使實驗的重心落在問題的假設(shè)及探究活動上變傳統(tǒng)的定性實驗為定量實驗， 驗證型實驗為探 究性實驗。薆 另外還可以實現(xiàn)難以完成的實驗，如熱傳遞、光合作用、波義爾定律等。薅 （四）錄播系統(tǒng)膃 錄播系統(tǒng)是集視音頻攝錄系統(tǒng)、電腦數(shù)字信號采集系統(tǒng)、板書定位系統(tǒng)和錄播服務(wù)器 系統(tǒng)為一體，實現(xiàn)對教學(xué)活動過程的

13、多路視頻、音頻和計算機屏幕信號一體化的同步錄制、 存儲和現(xiàn)場直播。 全面記錄教學(xué)實況， 即時生成多媒體教學(xué)課件， 可以上傳到流媒體服務(wù)器 上或刻錄成光盤，還可以輕松發(fā)布到 Internet、局域網(wǎng)。蚈 錄播系統(tǒng)從整體上解決學(xué)校教學(xué)、教研實況的錄播需求，滿足新課程形勢下教師對自 身發(fā)展、資源積累和交流的需求。典型應(yīng)用有：羇 1 、多媒體教學(xué)。錄播系統(tǒng)可以多媒體教室內(nèi)教學(xué)進行的錄制和直播，極大豐富校園 網(wǎng)及多媒體教室的應(yīng)用，高效率低成本地實現(xiàn)教育資源的積累。肅 2 、精品課程建設(shè)。精品課程建設(shè)中重要的一個環(huán)節(jié)就是教學(xué)過程的錄像，錄播系統(tǒng) 可實現(xiàn)教學(xué)現(xiàn)場視音頻信號和課件信息的同步一體化錄制， 也可以

14、在網(wǎng)絡(luò)上進行實時直播或 事后點播，讓優(yōu)質(zhì)師資資源得到共享。羂 3 、教師評優(yōu)示范課。通常的錄像方式常常不能全面記錄授課的各個細節(jié)，尤其是精 彩的電子課件和板書內(nèi)容。 錄播系統(tǒng)可將示范課現(xiàn)場的教師圖像聲音、 學(xué)生圖像聲音以及電 子課件進行同步的錄制， 可全面記錄示范課各方面的細節(jié)信息， 更便于專家在評課時做到準 確客觀。螈 4 、微格教學(xué)。錄播系統(tǒng)可以對教師和學(xué)生的行為及課件內(nèi)容進行記錄，教學(xué)評價人 員可以通過多媒體錄播系統(tǒng)的點評功能對教學(xué)活動進行實時點評， 回放錄像時可調(diào)閱點評內(nèi) 容，能及時準確地獲取反饋信息，盡快達到教學(xué)目的。5、校園講座。優(yōu)秀的校園講座是學(xué)生獲得書本以外知識的很好方式，由于

15、場地的限 制，很多同學(xué)不能進入講座現(xiàn)場聆聽。 錄播系統(tǒng)可以將講座現(xiàn)場的圖像、 聲音及報告內(nèi)容在 校園網(wǎng)上進行實時直播。螅 （五）交互式電子白板螁 交互式電子白板融合了大屏幕投影技術(shù)、嵌入式軟件技術(shù)、精確定位技術(shù)和通訊傳輸 技術(shù)， 配合投影機、 電腦等工具使用時， 白板便成為書寫板和投影銀幕，白板筆具有和鼠標 一樣的功能，可以與電腦交互控制操作，構(gòu)成一個大屏幕、交換式的協(xié)作教學(xué)環(huán)境。袈 使用交互式電子白板進行教學(xué)的優(yōu)勢：蒅 1 、由于與計算機相連，教師可以預(yù)存大量板書、教學(xué)演示軟件和音視頻資料，使用 是快速引用，隨時修改、批注和展開詳細的講解，實現(xiàn)無塵書寫，隨意書寫，保護教師免受 粉塵的危害。芃

16、 2 、交互式電子白板可以通過軟件設(shè)置交互活動，提高學(xué)生注意力，增強課堂的參與 性，活躍課堂氣氛， 促進學(xué)生理解， 引發(fā)了師生互動教學(xué)方式的變革。 交互式電子白板可以 方便地進行教學(xué)過程的實錄， 便于教師課后的反思、 研討和觀摩， 便于教學(xué)經(jīng)驗的總結(jié)和整 理，并且可以共享，給教師提高教育教學(xué)水平提供了最直接的幫助。蒀 3 、交互式電子白板使用促進了多媒體交互課件和教學(xué)資源庫在學(xué)校的普遍使用，同 時利用電子白板實錄的課件也是很好的數(shù)字資源。 交互式電子白板彌補黑板和投影銀幕各自 的不足。 數(shù)字化的板書資料可以解決使用黑板教學(xué)板書耗時多， 學(xué)生忙于筆記而無暇思考的 矛盾；交互式的功能可以解決使用投

17、影銀幕時，教師只能按照事先準備好的 PPT 講課，無 法根據(jù)課堂變化作相應(yīng)調(diào)整。羈 4 、交互式電子白板以一種簡單的方式快速全面地將信息技術(shù)與各學(xué)科課程進行有效 整合。電子白板因具備上述優(yōu)點已成為最近幾年最受學(xué)校歡迎的新技術(shù)裝備。袆 （六）數(shù)字化校園羅 在計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)上建立起來的對教學(xué)、科研、管理、技術(shù)服務(wù)、生活服務(wù)等校園 信息的收集、處理、整合、存儲、傳輸和應(yīng)用。通過實現(xiàn)從環(huán)境（包括設(shè)備，教室等） 、資 源（如圖書、講義、課件等）到應(yīng)用（包括教、學(xué)、管理、服務(wù)、辦公等）的全部數(shù)字化， 以拓展現(xiàn)實校園的時間和空間維度， 提升傳統(tǒng)校園的運行效率， 實現(xiàn)教育過程的全面信息化， 達到提高教學(xué)水平

18、、管理水平和效率的目的。薃 （七）分子生物實驗裝備（以 PCR 為例）羈 1995 年，美國科學(xué)家 mulis 因成功發(fā)明 PCR 技術(shù)獲得諾貝爾化學(xué)獎。 多聚酶鏈式反應(yīng) -PCR（Polymerase Clain Reaction）一種快速體外擴增 DNA 的方法。 PCR 使用一種耐熱的 多聚酶，以及兩個含有 20 個堿基的單鏈引物?？梢栽?3 小時將特定的 DNA 量提高 1000 萬倍。芇 PCR 技術(shù)在日常生活中的使用越來越廣泛，比如檢測禽流感病毒，臨床病毒診斷，用PCR 技術(shù)可以非常快速、有效、準確地判定。 PCR 技術(shù)還廣泛應(yīng)用于親子、刑偵等司法鑒 定。普通高中生物課程選修內(nèi)容列

19、出了許多探究性實驗，其中 PCR 擴增實驗引人關(guān)注，高 中階段引入最新生物技術(shù)內(nèi)容， 配置相應(yīng)的實驗裝備和環(huán)境設(shè)施， 讓學(xué)生通過實驗?zāi)軌虮容^ 早地了解生物科技發(fā)展的現(xiàn)狀， 或產(chǎn)生學(xué)習生物科學(xué)的興趣， 進而確定學(xué)習專業(yè)的傾向。 開 設(shè)這樣的實驗課很好地體現(xiàn)了新課程倡導(dǎo)的基本理念。莂 四、推進新技術(shù)裝備的幾點思考節(jié) 新技術(shù)裝備的發(fā)展將隨著整個社會科技應(yīng)用不斷加速，科技全面嵌入，科技應(yīng)用種類 越來越多而越來越快， 范圍越來越廣。 新課程的全面實施是推進新技術(shù)裝備發(fā)展的強勁動力。 如何確保新技術(shù)裝備的健康發(fā)展，我們認為可從以下幾方面著手：肈 （一）為新技術(shù)裝備提供咨詢和幫助蚇 1 、圍繞建立與基礎(chǔ)教育

20、和新課程改革相適應(yīng)的教育裝備標準體系，部門集中采購為 主要形式的供配體系， 形成教育裝備基礎(chǔ)管理制度體系和教學(xué)儀器設(shè)備產(chǎn)品質(zhì)量評估監(jiān)督體 系等的要求， 組織專家進行研究論證， 提供與體系要求相關(guān)新技術(shù)裝備的技術(shù)咨詢和解決方 案建議。肄 2 、根據(jù)新課程要求，對照十室四大系統(tǒng)的新技術(shù)裝備及環(huán)境設(shè)施建設(shè)等原有標準， 研究并提出需要補充改進的新技術(shù)裝備的內(nèi)容。肀 3 、與教育行政部門、學(xué)校、企業(yè)建立通暢、高效的溝通渠道和機制，將新課程對新 技術(shù)裝備的需求及時傳遞給裝備研發(fā)部門，同時將最新技術(shù)和成果傳遞給學(xué)校和裝備部門， 及時宣傳新技術(shù)裝備最新進展，爭取廣大學(xué)校校長和教師對新技術(shù)裝備給予支持。膈 4 、開展國內(nèi)、國際交流與合作，重視信息情報的收集與分析，追蹤、引進教育裝備 相關(guān)領(lǐng)域的國際最新科技成果，并加以消化吸收和應(yīng)用。肈 （二）具體措施薂 1 、完善標準肅 在現(xiàn)有裝備標準的基礎(chǔ)上，將新技新裝備及時充實進來，完善裝備標準化體系，滿足 新課程實驗的需要。羋 2 、重視科研膅 發(fā)揮教育裝備專家