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问题的提出
创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺的不竭动力，也是新世纪知识经济时代的重要特征。
21世纪，知识经济将成为经济发展的主流和国家竞争力的核心，知识经济所依赖的是知识生产、分配、使用，其核心的特征是知识创新，而知识的创新需要大量的创新人才。随着计算机科学的发展，特别是多媒体技术和网络技术的出现改变了社会各个领域运行和发展的模式，改变了社会成员的生存方式和学习方式，借助于信息技术，人们可以更多、更快、更准确地接受、析出、反馈信息，利用现代信息技术接受和吸收处理信息已成为社会发展对社会成员的基本要求。以多媒体网络技术为核心的现代信息技术在教育中的应用与发展，教育信息化已成为教育进步的国际化潮流。实践证明，教育信息化是发展中国家教育实现跨越式发展的科学模式。
我国非常重视教育信息化工作，以教育信息化促进教育现代化，相继推出了一系列旨在深入推进教育信息化，深化教育改革的政策措施。尤其是第三次教育工作会议以后，全国上下掀起了一轮波澜壮阔的教育信息化建设浪潮，在经费投入、建设规模、硬件建设等各个方面，都取得了实质性的进步。
2000年12月19日，教育部颁发的《关于中小学普及信息技术教育的通知》中提出：“从2001年开始用5-10年的时间，在中小学（包括中等职业技术学校）普及信息技术教育，以信息化带动教育的现代化，努力实现我国基础教育跨越式发展。”这一重要决定，昭示着教育信息时代的来临。
2001年，教育部颁发的《基础教育课程改革纲要（试行）》又指出：“大力推进信息技术在教学过程中的普遍应用，促进信息技术与学科课程的整合，逐步实现教学内容的呈现方式、学生的学习方式、教师的教学方式和师生互动方式的变革，充分发挥信息技术的优势，为学生的学习和发展提供丰富多彩的教育环境和有力的学习工具。” 实践表明信息技术与课程的整合是提高教育教学质量、培养创新人才的有效途径。
我国信息技术教育虽已取得了长足的发展，但我们期待信息技术引发和带动教育的跨越式发展却没有因为技术的普及而有多少令人满意的现实。虽然，学校信息化技术设施、网络化建设有了突破性发展，但有效的并不多。信息技术在我们不少的中小学的应用不是教师成了技术的“奴隶”，就是把它变成了学校领导的“政绩”工程和学校“现代化”的摆设，而没能满足现代社会发展对教育和人才培养规格的需要。目前，应试教育的价值取向在很多学校和教师的心中仍举足轻重，他们仍以系统知识的传授与掌握作为教学指导思想，特别是在理科实验教学中，传统的以教师为中心的教学方式，强调记忆训练，导致学生个性张扬不足，创新思维欠缺，实践能力不强，综合素质不高，群体分化严重等痼疾。
当前，国内外教育改革普遍认同的两个观点：一是教师事关重大；二是改革最终发生在课堂上。随着信息时代的到来，教育的发展日新月异，新的知识成几何积聚，“人才资源是第一资源”。为了适应信息时代对新一代公民教育的基本要求，提高教师教育技术能力与专业化素养，改革创新教育方法与教学方式，促进学校教育、教学信息化，大力推进素质教育，深化教育改革已成为当务之急。
开展学科课程信息化建设的理论与实践研究，探讨课程教学资源信息化、课程教学环境信息化、课程教学内容信息化、课程教学方式信息化和课程学习方式信息化的一般方法和规律，是信息技术环境下学科教学改革的一条主要途径。如何利用教育信息平台，并结合学校实际，把教与学的实践、研究融为一体，创新课堂教学？如何有效运用信息技术带来我们观念和思路的创新，引发、促进基础教育的大发展？在新的课程标准下，在理科学科课程教学中，如何开展好实验教学与实践教育，创新实验教学；传统的学生实验如何向学生探究实验的转变；探究实验教学的评价；探究实验教学的作用、发展方向；影响探究实验教学发展的因素；探究实验教学的模式的发展和创新；探究实验教学与创新教育的关系；学生的课外实验探究活动的开展等等，这是当前亟需解决的问题。
基于以上理论与现实思考，我们选择《信息技术环境下中小学理科实验教学方式和学习方式创新研究》课题进行研究，期望在省总课题组的指导下，在新课改背景下，从现代信息教育理念出发，结合我市的实际情况，深入研究中小学理科师资培训与教科研协调发展的方法，创新和构建教育信息化环境下与新课程相适应的理科实验教学的教与学模式，以促进我市教师的教育技术能力的提高与专业发展，铸造一支符合新课改理念和时代要求的教师队伍。
我们进行此项研究，选题的意义在于如何有效利用信息技术、科学应用信息技术、健康使用信息技术整合教学，提高教学质量与效益，提高师生的信息素养与技术能力。期望通过我们的研究将信息技术与理科学科课程的有效整合来推进课程教学的改革，提高教师的教育技术能力与教师专业发展。并通过研究总结出新课改背景下，有效利用信息技术整合实验教学的规律性的认识，提高理科教师对实验教学的认识，促进教师教与技术能力与专业化素质的提高及进行创新性实验教学的态度，积极认真地开展好以实验教学为主的学生自主科学探究，实践新的课程标准和教学理念，促进教师提高实验教学的效果，促进学生的全面发展，省时高效地完成教学目标。
研究设计
1.概念界定
信息技术是指能够支持信息的获取、传递、加工、存储和呈现的一类技术。应用在教育领域中的信息技术主要包括电子音像技术、卫星电视广播技术、多媒体计算机技术、人工智能技术、网络通信技术、仿真技术和虚拟现实技术等。
教学模式现代教学系统由教师、学生、教学内容和教学媒体等四个要素组成，通过相互联系、相互作用形成一个有机的整体，具有稳定的结构形式。我们把它称为“教学模式”。即：“教学模式是指在一定的教育思想、教学理论和学习理论指导下的、在某种环境中展开的教学活动进程的稳定结构形式。”
实验教学实验教学是在自然学科教学过程中根据研究的具体目的，利用教学仪器和相关设备、技术，人为地制造、控制或模拟自然现象，使某些现象及变化过程反复再现，使学生在不断观察、研究与动手实践的同时，学习、探求科学知识，掌握方法、技能，训练与提高其能力的一种教学形式、方法与手段，属实践性教学环节。实验教学是中小学理科学科课程教学的重要组成部分，是中小学理科学科课程教学的重要内容和任务。是培养学生的观察能力、动手实践能力和创新思维能力、探索精神以及良好的学习方法的重要教学手段。实验教学过程是理科教育培养目标得以实现的重要环节，也是变应试教育为素质教育，培养学生科学态度、提高学生科学素质是的重要途径。本课题研究中的实验教学指中小学理科课程（小学自然或科学、中学物理、化学、生物）教学中的实验教学活动（包括课内外实验教学活动）。
教学方式方式是“说话做事的方法和形式”。教学方式，是指导教学行为的方法和形式，指依据课程标准所采取的教学方法和教学组织形式。
“教学方法是教师为帮助学生学习达到教学目的所采用的教学形式、步骤和技术”。“教学组织形式是教学活动中教师与学生之间、学生与学生之间相互作用的组合方式”。本课题中所指的教学方式是教师教的方式和学生学的方式。
教学模式，是在一定的教育思想和理论指导下，为完成特定的教学目的和内容而建立起来的标准的、相对稳定的教学结构和活动程序。由此可以认为：教学模式是标准的、相对稳定的教学方式。
学习方式是“学生完成学习任务过程时基本的行为和认知取向，是学生在学习方法、学习习惯、学习意识、学习态度、学习品质方面的特征”
2.研究假设
在现代教育思想、课程理论的指导下，在信息技术文化渗透各个领域的大背景下，把信息技术载体中蕴涵的信息方法上升为思想理念，指导建立具有信息化特征的课程目标；把计算机及网络支持的信息资源经过重组，替代固定化的课程内容，形成学科课程信息资源；把以计算机及网络为核心的信息技术作为学生学习的对象和内容和促进学生自主学习的认知工具与情感激励工具；以多媒体、超文本信息资源及有利于知识探究的计算机软件一起构建成学生学习的情境、氛围，将学生的课程学习活动置身在一个相对开放的具有丰富学习资源的环境中，使师生获得各种体验；把信息技术教育与学科课程的学习进行有机整合，通过获取、分析、加工和利用信息的信息方法来锤炼学生的信息素养和学习能力，促进学生认知能力的发展；通过建构基于网络环境的新型教学模式，促进学生学习方式的转变，形成自主、合作、探究式学习，从而培养学生的合作意识、创新精神和实践能力，促进学生的主体性发展和个性成长。并通过问题解决和探究过程来培养学生的创新精神和实践能力，最终实现信息技术文化下的素质教育与创新教育。
3.研究框架
在新的课程标准下，如何有效利用信息技术开展好实验教学，全面完成各个教学目标，培养学生的科学素质；实验教学如何体现新的教育理念，实现常规的学生实验向学生探究实验的转变是我们课题研究的重点。新的课程标准下的探究实验教学模式的发展和创新研究是我们课题研究的难点。
形成总体设计→选准突破口→分项设计→仿真研究→完善总体设计→总体研究→组织评价→得出结论→重复研究与行动研究→形成特色。
理论依据
全面实施素质教育和基础教育新课程改革要求教育以人的全面发展为目标，要求教育关注人的成长和发展，关注学生学习的过程和方法，以及伴随这一过程而产生的积极情感体验和正确的价值观；要求教师在教学过程中与学生积极互动，共同发展，处理好传授知识与培养能力的关系，注重培养学生的独立性和自主性，引导学生质疑、调查、探究，在实践中学习，促进学生在教师指导下主动地、富有个性地学习；要求改革传统的课堂教学模式，突破学科中心，实现学生学习方式的根本变革。
皮亚杰认知发展观认为，个体发展处决于个体与环境的相互作用，个体与环境的相互作用主要表现在同化和顺应。同化就是把外界元素整合到一个正在形成或已经形成的结构中，即当有机体面对一个新的刺激情境时，如果主体能够利用已有的图式或认知结构把刺激整合到自己的认知结构中，这就是同化；而当有机体不能利用原有图式接受和解释它时，其认知结构由于刺激的影响而发生改变，这就是顺应。个体就是通过同化和顺应日益复杂的环境而达到与环境的平衡，个体也正是在平衡与不平衡的交替中不断建构和完善其认知结构，实现认知发展。
维果斯基文化历史发展理论认为人的高级心理机能是社会历史的产物，受社会规律的制约，强调人类社会文化对人的心理发展的重要作用，以及社会交互作用对认知发展的重要性。认为人的思维与智力是在活动中发展起来的，是各种活动社会性相互作用不断内化的结果。儿童的认知发展更多地依赖于周围人们的帮助，儿童的知识、情感、态度、价值观都是在与他人的交往中发展起来的，儿童发展的情况取决于他们的学习方式和内容。
建构主义学习理论强调：（1）学生是知识意义的主动者，教师只起帮助和促进作用；（2）强调“情景”对意义建构的重大作用；（3）强调协作学习对意义建构的关键作用；（4）强调对学习环境的设计，在学习环境中学生可以利用各种工具和信息资源来达到学习目的。即建构主义学习理论认为学习的实质是学习者主动建构内部心理表征的过程，这一过程不仅包括结构性知识的建构，而且包括大量的非结构性经验背景的建构。人们生成对所知觉事物的意义，总是与他以前的经验相结合，也即理解总是涉及学习者的认知过程及认知结构。学习过程同时包括两个方面的建构：一方面对新信息的理解是通过运用已有经验，并超越所提供的信息而建构成的，即表现为对新信息的意义的建构；另一方面又包含对原有经验的改造和重组，即认知结构的丰富与完善。
理科学是以实验为基础的学科，理科实验是使学生对所研究的理科问题获得重要的感性认识的基本途径，只有通过理科实验才能使学生清晰认识理科概念和规律是在怎样的基础上建立起来的，从而加深对理科规律的理解和形成正确的观点，增强他们分析问题的能力、实验技能、动手能力和掌握研究探索理科问题的基本方法。通过实验使学生“发现规律”培养思维能力，特别是创造性思维能力。现代教育技术学理论认为：现代信息技术的运用，能创设良好的教育情境，使师生产生情感共鸣，形成良好的情感基调，提高教学效率。有效应用信息技术整和实验教学，在教学过程中把信息技术、信息资源和课程有机结合，构建有效的教学方式，进而促进教学的最优化。
教育技术知识是一种面向实践的知识领域，教师结合已有的知识和教学实践经验，建构面向实践的教育技术知识图示和富有认知灵活性的教育技术技能，内化并为学生示范应用教育技术的社会责任。公平有效地应用教育技术，引导学生有效应用、健康使用、合法利用，规范行为，安全应用信息技术。
研究目标
1.总体目标
本课题的总体目标是：在信息技术教育与学科课程整合研究的基础上，在实施信息技术环境下的创新性教学过程中，从理论和实践层面探讨学科课程和常态课堂信息化的方法和规律，探索、构建、创新理科实验教与学的模式，提高课堂教学质量，实现课程教学的根本变革，促进基础教育改革发展。
2.具体目标
(1) 培养教师有效运用信息技术整合实验教学，促进教师教育技术能力提高和专业化发展；(2) 探讨信息技术环境下，实施实验教学的教学方式与学习方式的创新；(3) 探讨多媒体计算机技术和网络技术在中小学理科课程教学中应用的方法和规律，促进教师教学方式和学生学习方式的根本变革；(4) 建构信息技术环境下，理科实验教学创新性教与学的模式群；(5) 建构信息技术环境下，理科实验教学评价体系。形成具有信息化特征的、符合信息时代发展要求的课程目标体系和课程评价体系。
研究内容
本课题研究的主要内容可概括为理论研究和实践探索两个方面，以期从两个维度比较全面、系统地研究新课程实施中理科实验教学方式的存在形态、操作问题，从而总结提升出较适宜采用的若干种教学方式，并应用于课堂教学实践；再使用研制出的新课程课堂教学评价标准衡量这些教学方式的有效性。
1.理论研究方面
国内外有关教学理论的文献研究可以说，教学方式的研究是一个既具有传统意义，又具有新鲜活力的课题。国内外教育学、教学论、教育心理学中有多种对教学方式的阐述，新课程实施要求教学方式的多样化、适宜性必须建立在传统课程的基础上，建立在对学科教学过程深刻理解和认识的基础上。因此，这项研究的首要的是进行全面、深入的文献研究，整理出多种教学方式的概念内涵、发展过程、操作形式及应用中的问题，收集大量翔实可资借鉴的理论研究资料和依据，作为本课题研究的参考和基础之一。
建国以来基础教育课程教材改革的回顾及展望研究新课程改革是一项承前启后的工作，全面了解我国建国以来基础教育课程改革的历史与特点，正确地把握其发展趋势，深刻地认识当前新课程改革的意义和价值，研究中小学理科课程改革的发展过程和特点，将其作为研究学科课堂改革和学科教学方式转变的出发点，进而从更新的视角研究教学方式的问题。
新课程实施下中小学理科实验教学评价的研究新课程实施需要相配套的课堂教学评价方案的支撑，教学方式的科学性、有效性也需要教学评价标准的衡量，因此，研究新课程背景下的中小学理科实验教学课堂教学评价方案是本课题研究的内容之一。这套评价方案既要体现出新课程的理念，关注每个学生的全面发展，也要突出对教与学方式的关注；既要体现出过程性评价的激励功能，也要对教学策略等方面有所波及；既要保证一定的统一性、可操作性，也要根据各学科教学特点有所侧重。
构建新课程实施中教与学方式体系的研究教师讲授式、合作学习方式、体验学习方式、探究学习方式、信息技术与学科教学整合方式是当前中小学各学科课堂教学中最常见的几种教学方式。课题研究在借鉴、研究、实践的基础上，总结出每种教学方式的教学策略体系，包括应用的指导思想、使用原则、操作指南等，帮助一线教师根据教学内容、学生情况选择恰当的教学方式，实施高效的课堂教学。并在深入研究这几种常用教学方式的同时，依据其各学科特点和具体目标进行细化，研究、创新具有各学科特色的实验教学方式体系。
2.实践探索方面
整合学科课程和学段，探讨中小学理科实验教学的共性问题本课题研究具有显著的学科特色，研究理科课程不同学科的教学方式也是重要内容之一，所以分学科开展研究是其中重要的研究过程和方法。但理科课程都是以实验为基础的学科，它们之间很多问题是共性的，需要整合各学科进行分析和研究的，这是课题研究的基础和出发点。课题研究将改变以分学科、分学段研究的传统做法，整合学科课程和学段，整体探讨理科实验教学中的共性问题，形成研究成果，再进行各学科实验教学的个性与特性研究。这是一个实践操作层面的课题，是一种创新型教研模式的研究和探索。
以课例研究为载体，探索从理论到实践、再到理论的教学研究模式这一研究内容也是实验操作层面的课题。进行教学方式创新研究，采用什么研究方法可以更好地将理论与实践有机地结合，正确引领广大教师将新课程理念转化为具体的教学行为，切实解决“理论”与“实践”的“两张皮”问题。课题研究特别提出了以行动研究法为主，以案例研究为载体，从理论到实践、再从实践到理论为主要研究方法和过程，突出行动研究的特色，教师既是案例的研究者，也是理论的实践者，课题组研究人员与一线教师一起在理论指导下进行教学设计，再用理论检验教学效果，将实践中的教学经验提升成教学方式和教学策略，再指导其他教师的案例研究，以此为循环，分层次、分步骤推进课题研究。
3.研究的具体内容
信息技术环境下理科实验教学教与学的理论与实践研究；信息技术环境下师生教育技术能力与专业素质发展研究；信息技术环境下学科课程教学方式和学习方式创新研究；信息技术环境下，实验教学的创新与设计性实验，提高学生创新精神和实践能力的研究；中小学学科课程评价信息化研究。
研究方法
根据课题研究的内容，本课题研究以行动研究法为主，辅之以比较研究法、文献研究法、调查法、观察法、个案研究法等研究方法。课题在研究方法上综合多种研究方法，在教学方式的文献研究的基础上，根据理论的引领，采用行动研究法，在实践中发现问题，寻找问题的原因与解决的方法，再回到理论中去，丰富、完善理论，以实现实践与研究的动态结合与反馈，使每个教师成为“教学方式和学习方式创新”研究的行动者与探索者。
行动研究的定义由社会情境（教育情境）的参与者为提高对所从事的社会或教育实践的理性认识，为加深对实践活动及其依赖的背景的理解所进行的反思研究（《国际教育百科全书》）。
行动研究是一种有别于实证研究的研究范式，整个研究过程体现为一种螺旋式深入发展的过程，一般遵循计划→行动→观察→反思→新计划几个环节的循环。
行动研究法 指在自然、真实的教育环境中，教育实际工作者按照一定的操作程序，综合运用多种研究方法与技术，以解决教育实际问题为首要目标的一种研究模式。它是本课题研究的主要方法，要求教师将行动和研究结合起来，筛选和研究教育教研中迫切需要解决的具体问题。并在教、学、研的实践活动中探究教育信息化环境下的理科实验教学的新思路、新模式，促进教师的专业化发展和学生学习的发展。
比较研究法从多学科多角度开展对国外情报资料的比较研究，把握国外小学科学教育的发展动态，借鉴已有的研究成果和经验教训，找到新的生长点，为课题研究深化提供思路和理论依据。
文献资料法运用此法查阅整理相关课题研究应用资料，增加课题研究的理论依据。
调查问卷法运用问卷、访谈、观察等方法,有目的地收集有关资料。
案例分析法在教育教研中，进一步加强反思，用现代教育理论总结经验，形成规律。
强调以问题解决为中心的研究，提倡质的研究理念，对现象与结果之间的内在联系作描述性、解释性和建构性说明。[质的研究对研究结果的价值判断（研究效度的确认）一般具有描述性、解释性和建构性等特点，即研究者对研究现象和研究结果之间的内在联系的说明是建立在研究者个体的经验背景之下的，与研究者的价值取向相关，绝对客观的“价值中立”在一项研究中是不存在的。]
研究步骤
本课题研究期为3年，2006年7-8月选题立项，至2009年9月完成研究任务。分3个阶段进行。
准备阶段2006年9月－2006年12月
选题论证，明确研究方向和研究思路。（1）确立《信息技术环境下教学方式与学习方式创新研究》选题，成立研究机构，完成课题申报立项工作；（2）依据课题，拟写课题研究方案，组建课题组；（3）开展课题研究培训，明确课题研究的目的和意义、明确课题研究的思路和方法。
实施阶段2007年1月－2009年6月
全面落实研究方案，实施研究计划，收集研究资料，进行阶段检查和阶段评估，总结阶段性成果。（1）召开课题组及各分子课题组成员会议，总结前段研究工作，拟定阶段研究计划，针对课题研究中存在的共性问题展开研讨；（2）组织各种形式的交流研讨活动，促进课题的深入研究；（3）组织进行课题研究中期评估，举办阶段性研究成果评选，推广课题阶段性研究成果；（4）举办课题研究培训班，重在课题研究成果的总结整理，提高课题研究的学术水平。
总结阶段 2009年6月－2009年9月
形成研究报告和研究总结，整理研究成果，申请鉴定结题。（1）召开总课题组和各学科子课题组成员会议，讨论部署后段课题研究工作；（2）组织各子课题结题，对各子课题研究成果进行鉴定；（3）收集整理总课题研究资料，准备总课题结题工作；（4）撰写总课题研究报告，同时编辑课题研究报告及论文集；（5）申请总课题组专家对课题研究成果进行结题鉴定；（6）总结推广。
课题的组织与管理
1.组建《信息技术环境下中小学理科实验教学方式和学习方式创新研究》课题组：课题领导小组（略）；课题专家组（略）；课题研究组（略）。
2.本课题选择岳阳市不同类型中小学为研究基地，以专家为骨干，由教研员、一线教师和县市区教育技术中心（仪电站）管理人员组成研究队伍。
3.坚持统一设计、宏观指导、分工协作、成果共享的研究原则。以学科为单位组成协作组，每个学科以一所学校为中心，若干学校协作的方式完成本学科的研究任务。调动广大中小学教师积极参与，做到既有分工又有协作，既有分析又有综合，共同作好课题各阶段的研究工作。
预期成果
《信息技术环境下实验教学方式与学习方式创新研究》论文集；岳阳市中小学实验教学现状调查研究报告；课题研究报告；实验教学方式与学习方式课堂教学优秀课例光盘。
经费预算及来源（略）
创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺的不竭动力，也是新世纪知识经济时代的重要特征。
21世纪，知识经济将成为经济发展的主流和国家竞争力的核心，知识经济所依赖的是知识生产、分配、使用，其核心的特征是知识创新，而知识的创新需要大量的创新人才。随着计算机科学的发展，特别是多媒体技术和网络技术的出现改变了社会各个领域运行和发展的模式，改变了社会成员的生存方式和学习方式，借助于信息技术，人们可以更多、更快、更准确地接受、析出、反馈信息，利用现代信息技术接受和吸收处理信息已成为社会发展对社会成员的基本要求。以多媒体网络技术为核心的现代信息技术在教育中的应用与发展，教育信息化已成为教育进步的国际化潮流。实践证明，教育信息化是发展中国家教育实现跨越式发展的科学模式。
我国非常重视教育信息化工作，以教育信息化促进教育现代化，相继推出了一系列旨在深入推进教育信息化，深化教育改革的政策措施。尤其是第三次教育工作会议以后，全国上下掀起了一轮波澜壮阔的教育信息化建设浪潮，在经费投入、建设规模、硬件建设等各个方面，都取得了实质性的进步。
2000年12月19日，教育部颁发的《关于中小学普及信息技术教育的通知》中提出：“从2001年开始用5-10年的时间，在中小学（包括中等职业技术学校）普及信息技术教育，以信息化带动教育的现代化，努力实现我国基础教育跨越式发展。”这一重要决定，昭示着教育信息时代的来临。
2001年，教育部颁发的《基础教育课程改革纲要（试行）》又指出：“大力推进信息技术在教学过程中的普遍应用，促进信息技术与学科课程的整合，逐步实现教学内容的呈现方式、学生的学习方式、教师的教学方式和师生互动方式的变革，充分发挥信息技术的优势，为学生的学习和发展提供丰富多彩的教育环境和有力的学习工具。” 实践表明信息技术与课程的整合是提高教育教学质量、培养创新人才的有效途径。
我国信息技术教育虽已取得了长足的发展，但我们期待信息技术引发和带动教育的跨越式发展却没有因为技术的普及而有多少令人满意的现实。虽然，学校信息化技术设施、网络化建设有了突破性发展，但有效的并不多。信息技术在我们不少的中小学的应用不是教师成了技术的“奴隶”，就是把它变成了学校领导的“政绩”工程和学校“现代化”的摆设，而没能满足现代社会发展对教育和人才培养规格的需要。目前，应试教育的价值取向在很多学校和教师的心中仍举足轻重，他们仍以系统知识的传授与掌握作为教学指导思想，特别是在理科实验教学中，传统的以教师为中心的教学方式，强调记忆训练，导致学生个性张扬不足，创新思维欠缺，实践能力不强，综合素质不高，群体分化严重等痼疾。
当前，国内外教育改革普遍认同的两个观点：一是教师事关重大；二是改革最终发生在课堂上。随着信息时代的到来，教育的发展日新月异，新的知识成几何积聚，“人才资源是第一资源”。为了适应信息时代对新一代公民教育的基本要求，提高教师教育技术能力与专业化素养，改革创新教育方法与教学方式，促进学校教育、教学信息化，大力推进素质教育，深化教育改革已成为当务之急。
开展学科课程信息化建设的理论与实践研究，探讨课程教学资源信息化、课程教学环境信息化、课程教学内容信息化、课程教学方式信息化和课程学习方式信息化的一般方法和规律，是信息技术环境下学科教学改革的一条主要途径。如何利用教育信息平台，并结合学校实际，把教与学的实践、研究融为一体，创新课堂教学？如何有效运用信息技术带来我们观念和思路的创新，引发、促进基础教育的大发展？在新的课程标准下，在理科学科课程教学中，如何开展好实验教学与实践教育，创新实验教学；传统的学生实验如何向学生探究实验的转变；探究实验教学的评价；探究实验教学的作用、发展方向；影响探究实验教学发展的因素；探究实验教学的模式的发展和创新；探究实验教学与创新教育的关系；学生的课外实验探究活动的开展等等，这是当前亟需解决的问题。
基于以上理论与现实思考，我们选择《信息技术环境下中小学理科实验教学方式和学习方式创新研究》课题进行研究，期望在省总课题组的指导下，在新课改背景下，从现代信息教育理念出发，结合我市的实际情况，深入研究中小学理科师资培训与教科研协调发展的方法，创新和构建教育信息化环境下与新课程相适应的理科实验教学的教与学模式，以促进我市教师的教育技术能力的提高与专业发展，铸造一支符合新课改理念和时代要求的教师队伍。
我们进行此项研究，选题的意义在于如何有效利用信息技术、科学应用信息技术、健康使用信息技术整合教学，提高教学质量与效益，提高师生的信息素养与技术能力。期望通过我们的研究将信息技术与理科学科课程的有效整合来推进课程教学的改革，提高教师的教育技术能力与教师专业发展。并通过研究总结出新课改背景下，有效利用信息技术整合实验教学的规律性的认识，提高理科教师对实验教学的认识，促进教师教与技术能力与专业化素质的提高及进行创新性实验教学的态度，积极认真地开展好以实验教学为主的学生自主科学探究，实践新的课程标准和教学理念，促进教师提高实验教学的效果，促进学生的全面发展，省时高效地完成教学目标。
研究设计
1.概念界定
信息技术是指能够支持信息的获取、传递、加工、存储和呈现的一类技术。应用在教育领域中的信息技术主要包括电子音像技术、卫星电视广播技术、多媒体计算机技术、人工智能技术、网络通信技术、仿真技术和虚拟现实技术等。
教学模式现代教学系统由教师、学生、教学内容和教学媒体等四个要素组成，通过相互联系、相互作用形成一个有机的整体，具有稳定的结构形式。我们把它称为“教学模式”。即：“教学模式是指在一定的教育思想、教学理论和学习理论指导下的、在某种环境中展开的教学活动进程的稳定结构形式。”
实验教学实验教学是在自然学科教学过程中根据研究的具体目的，利用教学仪器和相关设备、技术，人为地制造、控制或模拟自然现象，使某些现象及变化过程反复再现，使学生在不断观察、研究与动手实践的同时，学习、探求科学知识，掌握方法、技能，训练与提高其能力的一种教学形式、方法与手段，属实践性教学环节。实验教学是中小学理科学科课程教学的重要组成部分，是中小学理科学科课程教学的重要内容和任务。是培养学生的观察能力、动手实践能力和创新思维能力、探索精神以及良好的学习方法的重要教学手段。实验教学过程是理科教育培养目标得以实现的重要环节，也是变应试教育为素质教育，培养学生科学态度、提高学生科学素质是的重要途径。本课题研究中的实验教学指中小学理科课程（小学自然或科学、中学物理、化学、生物）教学中的实验教学活动（包括课内外实验教学活动）。
教学方式方式是“说话做事的方法和形式”。教学方式，是指导教学行为的方法和形式，指依据课程标准所采取的教学方法和教学组织形式。
“教学方法是教师为帮助学生学习达到教学目的所采用的教学形式、步骤和技术”。“教学组织形式是教学活动中教师与学生之间、学生与学生之间相互作用的组合方式”。本课题中所指的教学方式是教师教的方式和学生学的方式。
教学模式，是在一定的教育思想和理论指导下，为完成特定的教学目的和内容而建立起来的标准的、相对稳定的教学结构和活动程序。由此可以认为：教学模式是标准的、相对稳定的教学方式。
学习方式是“学生完成学习任务过程时基本的行为和认知取向，是学生在学习方法、学习习惯、学习意识、学习态度、学习品质方面的特征”
2.研究假设
在现代教育思想、课程理论的指导下，在信息技术文化渗透各个领域的大背景下，把信息技术载体中蕴涵的信息方法上升为思想理念，指导建立具有信息化特征的课程目标；把计算机及网络支持的信息资源经过重组，替代固定化的课程内容，形成学科课程信息资源；把以计算机及网络为核心的信息技术作为学生学习的对象和内容和促进学生自主学习的认知工具与情感激励工具；以多媒体、超文本信息资源及有利于知识探究的计算机软件一起构建成学生学习的情境、氛围，将学生的课程学习活动置身在一个相对开放的具有丰富学习资源的环境中，使师生获得各种体验；把信息技术教育与学科课程的学习进行有机整合，通过获取、分析、加工和利用信息的信息方法来锤炼学生的信息素养和学习能力，促进学生认知能力的发展；通过建构基于网络环境的新型教学模式，促进学生学习方式的转变，形成自主、合作、探究式学习，从而培养学生的合作意识、创新精神和实践能力，促进学生的主体性发展和个性成长。并通过问题解决和探究过程来培养学生的创新精神和实践能力，最终实现信息技术文化下的素质教育与创新教育。
3.研究框架
在新的课程标准下，如何有效利用信息技术开展好实验教学，全面完成各个教学目标，培养学生的科学素质；实验教学如何体现新的教育理念，实现常规的学生实验向学生探究实验的转变是我们课题研究的重点。新的课程标准下的探究实验教学模式的发展和创新研究是我们课题研究的难点。
形成总体设计→选准突破口→分项设计→仿真研究→完善总体设计→总体研究→组织评价→得出结论→重复研究与行动研究→形成特色。
理论依据
全面实施素质教育和基础教育新课程改革要求教育以人的全面发展为目标，要求教育关注人的成长和发展，关注学生学习的过程和方法，以及伴随这一过程而产生的积极情感体验和正确的价值观；要求教师在教学过程中与学生积极互动，共同发展，处理好传授知识与培养能力的关系，注重培养学生的独立性和自主性，引导学生质疑、调查、探究，在实践中学习，促进学生在教师指导下主动地、富有个性地学习；要求改革传统的课堂教学模式，突破学科中心，实现学生学习方式的根本变革。
皮亚杰认知发展观认为，个体发展处决于个体与环境的相互作用，个体与环境的相互作用主要表现在同化和顺应。同化就是把外界元素整合到一个正在形成或已经形成的结构中，即当有机体面对一个新的刺激情境时，如果主体能够利用已有的图式或认知结构把刺激整合到自己的认知结构中，这就是同化；而当有机体不能利用原有图式接受和解释它时，其认知结构由于刺激的影响而发生改变，这就是顺应。个体就是通过同化和顺应日益复杂的环境而达到与环境的平衡，个体也正是在平衡与不平衡的交替中不断建构和完善其认知结构，实现认知发展。
维果斯基文化历史发展理论认为人的高级心理机能是社会历史的产物，受社会规律的制约，强调人类社会文化对人的心理发展的重要作用，以及社会交互作用对认知发展的重要性。认为人的思维与智力是在活动中发展起来的，是各种活动社会性相互作用不断内化的结果。儿童的认知发展更多地依赖于周围人们的帮助，儿童的知识、情感、态度、价值观都是在与他人的交往中发展起来的，儿童发展的情况取决于他们的学习方式和内容。
建构主义学习理论强调：（1）学生是知识意义的主动者，教师只起帮助和促进作用；（2）强调“情景”对意义建构的重大作用；（3）强调协作学习对意义建构的关键作用；（4）强调对学习环境的设计，在学习环境中学生可以利用各种工具和信息资源来达到学习目的。即建构主义学习理论认为学习的实质是学习者主动建构内部心理表征的过程，这一过程不仅包括结构性知识的建构，而且包括大量的非结构性经验背景的建构。人们生成对所知觉事物的意义，总是与他以前的经验相结合，也即理解总是涉及学习者的认知过程及认知结构。学习过程同时包括两个方面的建构：一方面对新信息的理解是通过运用已有经验，并超越所提供的信息而建构成的，即表现为对新信息的意义的建构；另一方面又包含对原有经验的改造和重组，即认知结构的丰富与完善。
理科学是以实验为基础的学科，理科实验是使学生对所研究的理科问题获得重要的感性认识的基本途径，只有通过理科实验才能使学生清晰认识理科概念和规律是在怎样的基础上建立起来的，从而加深对理科规律的理解和形成正确的观点，增强他们分析问题的能力、实验技能、动手能力和掌握研究探索理科问题的基本方法。通过实验使学生“发现规律”培养思维能力，特别是创造性思维能力。现代教育技术学理论认为：现代信息技术的运用，能创设良好的教育情境，使师生产生情感共鸣，形成良好的情感基调，提高教学效率。有效应用信息技术整和实验教学，在教学过程中把信息技术、信息资源和课程有机结合，构建有效的教学方式，进而促进教学的最优化。
教育技术知识是一种面向实践的知识领域，教师结合已有的知识和教学实践经验，建构面向实践的教育技术知识图示和富有认知灵活性的教育技术技能，内化并为学生示范应用教育技术的社会责任。公平有效地应用教育技术，引导学生有效应用、健康使用、合法利用，规范行为，安全应用信息技术。
研究目标
1.总体目标
本课题的总体目标是：在信息技术教育与学科课程整合研究的基础上，在实施信息技术环境下的创新性教学过程中，从理论和实践层面探讨学科课程和常态课堂信息化的方法和规律，探索、构建、创新理科实验教与学的模式，提高课堂教学质量，实现课程教学的根本变革，促进基础教育改革发展。
2.具体目标
(1) 培养教师有效运用信息技术整合实验教学，促进教师教育技术能力提高和专业化发展；(2) 探讨信息技术环境下，实施实验教学的教学方式与学习方式的创新；(3) 探讨多媒体计算机技术和网络技术在中小学理科课程教学中应用的方法和规律，促进教师教学方式和学生学习方式的根本变革；(4) 建构信息技术环境下，理科实验教学创新性教与学的模式群；(5) 建构信息技术环境下，理科实验教学评价体系。形成具有信息化特征的、符合信息时代发展要求的课程目标体系和课程评价体系。
研究内容
本课题研究的主要内容可概括为理论研究和实践探索两个方面，以期从两个维度比较全面、系统地研究新课程实施中理科实验教学方式的存在形态、操作问题，从而总结提升出较适宜采用的若干种教学方式，并应用于课堂教学实践；再使用研制出的新课程课堂教学评价标准衡量这些教学方式的有效性。
1.理论研究方面
国内外有关教学理论的文献研究可以说，教学方式的研究是一个既具有传统意义，又具有新鲜活力的课题。国内外教育学、教学论、教育心理学中有多种对教学方式的阐述，新课程实施要求教学方式的多样化、适宜性必须建立在传统课程的基础上，建立在对学科教学过程深刻理解和认识的基础上。因此，这项研究的首要的是进行全面、深入的文献研究，整理出多种教学方式的概念内涵、发展过程、操作形式及应用中的问题，收集大量翔实可资借鉴的理论研究资料和依据，作为本课题研究的参考和基础之一。
建国以来基础教育课程教材改革的回顾及展望研究新课程改革是一项承前启后的工作，全面了解我国建国以来基础教育课程改革的历史与特点，正确地把握其发展趋势，深刻地认识当前新课程改革的意义和价值，研究中小学理科课程改革的发展过程和特点，将其作为研究学科课堂改革和学科教学方式转变的出发点，进而从更新的视角研究教学方式的问题。
新课程实施下中小学理科实验教学评价的研究新课程实施需要相配套的课堂教学评价方案的支撑，教学方式的科学性、有效性也需要教学评价标准的衡量，因此，研究新课程背景下的中小学理科实验教学课堂教学评价方案是本课题研究的内容之一。这套评价方案既要体现出新课程的理念，关注每个学生的全面发展，也要突出对教与学方式的关注；既要体现出过程性评价的激励功能，也要对教学策略等方面有所波及；既要保证一定的统一性、可操作性，也要根据各学科教学特点有所侧重。
构建新课程实施中教与学方式体系的研究教师讲授式、合作学习方式、体验学习方式、探究学习方式、信息技术与学科教学整合方式是当前中小学各学科课堂教学中最常见的几种教学方式。课题研究在借鉴、研究、实践的基础上，总结出每种教学方式的教学策略体系，包括应用的指导思想、使用原则、操作指南等，帮助一线教师根据教学内容、学生情况选择恰当的教学方式，实施高效的课堂教学。并在深入研究这几种常用教学方式的同时，依据其各学科特点和具体目标进行细化，研究、创新具有各学科特色的实验教学方式体系。
2.实践探索方面
整合学科课程和学段，探讨中小学理科实验教学的共性问题本课题研究具有显著的学科特色，研究理科课程不同学科的教学方式也是重要内容之一，所以分学科开展研究是其中重要的研究过程和方法。但理科课程都是以实验为基础的学科，它们之间很多问题是共性的，需要整合各学科进行分析和研究的，这是课题研究的基础和出发点。课题研究将改变以分学科、分学段研究的传统做法，整合学科课程和学段，整体探讨理科实验教学中的共性问题，形成研究成果，再进行各学科实验教学的个性与特性研究。这是一个实践操作层面的课题，是一种创新型教研模式的研究和探索。
以课例研究为载体，探索从理论到实践、再到理论的教学研究模式这一研究内容也是实验操作层面的课题。进行教学方式创新研究，采用什么研究方法可以更好地将理论与实践有机地结合，正确引领广大教师将新课程理念转化为具体的教学行为，切实解决“理论”与“实践”的“两张皮”问题。课题研究特别提出了以行动研究法为主，以案例研究为载体，从理论到实践、再从实践到理论为主要研究方法和过程，突出行动研究的特色，教师既是案例的研究者，也是理论的实践者，课题组研究人员与一线教师一起在理论指导下进行教学设计，再用理论检验教学效果，将实践中的教学经验提升成教学方式和教学策略，再指导其他教师的案例研究，以此为循环，分层次、分步骤推进课题研究。
3.研究的具体内容
信息技术环境下理科实验教学教与学的理论与实践研究；信息技术环境下师生教育技术能力与专业素质发展研究；信息技术环境下学科课程教学方式和学习方式创新研究；信息技术环境下，实验教学的创新与设计性实验，提高学生创新精神和实践能力的研究；中小学学科课程评价信息化研究。
研究方法
根据课题研究的内容，本课题研究以行动研究法为主，辅之以比较研究法、文献研究法、调查法、观察法、个案研究法等研究方法。课题在研究方法上综合多种研究方法，在教学方式的文献研究的基础上，根据理论的引领，采用行动研究法，在实践中发现问题，寻找问题的原因与解决的方法，再回到理论中去，丰富、完善理论，以实现实践与研究的动态结合与反馈，使每个教师成为“教学方式和学习方式创新”研究的行动者与探索者。
行动研究的定义由社会情境（教育情境）的参与者为提高对所从事的社会或教育实践的理性认识，为加深对实践活动及其依赖的背景的理解所进行的反思研究（《国际教育百科全书》）。
行动研究是一种有别于实证研究的研究范式，整个研究过程体现为一种螺旋式深入发展的过程，一般遵循计划→行动→观察→反思→新计划几个环节的循环。
行动研究法 指在自然、真实的教育环境中，教育实际工作者按照一定的操作程序，综合运用多种研究方法与技术，以解决教育实际问题为首要目标的一种研究模式。它是本课题研究的主要方法，要求教师将行动和研究结合起来，筛选和研究教育教研中迫切需要解决的具体问题。并在教、学、研的实践活动中探究教育信息化环境下的理科实验教学的新思路、新模式，促进教师的专业化发展和学生学习的发展。
比较研究法从多学科多角度开展对国外情报资料的比较研究，把握国外小学科学教育的发展动态，借鉴已有的研究成果和经验教训，找到新的生长点，为课题研究深化提供思路和理论依据。
文献资料法运用此法查阅整理相关课题研究应用资料，增加课题研究的理论依据。
调查问卷法运用问卷、访谈、观察等方法,有目的地收集有关资料。
案例分析法在教育教研中，进一步加强反思，用现代教育理论总结经验，形成规律。
强调以问题解决为中心的研究，提倡质的研究理念，对现象与结果之间的内在联系作描述性、解释性和建构性说明。[质的研究对研究结果的价值判断（研究效度的确认）一般具有描述性、解释性和建构性等特点，即研究者对研究现象和研究结果之间的内在联系的说明是建立在研究者个体的经验背景之下的，与研究者的价值取向相关，绝对客观的“价值中立”在一项研究中是不存在的。]
研究步骤
本课题研究期为3年，2006年7-8月选题立项，至2009年9月完成研究任务。分3个阶段进行。
准备阶段2006年9月－2006年12月
选题论证，明确研究方向和研究思路。（1）确立《信息技术环境下教学方式与学习方式创新研究》选题，成立研究机构，完成课题申报立项工作；（2）依据课题，拟写课题研究方案，组建课题组；（3）开展课题研究培训，明确课题研究的目的和意义、明确课题研究的思路和方法。
实施阶段2007年1月－2009年6月
全面落实研究方案，实施研究计划，收集研究资料，进行阶段检查和阶段评估，总结阶段性成果。（1）召开课题组及各分子课题组成员会议，总结前段研究工作，拟定阶段研究计划，针对课题研究中存在的共性问题展开研讨；（2）组织各种形式的交流研讨活动，促进课题的深入研究；（3）组织进行课题研究中期评估，举办阶段性研究成果评选，推广课题阶段性研究成果；（4）举办课题研究培训班，重在课题研究成果的总结整理，提高课题研究的学术水平。
总结阶段 2009年6月－2009年9月
形成研究报告和研究总结，整理研究成果，申请鉴定结题。（1）召开总课题组和各学科子课题组成员会议，讨论部署后段课题研究工作；（2）组织各子课题结题，对各子课题研究成果进行鉴定；（3）收集整理总课题研究资料，准备总课题结题工作；（4）撰写总课题研究报告，同时编辑课题研究报告及论文集；（5）申请总课题组专家对课题研究成果进行结题鉴定；（6）总结推广。
课题的组织与管理
1.组建《信息技术环境下中小学理科实验教学方式和学习方式创新研究》课题组：课题领导小组（略）；课题专家组（略）；课题研究组（略）。
2.本课题选择岳阳市不同类型中小学为研究基地，以专家为骨干，由教研员、一线教师和县市区教育技术中心（仪电站）管理人员组成研究队伍。
3.坚持统一设计、宏观指导、分工协作、成果共享的研究原则。以学科为单位组成协作组，每个学科以一所学校为中心，若干学校协作的方式完成本学科的研究任务。调动广大中小学教师积极参与，做到既有分工又有协作，既有分析又有综合，共同作好课题各阶段的研究工作。
预期成果
《信息技术环境下实验教学方式与学习方式创新研究》论文集；岳阳市中小学实验教学现状调查研究报告；课题研究报告；实验教学方式与学习方式课堂教学优秀课例光盘。
经费预算及来源（略）