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本期在“课堂教学信息化”的主题下发表了一组中学数学和物理教师撰写的课堂教学设计。这组教学设计的共同特点是应用计算机模型方法对科学原理与概念进行模拟，让学生在“做”的过程中体验探究知识的发生和发展过程。尽管他们的教学设计还有这样或那样的不成熟之处，但在探索实践中都突破了传统“读科学”的教学模式，也突破了那些应用演示型课件和网络搜索寻找或展示“现成答案”的所谓“整合课”模式，在变以知识体系为中心的科学结论教育为以探究为中心的科学过程教育的进程中作了有益的探索。对这些教学设计中蕴含的教育理念、思路和策略作进一步的挖掘和提炼，将有助于课堂教学信息化讨论的深入。
数学和科学教学改革要从“读科学”到“做科学”，诚如美籍匈牙利数学教学大师波利亚所指出的：“你不能仅仅依靠阅读来学习，也不能仅仅是听课程。你不能仅通过看录像来学习。为了学到一些知识，你还必须增加来自你自己体验和理解的学习活动。”让学生通过实验去体验和探究科学问题，符合探究的猜测、验证和归纳的实验属性，在国际上已成为数学和科学教学创新的一个方向。
科学教学本质上是学习活动的教学。数字化学习活动，是指应用计算机和网络技术来搜集、整理和解释数据，开展模拟仿真与问题解决活动，让学生经历观察、实验、归纳、类比、概括的探究过程，理解科学的概念、原理和思维方法，最后用于解决真实世界的问题。美国研究院出版的《人们是怎样学习的》专著中，对应用计算机和网络技术对科学教学带来的革命性变化作过前瞻性的判断：“模拟和计算机模型是发展数学和科学以及这些学科应用的有力的资源。有了可视化的分析的工具，数学和科学模型从静态的图表发展到用互动的多媒体制作的动态模型，从根本上改变了数学和科学探究的性质。”
数字化教学活动的实验探究，一般由三类实验构成，第一类是真实实验和观察，第二类是应用传感器采集和处理实验数据的数字信息系统(DIS)实验，第三类是基于Java互动模拟软件和几何画板等学习工具软件的虚拟实验。本期杂志发表的三篇教学设计，选择的是虚拟实验。
数字化学习活动的设计要紧紧围绕培养学生科学思维能力和问题解决能力这一基本目标，通过实验探究这一新型的学习方式来展开。在设计过程中要把握三个基本环节。
一是坚持通过“做中学”让学生自己建构知识。学生不是一张“白纸”，对一些科学问题，学生会有不正确的理解，而一旦形成错误概念就很难改变。因此，以问题导向，通过实验探究，让学生在“做中学”中自己建构知识，是数字化学习活动的基本教学策略。本期发表的教学设计都采用了这一教学策略，例如《探究三角形内角和及其应用》一课中，教师让学生通过“做中学”完成了从三角形内角和性质向四边形内角和规律的推断，从而建构了多边形内角和的概念。《多面体欧拉定理的发现》一课借助互动Java插件，在实验中发现多面体的顶点、边和面的内在关系。《落体运动》一课则运用虚拟实验再现了伽利略关于自由落体运动规律的发现和发展过程。
二是要在探究过程中精心组织科学讨论。“做中学”的核心是学，光是动手活动还不够——学生们还必须有动脑的活动。在课堂上必须精心就“做”的过程和结果开展科学讨论，引导学生对实验的结果作出解释，探讨发现的条件，也就是这一结论应用的条件和范围，注重学习的迁移。例如“落体运动”教学设计中，以亚里士多德和伽利略的争论的讨论引出自由落体运动的探究实验，在“做中学”过程中，强调伽利略实验是在“没有空气阻力”条件下进行的，随之又提出拓展的问题，如果物体受到阻力不可忽略时落体运动的结果又是如何？进行新一轮的探究实验。两次探究实验都围绕问题展开讨论，针对性很强，能有效地培养学生科学思维和分析问题的能力。
三是要重视科学阅读。强调探究，不能解释为科学教学只应取探究的方式之意，要提高学生科学素养，靠任何单一的教学策略或学习活动都是无法办到的。从书本中学习科学与科学探究是互补的，在探究过程中，引导学生通过网络有针对性地开展科学阅读，有助于拓宽视野，加深对科学本质的认识。当然，这里强调的是在“做中学”基础上的科学阅读，而不是通过网络直接找“现成答案”。
这三篇教学设计在学科概念的表述上和情境设计上也存在一些缺陷，例如三角形内角和是由欧几理得平行线公理派生的，是不能“用严格方式进行证明”的，教学设计中用几何画板方法展示的是问题解决的思维过程，而不是逻辑证明。又如《落体运动》设计中用《关公战秦琼》的相声和亚里士多德与伽利略的争论类比，导入问题，显得有些庸俗，其实落体运动原理联系生活实际的例子比比皆是，例如为什么超音速飞机的制造经历了一个很长的周期，就是因为随着飞机速度加快，阻力也加大，使突破“音障”遇到很大的技术困难。
在大多数学校，教室里只有一台计算机，但这并不妨碍在课堂上用多种方式开展数字化学习活动，而不是仅能演示科学结论。《面向学生的美国国家教育技术标准》就提供了相应的解决方案：
演示平台——通过大屏幕监视器，或与计算机相连的课堂用电视机等手段，教师可以操作计算机，或者由学生轮流操作，为他们提供动手经验并使之强化知识内容。
独立研究平台——根据需要，把计算机放在合适的地方，以便每个学生小组都能获取网上资源。有些教师发现采用签名的方法有助于提高平等上机的机会。
学习中心——它把计算机作为某个确定的学习活动的一个组成部分，每个小组轮流使用这台机器进行学习。
最后对实验探究的教学资源来源问题谈一些看法。好的虚拟实验探究的互动软件对情境设计和技术要求都很高，开发耗费的精力时间也过多。随着网络的发展和开放，教师可通过网络收集到自己所需的专业机构或公司制作的资源（版权法规定下载单个的软件用于教学不属侵权），而不必非要自己制作。这里问题的实质并不在于课件是否自己制作，而在于课件究竟是给学生“看”的还是给学生“做”的，因为只有给学生“做”的软件才能支持基于实验探究的数字化学习活动。
数学和科学教学改革要从“读科学”到“做科学”，诚如美籍匈牙利数学教学大师波利亚所指出的：“你不能仅仅依靠阅读来学习，也不能仅仅是听课程。你不能仅通过看录像来学习。为了学到一些知识，你还必须增加来自你自己体验和理解的学习活动。”让学生通过实验去体验和探究科学问题，符合探究的猜测、验证和归纳的实验属性，在国际上已成为数学和科学教学创新的一个方向。
科学教学本质上是学习活动的教学。数字化学习活动，是指应用计算机和网络技术来搜集、整理和解释数据，开展模拟仿真与问题解决活动，让学生经历观察、实验、归纳、类比、概括的探究过程，理解科学的概念、原理和思维方法，最后用于解决真实世界的问题。美国研究院出版的《人们是怎样学习的》专著中，对应用计算机和网络技术对科学教学带来的革命性变化作过前瞻性的判断：“模拟和计算机模型是发展数学和科学以及这些学科应用的有力的资源。有了可视化的分析的工具，数学和科学模型从静态的图表发展到用互动的多媒体制作的动态模型，从根本上改变了数学和科学探究的性质。”
数字化教学活动的实验探究，一般由三类实验构成，第一类是真实实验和观察，第二类是应用传感器采集和处理实验数据的数字信息系统(DIS)实验，第三类是基于Java互动模拟软件和几何画板等学习工具软件的虚拟实验。本期杂志发表的三篇教学设计，选择的是虚拟实验。
数字化学习活动的设计要紧紧围绕培养学生科学思维能力和问题解决能力这一基本目标，通过实验探究这一新型的学习方式来展开。在设计过程中要把握三个基本环节。
一是坚持通过“做中学”让学生自己建构知识。学生不是一张“白纸”，对一些科学问题，学生会有不正确的理解，而一旦形成错误概念就很难改变。因此，以问题导向，通过实验探究，让学生在“做中学”中自己建构知识，是数字化学习活动的基本教学策略。本期发表的教学设计都采用了这一教学策略，例如《探究三角形内角和及其应用》一课中，教师让学生通过“做中学”完成了从三角形内角和性质向四边形内角和规律的推断，从而建构了多边形内角和的概念。《多面体欧拉定理的发现》一课借助互动Java插件，在实验中发现多面体的顶点、边和面的内在关系。《落体运动》一课则运用虚拟实验再现了伽利略关于自由落体运动规律的发现和发展过程。
二是要在探究过程中精心组织科学讨论。“做中学”的核心是学，光是动手活动还不够——学生们还必须有动脑的活动。在课堂上必须精心就“做”的过程和结果开展科学讨论，引导学生对实验的结果作出解释，探讨发现的条件，也就是这一结论应用的条件和范围，注重学习的迁移。例如“落体运动”教学设计中，以亚里士多德和伽利略的争论的讨论引出自由落体运动的探究实验，在“做中学”过程中，强调伽利略实验是在“没有空气阻力”条件下进行的，随之又提出拓展的问题，如果物体受到阻力不可忽略时落体运动的结果又是如何？进行新一轮的探究实验。两次探究实验都围绕问题展开讨论，针对性很强，能有效地培养学生科学思维和分析问题的能力。
三是要重视科学阅读。强调探究，不能解释为科学教学只应取探究的方式之意，要提高学生科学素养，靠任何单一的教学策略或学习活动都是无法办到的。从书本中学习科学与科学探究是互补的，在探究过程中，引导学生通过网络有针对性地开展科学阅读，有助于拓宽视野，加深对科学本质的认识。当然，这里强调的是在“做中学”基础上的科学阅读，而不是通过网络直接找“现成答案”。
这三篇教学设计在学科概念的表述上和情境设计上也存在一些缺陷，例如三角形内角和是由欧几理得平行线公理派生的，是不能“用严格方式进行证明”的，教学设计中用几何画板方法展示的是问题解决的思维过程，而不是逻辑证明。又如《落体运动》设计中用《关公战秦琼》的相声和亚里士多德与伽利略的争论类比，导入问题，显得有些庸俗，其实落体运动原理联系生活实际的例子比比皆是，例如为什么超音速飞机的制造经历了一个很长的周期，就是因为随着飞机速度加快，阻力也加大，使突破“音障”遇到很大的技术困难。
在大多数学校，教室里只有一台计算机，但这并不妨碍在课堂上用多种方式开展数字化学习活动，而不是仅能演示科学结论。《面向学生的美国国家教育技术标准》就提供了相应的解决方案：
演示平台——通过大屏幕监视器，或与计算机相连的课堂用电视机等手段，教师可以操作计算机，或者由学生轮流操作，为他们提供动手经验并使之强化知识内容。
独立研究平台——根据需要，把计算机放在合适的地方，以便每个学生小组都能获取网上资源。有些教师发现采用签名的方法有助于提高平等上机的机会。
学习中心——它把计算机作为某个确定的学习活动的一个组成部分，每个小组轮流使用这台机器进行学习。
最后对实验探究的教学资源来源问题谈一些看法。好的虚拟实验探究的互动软件对情境设计和技术要求都很高，开发耗费的精力时间也过多。随着网络的发展和开放，教师可通过网络收集到自己所需的专业机构或公司制作的资源（版权法规定下载单个的软件用于教学不属侵权），而不必非要自己制作。这里问题的实质并不在于课件是否自己制作，而在于课件究竟是给学生“看”的还是给学生“做”的，因为只有给学生“做”的软件才能支持基于实验探究的数字化学习活动。