2.复现模拟（iterative simulations）
这类软件模拟那些瞬间即逝或是缓慢冗长的变化过程以及学生无法看到现象的事件。
对很多科学实验来说，完成整个过程所需时间一般较长，有的需要几小时、几天甚至几个月，例如种子的发芽、植物生长、水流对泥土的冲刷、物体腐蚀氧化的过程等，课堂上很难将这些过程细致地展现给学生，而模拟型软件可以在几分钟的时间内展现这些过程，使学生能在短时间内经历在自然状态下几天、几个月发生的情景；而对一些如在瞬间完成的化学反应、自由落体的轨迹、几种溶液相溶等的过程，模拟型软件可以将这些过程放慢，使学生能清楚地把握整个实验过程。而且，学生可以控制模拟实验过程的进程，可以重复、放慢（加快）某一环节，这种“再现”的功能对学生更加深入理解科学知识的关键和重点是十分有益的。
艾里斯和特罗利普将这类软件称为“复现式”，还因为在有些模拟型软件中，学生可以输入不同的参数或变量进行多次尝试，观察每一次的结果，然后总结出规律或是特征。例如，美国伊利诺斯大学PLATO 系统上就有一个“生物遗传”的模拟软件。软件中存贮了带不同特征的果蝇身体部件图，包括果蝇的头部、眼睛、翅膀、胸部和腹部等。在学生使用该软件模拟果蝇交配繁殖实验时，计算机能根据孟德尔遗传定律，按照给定概率随机选取出带有正常和异常特征的身体部件构成后代果蝇。这样，学生在很短的时间内就能完成好几代果蝇的繁殖实验，并“发现”孟德尔遗传定律。
3.过程模拟（procedural simulations）
这类软件通过教学恰当的步骤顺序来表现特定的过程，包括诊断型程序（学习者尝试练习故障诊断或是机械问题）和训练模拟（学习者可以模拟驾驶一架飞机或是其他交通工具）。
4.情境模拟（situational simulations）
这类软件向学生呈现假设的情境问题，然后要求对其作出反应，部分软件还允许学生运用各种策略对情境问题进行操作。软件不提供答案，如何处理各种情况，完全取决于每个人的智慧，这极大地促进了学生创新思维的发展和综合能力的提高。
教育者早已认识到模拟型软件在教学中具有独特的优势，特别是在科学教学中，更具有无可替代的教学能力。具体来说，有以下五个方面概述：
（1）学生参与
模拟型软件允许学习者与程序进行交互，对软件中的系统或是变量进行操作，从而获得某项技能或是不同的结果。
（2）化快为慢，化慢为快
模拟型软件可以模拟那些快速运动的物体或瞬间即逝的过程与现象。如上述提到的自由落体运动的研究，将果蝇配对以观察它们后一代的特征等。
（3）重复变化
和现实生活不同，模拟型软件可以像学生所期望的那样多次重复事件或现象的过程，或是多次输入不同的参数以获得不同的结果，例如，他们可以任意地将果蝇配对，或是选择各种条件降落飞机以比较每一种选择的结果。
（4）变不可能为可能
模拟型软件不仅能把平常不太可能或根本无法看到的现象展现出来，如宇宙的形成、地球的演变等；而且，科学学习中有时会有危险，模拟型软件是避免这种危险的第一选择，例如处理爆炸性实验。
（5）节省开支和其他资源
计算机模拟为学习者提供了大量的交互活动，学习的效果可以接近真实，而成本却要低得多，例如在计算机上模拟动物解剖比解剖真的兔子或老鼠要便宜。
现在，大部分教育者都承认模拟型软件的教学功能；然而，也有人担心程序模型的精确性。例如，当学生在某一情境中观看简化了的过程或现象时，他们可能会对过程和现象的复杂性产生不精确或不严密的感觉。学生也许会对某一情境应如何作出反应充满自信，因为他们认为在模拟的场景中已经有过经验，事实上在实际操作过程中，仍然会出现很多错误。
另外，许多教师认为，早期阶段学习者的认知发展首先应通过他们的五官去经验生活而不是计算机屏幕。
模拟型软件比指导型软件或操练型软件提供了更多的可执行内容，能非常有效地鼓励讨论与合作。教师可以通过放映模拟型软件开始一个科学课程的单元，也可以将一个班分成多个小组，让每一小组运用模拟型软件来解决某个问题，为操作真正的实验设备做好最充分的准备。
（1）代替或辅助实验室实验
当无法获得足够的实验室材料或是不具备相应的实验设施时，模拟型软件可以提供有效的辅助作用，它可以让学生为操作真正的实验设备做好最充分的准备，而且可以尝试用各种变量和参数多次模拟实验，它还允许学生完成实际中无法做或是有危险性的实验。
（2）代替或辅助田野旅行
观看真实事物或现象是获得学习经验的最直接的方法，然而有时，教师无法为学生安排真正的参观、旅行，因而模拟的经验成为退而求其次的最佳选择，它可以逼真地重现事物和现象。
（3）引入新的主题
模拟型软件可以引入新的科学概念或术语，让学生渐渐熟悉陌生的环境，能逐步地引导学生深入学习某一主题，培养他们对这一主题的兴趣，帮助学生确定与主题相关的先决技能，这比脱离运用技能的环境而抽象地介绍技能要好得多。
（4）鼓励小组合作学习
模拟型软件可使学生共同对某一主题发生兴趣，激发他们探索的欲望，通过相互讨论、共同决策来开展学习。
（二）问题解决型教学软件
问题解决（Problem Solving）是指在教学中创设某个问题情境，让学生自己去解决那些与实际背景较接近的问题，其主要目的是培养学生解决问题的能力。
问题解决型软件和模拟型软件有时没有明确的界限，不过问题解决更偏向于问题解决策略和操作技能的习得。例如，一个叫做《工厂》的软件让学生通过选择机器设备并用正确的顺序放置来进行生产。由于程序强调用正确的顺序解决问题而不是演示在工厂如何操作，它应更恰当地被称为问题解决型活动而不是模拟型活动。
问题解决型教学软件可以为初中科学教与学的活动创设问题的情境，提供问题解决的环境。让学生带着问题学习科学，可以增加学习的兴趣和提高问题意识，解决问题的过程，也就是科学知识与技能、过程与方法、情感态度价值观形成的过程。例如，在关于“动物的社会行为”的教学中，先让学生观看白蚁与狒狒的群体生活（视频片断），设置问题（如：白蚁群体成员有哪些？它们的职能分别是什么？在狒狒的群体中哪一个是首领？为什么？请推测：为什么牧羊人放牧时管好头羊就可以了？）引导学生分析讨论白蚁和狒狒群体的社会行为特点。带着问题讨论能激发学生的探究心理，调动学生的积极性；在表达与交流的过程中提高观察与分析的能力；进行推测能够使学生运用已有的知识预测同类现象，对动物社会行为的特征加深理解，实现知识的迁移。
过程与方法是科学课程的目标之一，问题解决型软件对发展学生的过程性技能具有优势，如观察、拆分、排序、推理、预测等。在一个称为“Liao”的软件中，Liao 是一个单细胞组织，制成产品可获得一定的经济效益，学生要解决的问题就是如何综合考虑各种因素以获得最佳的经济效益。在这一过程中，涉及对假定和最佳条件的应用、对生产流程的确定、对结果的观察、对假定的调整、调用数据库分析等各项工作。学生必须通过不断的观察、判断、分析与比较，决定如何培养随机生成的Liao，以达到最高的产量并获得最大的经济效益。这一软件能充分发展学生解决问题的技能与方法，提高综合解决问题的能力。
部分教育研究者认为直接尝试教学问题——解决策略可能会对某些学生产生相反的结果。梅斯（J·Mayes）在研究报告中指出，“用来解决问题的科学探究序列步骤可能会对有较强学习能力的学习者自身的有效加工过程产生干扰”，而布洛瑟（P·E·Blosser）指出若教学策略不适合于特定类型的学生，则问题解决教学可能不会产生预期的结果。例如，可视化程度较低的学生只有在问题解决教学中运用了视觉化方法才会取得较大的进步。另外，当涉及学生对科学知识与技能的迁移问题时，虽然某些教育者认为一般的问题解决技能如推断和模式识别等会转换成具体知识中的技能，但是并没有充分的数据事实来支持这一观点。
在科学教学中，学生解决问题的能力还相对薄弱，教师运用问题解决型软件应注意以下几点：允许学生有足够的时间探索，并与软件交互，同时为学生分享和讨论结果提供一定的指导和帮助，如时间计划，策略提示等；建立一种反思性学习环境，让学生讨论他们的学习以及使用的方法，并建立日志；强调思考过程而非正确答案；指出软件技能和其他类型的问题解决活动之间的关系。
二、创作软件运用的策略
信息技术作为学习工具，可以帮助学生获取、存储、处理和交流信息，表达观点。在信息技术与科学教学整合中，创作软件的应用是一种重要的策略与途径。创作软件与教学软件不同，后者以给予的信息越丰富、越能引起学生注意为评价软件好坏的标准，而创作软件只是一个支架，学习者可以存放各种数字化媒体，操作各种信息。一般在科学教学中常用的创作软件为：PowerPoint 电子文稿演示软件、文字处理软件、电子表格软件等。
（一）数字化媒体的表现形式与运用
多媒体视频库、网络资源库包含了大量的数字化图片、声音、动画和视频素材，作为新的课程资源为教师提供形象生动的教学材料和多种多样的教学内容。在表现大自然的奥秘和奇妙的实验现象时，这些媒体表现形式各有所长，图片可以展现大自然的丰富多彩，动画可以展示事物发生、发展的动态过程，视频影像可以表现真实生活的事件和情景，语音与视频、动画信息结合更能增强信息的传递效果。信息技术的运用不仅使这些媒体可以数字化形式存取与展现，而且可以控制和整合各种媒体，许多抽象的科学概念、现象和规律在这些媒体表现形式中由静态变动态、无声变有声、抽象变具体、千里变咫尺，大大增强了表现力。
1.数字化图形与图片
在科学课程中，涉及许多自然界中的生物与自然现象，但由于季节的变化与教材内容的不合拍、地理位置的限制、实物材料收集的不方便、模型标本等的不完备之类的原因，不容易展开实地观察或是实物的演示，教师通常只能凭借教科书展开讲授，丰富多彩的大自然尽失本色。而且，生物体形态结构和生理机能的千姿百态，若脱离丰富的材料作为支撑，教师很难解释清楚，学生也学得枯燥无味。因此，图形与图片的演示一直是科学教学中常用的策略。图片可以展示出自然现象的五彩缤纷，为抽象的科学原理和科学概念提供表象；可以引起学生的兴趣，引导他们展开观察，并提供思维的依据。例如，在学习“生物对环境的适应性”一课时，由于枯叶蝶、竹节虫、变色龙等在日常生活中并不多见，而单纯依靠教师的口头讲解，学生很难想象和理解，此时运用图片来呈现，不仅一目了然，而且形象生动，可以引起学生的注意力。教师引导学生观察这两种生物的特点，进行比较与分析，“拟态”这一抽象的概念也就水到渠成地得出了。
通常教学挂图是大小固定的，教师无法进行修改，而数字化图片可以通过计算机和投影仪在大屏幕上展现出来，这能够提高可见度，引导学生观察更为细微之处。数字化图片存取方便，教师可以通过素材库或网络获得一系列组图。就竹节虫来说，教材中的插图只有一幅，但是竹节虫是拟态的高手，通常可以模拟成树枝或是叶子的颜色，数字化图片可以将各种环境下的竹节虫展现出来，对加深学生的印象与理解非常有用。
图形与图片的缺点是在于它们是二维平面图，缺乏立体感；是静态的，无法描述动态的自然现象，表现复杂的关系。教师在运用图形和图片来进行教学时，要鼓励学生注意图片的使用目的和图片的内涵。
2.数字化动画
动画可以表现很难拍摄的客观存在的有形世界，如天体的运行、地球的构造、原子的结构、有花植物的授粉等，它在科学教学中具有独特的作用。
（1）删繁就简，揭示本质
动画与视频都可以展示事物发生、发展的过程。视频是建立在实物拍摄的基础上的，具有高度的逼真性，而动画可以不受景物的限制，可以是象征性的。由此，运用动画来进行科学教学时可以去粗取精，突出事物的运动和变化的过程，以及变化过程中的相互关系和它们之间的相互影响，阐明最本质的原理与规律。例如，在关于日食和月食的教学中，由于日食这种自然现象不常见，许多学生从未亲眼见过，如果仅仅是通过讲解和阅读的方法，教师很难讲清楚，学生也不容易理解，此时运用动画来显示日食时太阳、地球、月亮之间的关系，就是最好的选择，如图9‐2‐5所示为日环食成因的动画截图。在该动画中，月亮绕地球运行，同时，地球不停地自转，当太阳、月亮、地球处于同一直线上时，月亮遮住了太阳的中心部分，就发生了日环食。这样，太阳、地球、月亮之间的位置关系就表现得淋漓尽致，而且形象生动。
