物理課程與信息技術整合的實踐與反思

　　數(shù)字化、信息化已成為時代的潮流，人們的日常生活、學習、工作等已越來越離不開信息技術。信息化環(huán)境是我們的學生生活和學習的環(huán)境，也是學生未來踏上社會工作的環(huán)境，讓信息技術進入中學物理課程，成為物理課程的組成部分，可以幫助學生熟悉信息化環(huán)境，加強物理課程內容與現(xiàn)實世界的聯(lián)系，促進學生學習方式的改變，促進學生的發(fā)展。因此，中學物理課程必須進行改革，“中學物理未來課堂”必須構筑信息技術平臺，實現(xiàn)物理課程與信息技術的整合。

　　一、物理課程與信息技術整合的目的與意義

　　1．推進中學物理教育跨越式發(fā)展

　　現(xiàn)代教育不僅必須適應現(xiàn)代社會發(fā)展的需求，而且必須通過培養(yǎng)新型人才來促進現(xiàn)代社會的進步與發(fā)展。近年來，現(xiàn)代通訊、傳感等高新技術迅猛發(fā)展，極大推動了以計算機為核心的網絡、仿真、人工智能等技術的發(fā)展，進而為教育的信息化推進提供了可能。多媒體教學技術的應用、網絡資源的積累和發(fā)展、數(shù)字化實驗系統(tǒng)的開發(fā)和普遍使用，已經開始改變傳統(tǒng)的中學物理課堂，大大拓展了學生研究的視界。

　　近年來，中共中央、國務院和教育部在其召開的全國教育工作會議與全國基礎教育工作會議上，都反復強調：必須深化教育改革；必須全面推進素質教育；必須大力發(fā)展教育信息技術，利用信息技術推動教育的跨越式發(fā)展。因此，開展物理課程與信息技術的整合，目的是針對實施素質教育的對象學生這個重點，體現(xiàn)“以學生發(fā)展為本”的課程理念，充分發(fā)揮現(xiàn)代信息技術的優(yōu)勢，深化基礎教育的改革、促進素質教育的實施、推進物理教育向現(xiàn)代化的跨越式發(fā)展。

　　2．促使中學物理教育革命性變化

　　《上海市中學物理課程標準（試行稿）》（以下簡稱《物理課程標準》）明確指出：物理課程必須與信息技術整合，構筑信息技術平臺，建立數(shù)字化信息系統(tǒng)（Digital Information System，簡稱DIS）實驗室；充分運用教學軟件和計算機網絡，實現(xiàn)信息共享和互動交流，增強在信息化環(huán)境下自主學習的意識和能力。在《物理課程標準》中，信息技術實際上已經成為物理課程的一個組織部分，也是物理課程改革的重要改革理念之一，其整合的成敗關系到課程改革的推進。運用信息技術不僅是改進教學的手段，而且是改變學生的學習方式，進而促使學生自主學習，引發(fā)物理教育模式變革，為培養(yǎng)信息時代的接班人開辟了新的途徑。只有物理課程與信息技術的整合，才能使物理課程符合時代的要求。

　　信息化是現(xiàn)代教育手段所具有的重要特征，它能為物理教育過程創(chuàng)設具有多元化特征的良好的學習環(huán)境，從而為在物理教育過程中實施現(xiàn)代教育理念提供了可能性。充分運用信息技術，培養(yǎng)學生信息意識，提高學生信息獲取、處理和應用信息的能力，以適應學生在信息時代終身可持續(xù)發(fā)展的需求。在物理課堂教學中，利用DIS顯示一些無法演示的物理過程，實時采集、處理數(shù)據，迅速得出結論；在探究性學習中，可利用網上資源優(yōu)勢，在網上進行交流評價；還可以通過網絡進行人機之間、師生之間和學生之間的交流，使合作學習、個性化學習成為可能。

　　二、物理課程與信息技術整合的途徑與方法

　　1．利用網絡資源整合物理課程

　　國際互聯(lián)網凝聚了全世界人類的智慧和奉獻，其內容豐富程度和搜索的便捷程度是以前的人們難以想象的。網絡資源對于中學物理教育來說，其價值不僅僅是指存在于各服務器內部的及其豐富的內容，還在于網絡是一種交流與溝通的平臺，平等、靈活、開放的特點，這對于教師和學習者來說顯得尤為重要。有的教師和學生在互聯(lián)網上建立了自己的網站，專門收集和發(fā)布物理教學資源，這個過程不僅促進了自己對物理教學和學習的自覺性與質量，更重要的是他們已經在教學和學習過程中創(chuàng)造了──為互聯(lián)網增添了新資源，也就是為其他人的教學和學習提供了便利與知識。

　　2．利用多媒體教學手段整合物理課程

　　由于計算機與多媒體技術的迅速發(fā)展，越來越多的教師開始在課堂教學中應用最新的電腦科技及多媒體技術，很多地方和學校加強了對教師的應用技能培訓及多媒體教學資源庫的建設，并創(chuàng)造了大量動態(tài)、直觀的優(yōu)秀課件，這大大提高了課堂教學的效率，甚至在某種程度上已經開始改變傳統(tǒng)的課堂教學模式。多媒體是一種特殊的教學載體和工具，提供了學生更多主動學習的機會。另外，由于多媒體教學的高效性，在課堂上學生將擁有更多的討論、提問的時間等等。多媒體教學的出現(xiàn)在客觀上能夠使教師養(yǎng)成終身學習的習慣，促成教師、學生、教材、課件和媒體間的良好互動，更快實現(xiàn)教育向現(xiàn)代化邁進的步伐。

　　3．利用仿真實驗整合物理課程

　　仿真實驗是用計算機軟件模擬物理過程，不同于一般的教學課件。之所以稱其為實驗，是因為它包含了一般實驗的特點和主要過程，仿真實驗甚至可以做真實實驗無法做到的實驗。由于可以調節(jié)觀察的時間和空間，仿真實驗可以使學生看清楚快速運動情況下物體的運動情況；也可以讓學生看到很長時間的變化，或者看到很大范圍或很微小的運動情況。雖然仿真實驗不能替代真實的實驗，但仿真實驗是整個現(xiàn)代物理實驗的一個組成部分，研究它對物理實驗教學的作用是很有價值的。

　　4．利用機器人技術整合物理課程

　　機器人是集傳感技術、控制技術、計算機技術和機械設計為一體的新技術。機器人在工業(yè)生產、科學研究和生活中得到越來越多的應用。在《物理課程標準》中引進了機器人要求，在新編的物理教材中也編入了“機器人學習包”。機器人教學內容已經成為新物理課程的一個部分。機器人制作和學習實際上是一個綜合性的實踐活動，通過對提供的模塊進行熟悉和組裝，并自行設計軟件來控制相應的機械活動，達到尋跡、滅火、跳舞、聲控等多種效果。這個過程對促進學生綜合運用所學到的物理知識有很大的促進作用，同時也能讓學生體會技術的一般過程，即需求、設計、制作和評價，體驗科學、技術和社會之間的相互關系。

　　5．利用數(shù)字化實驗系統(tǒng)（DIS）整合物理課程

　　數(shù)字化實驗系統(tǒng)，是根據物理實驗教學的實際需求，貫徹二期課改的理念，綜合運用包括硬件、軟件在內的信息技術手段構造的，集實驗數(shù)據采集、顯示、分析、處理等功能于一體的實時實驗系統(tǒng)。它實際上已經成為新物理課程的重要內容，開創(chuàng)了一條信息技術與物理課程整合的新途徑。由于引入DIS實驗后，使物理實驗的目的等都會發(fā)生變化，進一步突顯物理實驗教育的功能，從而大大加強物理實驗教學，如，DIS技術應用于實驗教學，使實驗準備和數(shù)據處理時間大為縮短，為師生節(jié)省了大量時間，用于探索研究，實現(xiàn)了課改的理念。在物理課程中引入DIS技術，還具有方便、精確、細微化等優(yōu)勢，解決傳統(tǒng)實驗技術方法無法進行的或無法顯示的實驗或無法處理數(shù)據的實驗，充分挖掘物理實驗的資源價值，提高實驗的探索性，使信息技術從學習對象轉變?yōu)閷W習工具。運用信息技術不僅是改進教學的手段，而是改變學生的學習方式，進而促使學生自主學習，引發(fā)物理教學模式變革，為培養(yǎng)信息時代的接班人開辟了新的途徑。

　　三、物理課程與信息技術整合的作用與效益

　　1．帶動了教師教學方式的變革

　　物理課程與信息技術的整合，使得物理教師的備課，不僅僅是備教材、備學生，還應該備課堂教學與信息技術的結合。完美的結合能夠給學習者帶來美妙的享受，能夠激發(fā)學生的學習熱情，能夠提高課堂教學效率；完美的結合還能夠給教師帶來成功的感觸，能夠激發(fā)教師的工作熱情，能夠提高教師專業(yè)水平。

　　在全國第七屆中學物理青年教師大獎賽中，河南省開封市十四中學楊凱老師在《家庭電路》一課中，在教學中設計了認識家庭電路的組成、連接、試電筆的使用、觸電與急救，安全用電常識和從物理走向社會等六個教學環(huán)節(jié)具體落實和評價三維目標，并利用信息技術將六個教學環(huán)節(jié)有機地組合在一起。新課教學時，利用課件展示了不同時代家庭電路中保護裝置的圖片，通過歷史變遷的介紹，引導學生感悟到電路元件在不斷的完善中變的更安全、更方便，感受到科技的進步；通過小組合作連接電路，給學生創(chuàng)造實踐的機會，強化將科學技術應用于日常生活的意識，體會成功的快樂；在了解觸電與急救環(huán)節(jié)，用模擬人演示觸電的兩種類型，幫助學生直觀感受觸電現(xiàn)象，建立自我保護意識，學會科學的救助方法。課的結束，以查閱資料、寫小論文的形式布置作業(yè)，培養(yǎng)學生收集信息的能力，學以致用，體現(xiàn)“從物理走向社會”的理念。本節(jié)課是一堂體現(xiàn)新課程理念，實現(xiàn)教師教學方式改變和學生學習方式轉變的成功課例。

　　2．帶動了學生學習方式的變革

　　物理課程與信息技術的整合，可以使更多的學生能夠主動、自主的學習，更能夠體現(xiàn)因材施教的原則。有效的利用豐富了學生的學習方式，提供了學生更多的學習時間和更大的學習空間。

　　上海市延安初級中學何衛(wèi)萍老師在二期課改新教材試點教學的過程中，嘗試自建網站進行物理課堂教學，取得了顯著成效。她的具體做法是：選擇較適宜于網絡教學的課題，搜集大量的資料、圖片，并制作相關的動畫，建立資源豐富的網站，在多媒體教室中進行教學。教師提出探究主題，引導學生在網站上進行探索研究，有效地實現(xiàn)自主學習，提高學習效率。為了運用好主題網站教學的優(yōu)勢，在教學過程中，何衛(wèi)萍老師把探究問題過程分類為三個階段：一是感知物理事實階段，教師提出教學目標及探究的任務，引導學生在網站及教材中收集有效信息。二是思考交流階段，教師引導學生分析處理信息，運用網絡進行討論交流，得出初步結論。三是解決問題反饋評價階段，教師在網站上事先制作反饋練習，在探究活動結束時，讓學生練習，最后由計算機可以作出評價。例如在《太陽系》一節(jié)課的教學中，何衛(wèi)萍老師采用從核心問題入手，設計了一些子問題來引導學生探究，使學生在探究解決問題中達到對核心問題的學習。何衛(wèi)萍老師的主題教學網站實現(xiàn)了教學理念的飛躍，它更加關注學習者，使信息技術成為學生發(fā)展的助推器，在物理教學中發(fā)揮對學習的變革性的推動作用，最終達到改善學習方式的目的。

　　3．帶動了師生互動方式的變革

　　物理課程與信息技術的整合，為實現(xiàn)師生互動提供了橋梁和紐帶，為師生互動提供了新的交流方式。合理的組合使得物理課堂的教師“教”和學生“學”不是傳統(tǒng)意義的教學，而是學生在自主學習、不斷交流中，通過教師的引導達到更深層次的學習目標。

　　在全國第七屆中學物理青年教師大獎賽中，上海市民辦立達中學任歡菁老師在《凸透鏡成像》一課中，利用物理課程與信息技術的整合，帶來了師生互動方式的變革，使課堂充滿生命活力，極具魅力，給學生和聽課教師以美的享受。《凸透鏡成像》的教學難點是：像與物所在范圍的確定。在探究凸透鏡成像規(guī)律的過程中，學生很容易得到：當物距大于（或大于）像距時，像是縮?。ɑ蚍糯螅┑?，但他們一般不容易想到物距、像距存在對應的范圍規(guī)律：即當物體放在某某范圍，像一定成在某某范圍。為突破難點，在探究實驗的交流評估階段，任歡菁老師巧設了多媒體課件，在師生的互動中，將學生實驗獲得了物距、像距、物高和像高全部輸入電腦，通過課件，實時、形象、直觀地處理了多組實驗數(shù)據，突出了“兩倍焦距”這一特殊點，學生極其自然地產生驗證物距“兩倍焦距”成像情況的想法，實驗規(guī)律顯而易見。這樣的整合，比從分析表格中的實驗數(shù)據、歸納實驗規(guī)律的一般做法要直觀得多、高效得多，師生互動有效得多。

　　4．帶動了教學呈現(xiàn)方式的變革

　　傳統(tǒng)教學是以黑板、粉筆、課本等作為教學的呈現(xiàn)方式，對感官的刺激比較少。物理課程與信息技術的整合，使教學有了新的呈現(xiàn)方式，對感官的刺激角度是多方位的，更有利于信息的輸入和學生對信息的獲取、篩選和處理能力。

　　上海市延安初級中學續(xù)文在上海市二期課改新教材教學研討展示課《歐姆定律》中，利用DIS實驗，解決了一個非常具體問題：由于一節(jié)課的時間有限，每小組學生采用傳統(tǒng)的實驗操作法，用時十分鐘只研究了一個導體的電壓—電流圖線，如果同時研究三個導體時間又不允許；那么，采取同一大組三個小組分別研究不同導體，用借數(shù)據的方法來彌補時間的問題，又碰到坐標系數(shù)據選取不同而無法短時間內實現(xiàn)的困難。用DIS數(shù)據采集器則很好地解決了三個不同導體的電壓──電流圖線，建立在同一個坐標系中進行分析研究的問題，整個實驗用時僅五分鐘，把借數(shù)據的方法作為課后作業(yè)的要求進行布置，一舉兩得。續(xù)文老師利用DIS數(shù)據采集器，快捷、準確地把實驗過程和實驗數(shù)據具體、直觀地表達出來，讓學生們深深體會大容量的信息技術給物理教學帶來的方便，實現(xiàn)信息共享和互動交流，增強在信息化環(huán)境下自主學習的意識和能力

　　四、物理課程與信息技術整合的問題與反思

　　1．要充分認識信息技術的重要性

　　物理課程與信息技術整合是中學物理教育改革的必然趨勢，隨著網絡資源、多媒體教學手段、仿真實驗、機器人和數(shù)字化實驗系統(tǒng)的日臻成熟，當今的教育正發(fā)生前所未有的革命性的變化。但物理課程與信息技術的整合還沒有得到充分的重視，信息技術應用于中學物理教育尚未真正普及與推廣。由于受條件限制，農村學校不能廣泛應用信息技術；部分學校對信息技術的應用，也僅限于某些研究課、觀摩課或展示課，在日常教學課或習題課、復習課上使用得少之又少。排除資金、硬件等客觀條件的因素影響，原因主要有三：其一是技術方面的問題，教師不會用；其二是教師嫌麻煩，不愿用；其三是教學效果不理想，教師覺得不如不用。

　　對此，必須實施教育資源的整合，使我們所有的物理教師真真感受到物理課程與信息技術整合的作用和重要性。希望教育行政部門、軟件開發(fā)商和物理教師能夠做出“傻瓜式開發(fā)平臺＋豐富的信息資源＋多種多樣的教學結構”的課件，教育行政部門能夠提供物理課程與信息技術整合的優(yōu)秀案例和課件的展示、交流平臺，使我們的教師能夠有效地選擇資源、方便地使用資源、高效地開發(fā)資源，感受到整合帶來的課堂教學的深刻變化。

　　2．要合理把握信息技術的使用度

　　在物理課程與信息技術整合的過程中，不難發(fā)現(xiàn)課堂教學中出現(xiàn)了因技術崇拜而忽視教育規(guī)律的形式主義。有的教師片面追求效果的最優(yōu)化，不分課型、內容，不顧實際教學需要，盲目使用各種媒體，熱衷于在計算機上模擬操作而忽視學生的實際操作，結果弄巧成拙，使課堂中的信息過多過濫，造成無效信息的泛濫，分散學生的注意力，不僅不能提高教學效益，反倒影響了教學目標的落實。此外，教學過程是動態(tài)的、發(fā)展的過程，時常會出現(xiàn)不可預見的情況。教學中過分依賴信息技術，全部教學環(huán)節(jié)由技術手段再現(xiàn)，用電子數(shù)據代替教師豐富的情感交流語言，用熒屏畫面代替教師形體交流語言，使得傳統(tǒng)教學方式下師生情感交流的優(yōu)勢蕩然無存，反而使師生間產生一種“教與學的阻隔”，不可避免地抑制了教師與學生的創(chuàng)造力，必然會使他們喪失質疑、創(chuàng)新的欲望和能力。

　　對此，在物理課程與信息技術整合的過程中，必須貫徹適時、適量地使用信息技術的原則，正確處理現(xiàn)代教育技術與傳統(tǒng)教學媒體的關系。如：傳統(tǒng)板書能留給學生的一定的思考的時間和空間，在現(xiàn)代教學技術已成為常用教學手段的今天，傳統(tǒng)板書的使用仍需保證。

　　3．要全面提升信息技術的有效性

　　在物理課程與信息技術整合的過程中，濫用課件，忽視物理學科的特點的現(xiàn)象普遍存在。有的教師頭腦中存有“只要運用教學軟件就一定能促進教學”的認識。一些物理課件存在著很多問題，如：有的課件沒有針對物理學科的特點進行設計；缺少對教學中重點、難點的提示；未對物理知識情境進行分析；對學生思維能力訓練關注不夠；片面追求界面華麗、媒體效果而忽視學習者的認知特點等等。這樣的物理教學課件試圖通過外界媒體的刺激使學生被動模仿和接受物理知識，并未真正起到促進教學的作用。有的教師花大量的精力在課前設計并制作課件，課堂上按設計的流程操作計算機，把知識內容逐一呈現(xiàn)給學生。盡管某些課件設計得比較精美，容量豐富，也具備多種感官刺激，但由于其缺乏交流互動，并未挖掘學生主體作用，學生尤如看了場電影，只觀其面未達其意，教學效果不理想。而整合模式單一、交互性差的課堂教學，也遏制了學生思維能力，尤其是求異思維的發(fā)展。還有的教師在教學中盲目地依賴于信息技術而把所有的教學環(huán)節(jié)全部使用多媒體手段再現(xiàn)出來，教師成為多媒體技術的奴隸，只起到了播音員和解說員的作用而起不到教師應有的主導作用。

　　對此，在物理課程與信息技術整合的過程中，必須注重發(fā)揮學生的主體作用。注意不能讓信息技術擠占學生的探索、分析、思考的時間，必須把學生的思維能力的培養(yǎng)作為教學的重要目標，全面提升信息技術的有效性。