信息技術(shù)與中學(xué)物理教學(xué)整合的實踐初探

信息技術(shù)技術(shù)的初步知識包含中學(xué)物理內(nèi)容中，物理教師對信息技術(shù)掌握較通常較其它學(xué)科教師全面，所以物理教師更應(yīng)積極地進(jìn)行信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)整合的實踐。新課程改革的要求是培養(yǎng)全面的、高素質(zhì)的學(xué)生。要求使全體學(xué)生都得到全面的、積極主動的發(fā)展。在教學(xué)實踐中將信息技術(shù)與課堂教學(xué)進(jìn)行良好有機(jī)的整合，是調(diào)動學(xué)生參與學(xué)習(xí)活動的熱情，使學(xué)習(xí)過程變得生動活潑的一個好辦法。信息技術(shù)能夠把微觀世界和宏觀現(xiàn)象通過視頻、動畫等形式展現(xiàn)出來，降低了學(xué)習(xí)難度，增強(qiáng)了教學(xué)的直觀性，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣；在信息化和網(wǎng)絡(luò)化的條件下教學(xué)能夠突破時空和地域的界限，能有效地組織協(xié)商活動，培養(yǎng)合作學(xué)習(xí)精神和自學(xué)能力等。

1 實踐與體會

1.1 虛擬實驗與傳統(tǒng)實驗教學(xué)整合

新的課程標(biāo)準(zhǔn)重視信息技術(shù)與課程的整合，物理課程作為一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，實驗在物理教學(xué)中有著重要的作用。虛擬仿真實驗是利用當(dāng)今先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)，進(jìn)行模擬實驗，從而達(dá)到降低成本，提高效率的目的。它使實驗不再受時間空間的限制，解決許多學(xué)校因設(shè)備欠缺而無法開展實驗的問題，保障教育質(zhì)量方面起著重要作用。虛擬實驗與傳統(tǒng)實驗教學(xué)的整合，一方面要發(fā)揮它們各自的優(yōu)勢，強(qiáng)化實驗教學(xué)過程，同時又借助于實驗為載體，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)并應(yīng)用信息技術(shù)解決實際問題；另一方面突出學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，有效地培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和綜合素質(zhì)。

例：登錄河南教育資源網(wǎng)下載金華科仿真實驗平臺，仿真實驗物體在重力作用下的運(yùn)動。自由落體運(yùn)動、平拋運(yùn)動都可以歸結(jié)為在重力作用下的運(yùn)動。在教學(xué)中先用傳統(tǒng)實驗讓學(xué)生大致了運(yùn)動軌跡，再用仿真物理實驗室來搭建這個模型。

用“創(chuàng)建模板”創(chuàng)建兩個小球，放在同樣的高度（即設(shè)置它們的位移y相同）。給其中一個小球設(shè)置一個水平的初速度Vx=15米/秒，另一個的初速度設(shè)為0。在實驗環(huán)境設(shè)置中選中“考慮重力作用”?！斗抡嫖锢韺嶒炇摇分刑峁┝艘环N閃照的數(shù)據(jù)輸出方式，在這里很適用。在小球的屬性設(shè)置中可以設(shè)置相關(guān)的閃照屬性，也可以設(shè)置在閃照時刻輸出實時的速度數(shù)值和矢量。

通過查看數(shù)據(jù)，分析對比這兩個運(yùn)動，我們可以清楚的看到在y方向上它們的運(yùn)動是相同的，都是勻加速直線運(yùn)動。在x方向上一個靜止，另一個是勻速直線運(yùn)動?？梢缘贸鼋Y(jié)論：平拋運(yùn)動是垂直方向上的自由落體運(yùn)動和水平方向上的勻速直線運(yùn)動的合成。

x=Vx*T

{ y=-1/2g*T2

1.2 有利于突破教學(xué)難點(diǎn)

信息技術(shù)能建立虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境，創(chuàng)設(shè)新情景，變抽象為具體，變靜態(tài)為動態(tài)，將微觀過程進(jìn)行宏觀模擬，把宏大場景作縮微處理，對瞬變搞定格分析，化枯燥為生動。在信息技術(shù)環(huán)境下教學(xué)，能有效降低了學(xué)習(xí)難度，使教學(xué)難點(diǎn)得以順利突破。如在電磁振蕩過程中，LC回路中通過線圈的電流強(qiáng)度、電容器兩極板間的電壓、電場能、磁場能都作周期性的變化，傳統(tǒng)的演示實驗只能讓學(xué)生觀察到串聯(lián)在電路中的電流表指針左右擺動，不能觀察到電流、電壓、電場能、磁場能的具體變化特點(diǎn)及它們之間的關(guān)系，利用動畫就可以形象動態(tài)地展示出各量的變化過程，使學(xué)生看到電流、電壓、電場能、磁場能是怎樣逐漸變化的。并可以同時用單擺作簡諧振動時重力勢能和動能的相互轉(zhuǎn)化來類比電磁振蕩中電場能和磁場能的相互轉(zhuǎn)化。

電子白板中的學(xué)科工具使得在教學(xué)中可方便組成模擬實驗，信息技術(shù)的應(yīng)用正在成為一種生態(tài)傳統(tǒng)的教學(xué)模式，因其信息傳輸通道狹窄單一、信息容量小、傳輸速度慢、效果差而必須改變，而信息技術(shù)不但可以將多種信息傳輸手段作用于學(xué)習(xí)者，還可以變微觀為“宏觀”，變抽象為“具體”，同時調(diào)動視、聽、說等多種感官，形成合理的教學(xué)過程體系，使學(xué)習(xí)者在最佳的學(xué)習(xí)環(huán)境中學(xué)習(xí)，使之達(dá)到教學(xué)的最佳效果。同時這種多感官刺激作用，有利于學(xué)生注意力的長期保持和獲取知識。再有，信息技術(shù)能動態(tài)地、對比地演示一些物理現(xiàn)象，可以有效地控制變化的速度，調(diào)節(jié)快慢，從而便于學(xué)習(xí)者觀察和思維。中科院院士戴汝為在他的著作《社會智能科學(xué)》中寫道：“在信息時代，人——機(jī)結(jié)合的思維將會取代我們個人為主的思維方式”，他認(rèn)為：“人腦和計算機(jī)都是信息處理的工具，人腦通過經(jīng)驗積累與形象思維，擅長不精確的、定性的把握，而計算機(jī)則以極快的速度，擅長準(zhǔn)確的、定量的計算，兩者充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，又互相結(jié)合，既能達(dá)到集智慧之大成，又由于通過反饋的作用，來提高人的思維效率，從而增強(qiáng)人的智慧”。

1.3 有利于優(yōu)化教學(xué)過程

在教學(xué)活動進(jìn)程中，通過實驗研究，多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)輔助而進(jìn)行的“人—機(jī)”交互或“人—人”交互，讓學(xué)生自主探索、體驗知識的發(fā)現(xiàn)和“創(chuàng)造”過程。不同的學(xué)生根據(jù)自己的原有水平不同程度地“創(chuàng)造”出知識和能力，使教學(xué)能真正做到尊重學(xué)生的個性差異，做到因材施教。每個學(xué)生通過努力，都有能在自己天賦所及的范圍內(nèi)得到最優(yōu)化的發(fā)展。

例如在學(xué)習(xí)《電壓》時，學(xué)生對“電流的形成”往往不易理解。通常用水壓類比電壓，此時可利用動畫演示：當(dāng)水管兩端存在壓力差，打開閥門時可見嘩嘩的流水從高處向低處流動，從而明白水壓是形成水流的原因；接著又在計算機(jī)屏幕上以鮮艷的彩色圖像展示出電源兩極自由電子的濃度的不平衡，再以生動的動畫效果模擬出自由電子沿著導(dǎo)線從電源負(fù)極向電源正極的定向移動。進(jìn)而理解電壓是形成電流的原因，電源的作用是在電路中形成電壓。逼真的動畫效果、聽覺效果和視覺效果的融洽，學(xué)生眼耳手腦全部調(diào)動并聚焦于一點(diǎn)，達(dá)到了教學(xué)的最優(yōu)化。

又如，在學(xué)習(xí)橫波與縱波時，光靠口頭講解或展示掛圖，學(xué)生還是不易理解，而計算機(jī)屏幕顯示的動畫卻能使學(xué)生一目了然。因此，所謂“整合”就需要在信息技術(shù)支撐的新的教學(xué)環(huán)境中重新對教材教法進(jìn)行深入的分析，以決定信息技術(shù)使用的原則和方法。

計算機(jī)以其獨(dú)特的功能創(chuàng)造良好的思維情境，培養(yǎng)能力，發(fā)展智力，教師、計算機(jī)、學(xué)生形成一個有機(jī)的組合。教師通過計算機(jī)教懂、教準(zhǔn)、教活、教精，又促使學(xué)生樂學(xué)、善學(xué)、勤學(xué)、活學(xué)，師生共同進(jìn)入教與學(xué)的自覺狀態(tài)和最佳狀態(tài)，增加了課堂教學(xué)的活力，優(yōu)化了課堂教學(xué)過程。

1.4 有利于提高教學(xué)效率

利用計算機(jī)多媒體技術(shù)可以做到高密度的知識傳授，大信息量的優(yōu)化處理，大大提高課堂效率。圖形不是語言，但比語言更直觀和形象，比語言包容的信息量更大。動畫又比圖形更高級地輸出信息，利用文字閃動，圖像縮放與移動，顏色變換的手段，不僅容量更大，速度更快、效果也更好。聲、光、電的多媒體軟件因其信息傳輸通道寬闊多樣，容量大，速度快，效果好，使得加大教學(xué)密度井非難事，這是因為課堂時空和師生的思維被信息技術(shù)拓寬和延長了。

2 整合中存在的問題與應(yīng)有的對策

2.1 教師更新教育觀念提高信息技術(shù)素養(yǎng)

教師的角色是教學(xué)信息資源和教學(xué)媒體選擇者，學(xué)生學(xué)習(xí)建構(gòu)的促進(jìn)者和良好情操的培育者，所以教師不僅要有豐富的專業(yè)知識，還要掌握多媒體技術(shù)和課件的制作，同時教師對課堂中可能會出現(xiàn)的情況要有一定的預(yù)見性，也必須對教學(xué)信息資源進(jìn)行精心設(shè)計、策劃，這對教師也是巨大的挑戰(zhàn)。要求教師要提高自身的信息技術(shù)素養(yǎng)，積極參與到信息技術(shù)時代的教育的革新中，大力開展信息技術(shù)與課程整合工作，探索信息技術(shù)促進(jìn)教育管理的創(chuàng)新，研究信息技術(shù)促進(jìn)學(xué)科教學(xué)創(chuàng)新、給學(xué)習(xí)帶來革命性變化的方式與方法，探索教學(xué)資源、工具軟件建設(shè)的方向與途徑，提升教師教學(xué)信息化能力。

2.2 虛擬實驗是為了強(qiáng)化真實的實驗功效

計算機(jī)模擬物理實驗具有形象、生動、直觀、經(jīng)濟(jì)、有交互能力和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，甚至使學(xué)生能像科學(xué)家、技術(shù)專家那樣進(jìn)行科學(xué)研究，進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計，進(jìn)行一些在實驗室難以操作的實驗，從而使學(xué)生獲得進(jìn)行科學(xué)技術(shù)活動的經(jīng)驗，但也存在著明顯的欠缺。在虛擬實驗中，一些感覺特別是嗅覺、味覺和觸覺，學(xué)生是無法體驗的，加上模擬實驗的其他不“真實”性，學(xué)生也就不能形成對整個實驗的正確感知，長期使用這種計算機(jī)模擬實驗室實驗勢必造成學(xué)生對物理實驗的感知缺陷。學(xué)生在這種不“真實”感性認(rèn)識材料基礎(chǔ)上形成的物理概念、理論也必然會出現(xiàn)偏差，也不利于培養(yǎng)學(xué)生耐心、機(jī)警、細(xì)心、耐挫等良好的心理。因而，計算機(jī)模擬實驗不可能代替學(xué)生動手做實驗，更不能使學(xué)生獲得實驗的基本技能，兩者之間能否有效協(xié)調(diào)將影響實驗是否能達(dá)到功效最優(yōu)化。這就要求老師要盡可能的做好演示實驗，對于一些不能達(dá)到理想要求也應(yīng)先做后模擬。更不能以模擬代替學(xué)生分組實驗。

2.3 教師不是放映員，是課堂教學(xué)的組織者、引導(dǎo)者

多媒體給課堂帶來很多好處，但同樣帶來了嚴(yán)重的問題。原來老師在課堂上面講課，滿黑板抄板書，學(xué)生在下面抄聽課筆記，學(xué)生的聽課幾乎是左耳進(jìn)，右耳出，中間留住一點(diǎn)點(diǎn)；現(xiàn)在上課不用板書了，改按PPT，教學(xué)內(nèi)容30秒一屏，學(xué)習(xí)內(nèi)容在眼前一晃就過去了，結(jié)果是五彩繽紛的多媒體信息包圍學(xué)生，令人眼花繚亂，學(xué)生也來不及抄了，課堂的密度是增加了，但是學(xué)生的思維弱化了。教師變成了一個課件放映員，師生均淪為信息技術(shù)的奴隸。如何才能超越技術(shù)呢？解決技術(shù)對人的奴役的根本途徑在于技術(shù)和人和精神的融合，創(chuàng)造新的秩序、范式與文化。利用多媒體的優(yōu)勢，給學(xué)生學(xué)法的指導(dǎo)，充分調(diào)動學(xué)生的思維，促進(jìn)協(xié)作學(xué)習(xí)，引導(dǎo)探究學(xué)習(xí)。在信息技術(shù)環(huán)境下認(rèn)真研討新課程標(biāo)準(zhǔn)，細(xì)化學(xué)習(xí)目標(biāo)，實踐三維學(xué)習(xí)目標(biāo)，信息技術(shù)的應(yīng)用突出重點(diǎn)和突破難點(diǎn)上。

作者簡介

張友建，河南省商丘市虞城縣教育局電教館館長，中學(xué)物理中級職稱。