整合:傳統(tǒng)實驗教學(xué)的揚(yáng)棄

吳宇春

摘要：現(xiàn)代信息技術(shù)與傳統(tǒng)實驗教學(xué)相整合，極大地推動了實驗教學(xué)的發(fā)展，也極大地提高了實驗教學(xué)的質(zhì)量。在進(jìn)行學(xué)科教學(xué)時，要揚(yáng)長棄短。

關(guān)鍵詞：實驗；信息技術(shù)；揚(yáng)棄；整合；創(chuàng)新

一、問題的緣起

隨著課程改革的深化。信息技術(shù)與課程整合成了我國教育改革的一個熱點。現(xiàn)在課堂教學(xué)更是形成了“無多媒體不成公開課”的局面。某節(jié)物理公開課上，教師幾乎用課件籠罩了整節(jié)課。課堂的形式就是不斷點擊鼠標(biāo)，教師精心制作了一幅幅精美的畫面，教師的語言僅僅是讀出投影的內(nèi)容，教師被鼠標(biāo)牽制著一直站在講臺上，無法走近學(xué)生。所有的實驗是在電腦上“做”的，理由是實驗費(fèi)時且容易失敗，幾乎所有的實驗在網(wǎng)上都有?？身樖帜閬?。下課時，幾位學(xué)生感慨：“像看電影似的，真累!”，這不禁引起人們的思考：課堂上用了信息技術(shù)就是實現(xiàn)整合了嗎?進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)教室就是實現(xiàn)了高層次的整合了嗎?信息技術(shù)的引入，使實驗在教學(xué)中的地位削弱了嗎?信息技術(shù)能否代替?zhèn)鹘y(tǒng)實驗教學(xué)?

二、教育技術(shù)與實驗教學(xué)整合問題的應(yīng)對

現(xiàn)代教育技術(shù)與學(xué)科整合的目的就是為了有效地改變傳統(tǒng)教學(xué)結(jié)構(gòu)中四個要素(教師、學(xué)生、教材、教學(xué)媒體)的地位和作用。因此評判是否實現(xiàn)信息技術(shù)與學(xué)科課程整合的標(biāo)準(zhǔn)，不是看課堂教學(xué)中是否用了電腦、多媒體、網(wǎng)絡(luò)。而是要審視在使用了信息技術(shù)后教學(xué)結(jié)構(gòu)中四要素的地位和作用與傳統(tǒng)教學(xué)的教學(xué)結(jié)構(gòu)相比，發(fā)生了哪些改變。是否向著以學(xué)生為中心改變?

1、整合應(yīng)揚(yáng)傳統(tǒng)學(xué)科特色之長

物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。實驗是物理教學(xué)的重要組成部分，也是學(xué)生獲得知識的一個重要環(huán)節(jié)。當(dāng)前，我校每個學(xué)科都在進(jìn)行整合教學(xué)的探索與實踐，為培養(yǎng)“全面兼具特長”的人才，學(xué)校歷來都很重視實驗室的建設(shè)。我校無論教學(xué)硬件配制還是軟件支持都達(dá)到一流水平，這為實驗教學(xué)的開展提供了有力的保證。我們學(xué)校每年物理實驗的開出率都是lOO％，而且還增加了一些課本中沒有，但對學(xué)生理解教材有一定啟發(fā)作用的實驗。例如：“超重和失重”這節(jié)課引入時，我們給學(xué)生每人一把彈簧秤，一個鉤碼，一段細(xì)繩。讓學(xué)生設(shè)計實驗。并在實驗中觀察、體會超重和失重現(xiàn)象。我們把部分演示實驗改成了分組實驗，例如：“研究閉合電路歐姆定律實驗”：有些實驗要高成本且難操作，但為了學(xué)生能有更多的操作機(jī)會。培養(yǎng)學(xué)生更強(qiáng)的動手能力，我們?nèi)詧猿帧耙蝗艘唤M”，例如：“光的雙縫干涉實驗”、“觀察使用示波器”、“傳感器的簡單應(yīng)用”等。所以說，實驗教學(xué)的功能不但沒有改變，實驗在物理中的地位還大大加強(qiáng)了。在高度關(guān)注信息技術(shù)進(jìn)入的同時，也應(yīng)充分發(fā)揮實驗的優(yōu)勢，將這些優(yōu)勢整合到物理教學(xué)中。

2、整合應(yīng)揚(yáng)科技手段之長

雖然我們擁有良好的實驗條件，但是還有個別實驗因為各種客觀因素的限制，影響了實驗的開設(shè)和實驗效果。信息技術(shù)順應(yīng)了時代的潮流，具有人機(jī)交互的優(yōu)越性。可為學(xué)生搭建一個探究的教學(xué)環(huán)境，開闊學(xué)生的視野。拓展學(xué)生的思維。信息技術(shù)與物理實驗教學(xué)相結(jié)合。不僅可以克服實驗條件的限制。提高實驗的可見度，還可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)習(xí)慣。例如：光電效應(yīng)虛擬實驗是利用FLASH編制的。在虛擬裝置中，改變滑動變阻器調(diào)節(jié)加在AK兩極板間的電壓，拖動黃色條上的控制滑塊可調(diào)節(jié)入射光的光強(qiáng)，拖動彩色光譜上的控制滑塊可調(diào)節(jié)入射光的頻率。圖中“最大初動能”上有一紅色條塊，其高低定性地描述最大初動能的大小，當(dāng)人射光的頻率小于極限頻率時，此紅色條的高度為零。圖中的伏特表、微安表均能按照實際情況給出指示?！肮怆娦?yīng)”課堂教學(xué)中，教師可以讓學(xué)生在觀看演示實驗的基礎(chǔ)上，獨自或分組通過這一虛擬實驗，定性地探究光電效應(yīng)的規(guī)律。

3、整合應(yīng)棄落后的教學(xué)觀念

技術(shù)本身是中性的，關(guān)鍵是使用技術(shù)的人持什么樣的觀念。教師素質(zhì)是能否發(fā)揮信息技術(shù)效益、實現(xiàn)“信息技術(shù)與課程整合”的靈魂。教師教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變，要比學(xué)習(xí)信息技術(shù)復(fù)雜得多。

教師只有通過學(xué)習(xí)總結(jié)和發(fā)現(xiàn)自身的不足，摒棄自身已有的落后觀念，有意識地嘗試和實踐科學(xué)的先進(jìn)的觀念，才能避免形式上的整合，避免低效甚至無效地使用信息技術(shù)，由重視學(xué)習(xí)方式形式上的改變轉(zhuǎn)為重視學(xué)習(xí)方式的改變。

4、整合應(yīng)棄低質(zhì)的教學(xué)設(shè)計

在設(shè)計教學(xué)方案時，除考慮教材、教參外，要考慮還有哪些可供教學(xué)利用的且有價值的資源?對這些資源如何進(jìn)行整合?此外還要考慮學(xué)生的心理特點、認(rèn)知特點、具體目標(biāo)等因素。例如一位教師在上“分力與合力”時，在課前先到實驗室做好演示實驗。并用數(shù)碼相機(jī)拍下實驗過程。再制成課件放給學(xué)生看。這種方法雖然可以省時。有放大作用，但這種設(shè)計與真實操作哪個能給學(xué)生留下最深刻的印象呢?高質(zhì)量的課堂教學(xué)取決于高質(zhì)量的教學(xué)設(shè)計。只有正確地定位出教學(xué)目標(biāo)，并確立教學(xué)策略后，才能確定是否需要媒體的介入，需介人的媒體在學(xué)科教學(xué)達(dá)標(biāo)中應(yīng)起什么作用。

三、實踐與體會

現(xiàn)代信息技術(shù)在物理實驗教學(xué)中的應(yīng)用既不是簡單的替代關(guān)系也不是排斥關(guān)系，若能有效地把它們整合到一起。信息技術(shù)對物理教學(xué)能起到事半功倍的效果。怎樣把信息技術(shù)整合到物理實驗教學(xué)中，作為構(gòu)建自主、探究學(xué)習(xí)環(huán)境的重要因素來支持學(xué)習(xí)還有大量的工作需要我們?nèi)嵺`。通過日常的實踐與思考，本人有一些粗淺認(rèn)識、體會與大家一起探討。

1、創(chuàng)設(shè)情景、激發(fā)興趣，導(dǎo)入新課

以“其他機(jī)械”和“功和能”為例。用FLASH動畫“胖子和瘦子拉重物”形象展現(xiàn)人們利用定滑輪的情景。用視頻展現(xiàn)自然界中具有動能的例子——“浪”的片段，作為引入的情景，在課堂上能激發(fā)學(xué)生對現(xiàn)象強(qiáng)烈的興趣，在情感目標(biāo)上，有利于促進(jìn)學(xué)生積極參與和主動探究的欲望。

2、對課堂現(xiàn)象不夠清晰，演示教學(xué)中只能演而不能示，可見度小的實驗以及高速(瞬態(tài))的物理過程和物理現(xiàn)象可利用投影、攝影、攝像技術(shù)。

例如靜電演示，由于靜電電壓高，使通常的絕緣體在高壓下成了導(dǎo)體；或因靜電量少，電荷很快會“漏掉”；驗電器的可見度低，學(xué)生不易觀察清楚。這時用透明度高的有機(jī)玻璃制成的投影驗電器，放在實物投影機(jī)上，可取得靈敏度高，可見度大的效果，放大的圖像也便于教師講解。秒表、游標(biāo)卡尺、螺旋測微器及點電荷、電場線、磁感線的模擬等都可用實物投影。

攝影、攝像技術(shù)在實驗中的應(yīng)用主要有：應(yīng)用數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行閃光照相的實驗研究，光色彩的實驗；應(yīng)用攝像機(jī)攝制視頻圖像。進(jìn)行分析研究，應(yīng)用攝像頭顯微攝像，播放微小現(xiàn)象，如布朗運(yùn)動、密立根油滴實驗、泊松亮斑等。

3、將實驗無法演示的宏觀或微觀現(xiàn)象及其變化用網(wǎng)絡(luò)下載資料或動畫模擬，用以充實學(xué)習(xí)資源，加深對物理規(guī)律的理解。或用以作為探究的情景。

“粒子散射”實驗，用多媒體動畫模擬實驗過程，學(xué)生可以逼真地是看到放射源中射出的粒子射到金箔的原子上，這個情景比以前教師不給出中心原子核，讓學(xué)生直接根據(jù)湯姆遜模型及其假設(shè)的可能性，在否定假設(shè)的基礎(chǔ)上，猜測原子可能的結(jié)構(gòu)，感悟物理模型建立的過程更為直觀。在“^造衛(wèi)星宇宙速度”、“火箭”教學(xué)中，教師可引導(dǎo)學(xué)生網(wǎng)上下載有關(guān)天體運(yùn)動的圖片和動畫，還可視頻觀看我國“神舟五號”、“神舟六號”發(fā)射升空的情景。學(xué)生在學(xué)習(xí)知識的同時，增強(qiáng)了中華民族的自豪感。

4、利用數(shù)字化信息實驗系統(tǒng)

DISLAB系統(tǒng)是傳感技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)與真實實驗的結(jié)合。它有利于使學(xué)生了解現(xiàn)代實驗技術(shù)的思想方法，有利于學(xué)生進(jìn)行某些實驗設(shè)計和探究技能的訓(xùn)練。例如，學(xué)生在學(xué)習(xí)了牛頓第三定律后，教師提出：兩生在互相推拉時，甲把乙拉向自己一邊，人們常說“甲的力氣大”，那么是否意昧著的甲的力大于乙的力呢?因為學(xué)生對這一問題認(rèn)識較模糊。而且用常規(guī)測力計看不清楚實驗現(xiàn)象，所以在學(xué)生猜測后，我們就用兩個力傳感器與計算機(jī)系統(tǒng)相連，顯示出這兩個力的動態(tài)變化特征。進(jìn)而來分析這兩個力之間的關(guān)系。又如阻尼振蕩的過程，一般情況下時間很短。普通電流計對電路影響較大，難以顯示電流變化過程。在這些情況下應(yīng)用數(shù)字物理實驗系統(tǒng)，就能達(dá)到常規(guī)實驗手段達(dá)不到的效果。

總之，利用現(xiàn)代信息技術(shù)與傳統(tǒng)實驗相整合，極大地推動了實驗的發(fā)展，也極大地提高了實驗的質(zhì)量。在進(jìn)行學(xué)科教學(xué)時，一方面要加強(qiáng)傳統(tǒng)實驗教學(xué)，另一方面要充分發(fā)揮現(xiàn)代信息技術(shù)的優(yōu)勢。傳統(tǒng)孕育著創(chuàng)新，創(chuàng)新是對傳統(tǒng)的揚(yáng)棄。在信息技術(shù)與物理學(xué)科整合的過程中。把信息技術(shù)當(dāng)成語言來看待，達(dá)到表達(dá)、交流、理解和思維的水平；當(dāng)成環(huán)境來看待，像使用黑板、粉筆一樣自然、平和，當(dāng)成資源來看待，隨機(jī)地?zé)o痕地滲透進(jìn)實驗教學(xué)中，更有效地服務(wù)于實驗教學(xué)。

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(責(zé)任編輯：陳光明)