凸顯信息技術(shù)在物理教學(xué)中的生成功能

耿　建

一、三個日常教學(xué)情境的簡單再現(xiàn)

情境一：教師將授課內(nèi)容制成PPT，授課的過程就是幻燈片逐一展示的過程，其間的一些幻燈片中不時穿插有一些動畫和視頻，最后是利用幻燈片展示鞏固練習(xí)和解答過程，

情境二：這是“向心力”一節(jié)的新授課，教師借助于DIS(數(shù)字化實驗系統(tǒng))，通過傳感器將向心力大小、轉(zhuǎn)動半徑、角速度等物理量傳輸?shù)接嬎銠C中，通過控制變量依次找出了向心力與物體質(zhì)量之間的關(guān)系，向心力與半徑之間的關(guān)系以及向心力與角速度之間的關(guān)系、特別是在找向心力與角速度之間的關(guān)系時，教師在計算機中先構(gòu)建了F-ω坐標(biāo)平面。發(fā)現(xiàn)F-ω的擬合圖線是一條曲線；教師又構(gòu)建了F-ω²坐標(biāo)平面，發(fā)現(xiàn)F-ω²的擬合圖線近乎是一條直線，由此得出向心力與物體質(zhì)量、物體運動半徑及角速度之間的定量關(guān)系。

情境三：這是“自由落體運動”的新授課，教師讓全班學(xué)生分成若干個學(xué)習(xí)小組，各組都準(zhǔn)備了一些紙片、不同面值的硬幣、不同質(zhì)量的砝碼，還可以選用身邊的物品，然后讓各小組就給定的器材通過多次實驗來探究“重的物體與輕的物體誰下落得快?”學(xué)生經(jīng)過實驗后發(fā)現(xiàn)重的物體和輕的物體下落的快慢并無規(guī)律：可能是重的物體下落得快，如一本書比一張紙下落得快；可能是輕的物體下落得快，如一枚硬幣比一本書下落得快；同樣重的物體下落的快慢也可能不一樣，如兩張一樣的紙片下落快慢無確切結(jié)果，教師再引導(dǎo)學(xué)生比較不同質(zhì)量的硬幣與不同的砝碼的下落規(guī)律，……學(xué)生經(jīng)過實驗后發(fā)現(xiàn)重的物體(如砝碼)和輕的物體(如硬幣)下落的快慢基本一樣，在此基礎(chǔ)上，教師引導(dǎo)學(xué)生建立自由落體運動的理論模型以及該模型成立的條件，介紹關(guān)于落體規(guī)律認(rèn)識的歷史曲折性，請學(xué)生上網(wǎng)利用搜索引擎尋找亞里士多德和伽利略關(guān)于落體運動規(guī)律研究的歷史，鑒于在教室里毛線管演示效果的局限性，可以請學(xué)生登陸網(wǎng)站觀看相應(yīng)的視頻，學(xué)生也可以到論壇上去發(fā)表各自的看法。

二、對以上教學(xué)案例的簡單思考

目前以計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為代表的信息技術(shù)由于能提供界面漂亮、形象直觀的學(xué)習(xí)環(huán)境，能提供圖文聲并茂的多重感官刺激，還能按超文本方式組織和管理各種教學(xué)信息和學(xué)科知識，進而有利于學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)的形成與發(fā)展，這是傳統(tǒng)的教學(xué)環(huán)境與手段無法比擬的，因此，在課堂教學(xué)過程中綜合使用信息技術(shù)就成了時代發(fā)展的需要，但在實際的教學(xué)過程中，信息技術(shù)的運用對于教學(xué)的“幫助”并不見得都是值得肯定的，如上面的情境一，雖然用到了計算機，客觀上加快了課堂教學(xué)節(jié)奏、增大了課堂的容量，但此處的教學(xué)過程只是將幻燈片替換了原來的“小黑板”，“潔凈美化”了我們的教學(xué)環(huán)境，對于有效地提升教學(xué)效果、發(fā)揮計算機的真正的輔助教學(xué)功能是十分有限的，在現(xiàn)實的課堂中。與情境二類似的例子也有很多：諸如用電腦的模擬來替代彈簧振子、歐姆定律的演示，在研究牛頓第二定律中的力、質(zhì)量、加速度三者之間的關(guān)系時，教師在電腦內(nèi)設(shè)計好電子表格。只要在表格中輸入數(shù)值，相應(yīng)的其他物理量的值就可以通過點擊鼠標(biāo)來完成，可以很快得出三者之間的關(guān)系，這當(dāng)中，計算機的功能得到了拓展性的運用，但理性地分析一下，這樣的教學(xué)過程只能說是借助于計算機替代學(xué)生“建立”了物理概念，課堂教學(xué)變成了“電灌”“機灌”，長久地經(jīng)受這樣的教學(xué)模式，學(xué)生很容易認(rèn)為“計算機是萬能的”，很容易在以后的學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生一種嚴(yán)重的依賴計算機的思想，這并不是一個有意義的教學(xué)過程，情境三中雖然只是部分地用到了計算機與網(wǎng)絡(luò)，更多的時間是學(xué)生在主動地尋求規(guī)律與建構(gòu)有意義的知識，網(wǎng)絡(luò)是在學(xué)生積極的需求前提下有明確目的的運用，這樣的學(xué)習(xí)過程是自然的，學(xué)生在運用計算機與網(wǎng)絡(luò)的過程中會感覺到技術(shù)手段的一種便捷，但絕對不會認(rèn)為信息技術(shù)是知識的唯一來源，也絕對不會認(rèn)為技術(shù)是萬能的，更不會成為技術(shù)的奴隸。

三、信息技術(shù)在物理課程中的作用再認(rèn)識

隨著信息技術(shù)成本的逐漸降低和功能的日漸強大，在日常教學(xué)中普遍使用信息技術(shù)變得可能，物理學(xué)科的特點就注定信息技術(shù)首先應(yīng)該在日常的物理教學(xué)過程中加以使用，但“應(yīng)該用”和“如何用”是兩個層面的問題，上面的三個教學(xué)案例為我們提供了一個如何運用好信息技術(shù)的方向，對于培養(yǎng)學(xué)生的探究能力、收集處理運用信息的能力以及合作能力等方面，信息技術(shù)應(yīng)凸顯其特殊的工具功能，理想的教學(xué)過程應(yīng)該是基于信息技術(shù)平臺的一個自然的知識與能力的生成過程。

1，利用信息技術(shù)支持學(xué)生積極參與現(xiàn)象探究

比如現(xiàn)在的DIS實驗，在計算機的平臺上建立了中學(xué)物理中各個領(lǐng)域的實驗，通過位移、力、聲、電流、電壓、磁感應(yīng)強度等各種傳感器，大大地提升了實驗的精確度和對實驗結(jié)果分析處理的效率，但這些實驗過程需要學(xué)生親自參與、動手操作去體驗，而不僅僅是一個教學(xué)過程的旁觀者，同時要培養(yǎng)學(xué)生在這樣的教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)問題與解決問題的能力，對計算機獲取信息、收集數(shù)據(jù)、展示結(jié)論等方面的功能要有一種追問的意識，

在人民教育出版社的高中物理選修教材3-3中的關(guān)于簡諧振動的教學(xué)中，有一個振動圖象的描繪過程，教材中簡諧運動圖象是通過攝像機或數(shù)碼，相機拍攝小球的運動而得到的，因為相機是每隔0.04s就拍攝一幀照片，當(dāng)在電腦中建立一個幻燈片的演示文稿后，把這些照片插入文稿中的同一張空白幻燈片中，照片就會按拍攝時間的先后一幀一幀地自動向右平鋪開來，把這些照片的上端對齊，就能得到教材11.1-2所示的畫面，在實際教學(xué)中筆者對教材中的處理方法進行了大膽的改進：因為利用數(shù)碼相機拍的照片容易產(chǎn)生重疊現(xiàn)象，為此只能抓拍一個周期內(nèi)的照片，在操作過程中要控制好有一定的難度，因此我利用了數(shù)碼相機的攝像功能，數(shù)碼相機的攝像只是一個連續(xù)拍照的過程，只不過時間間隔很短，在視覺上造成了一個連續(xù)的過程，我將氣墊導(dǎo)軌上滑塊(在滑塊的正后方固定一刻度尺)的振動過程拍攝下來后，在電腦中逐幀播放，同時和學(xué)生一起將滑塊每隔三幀的位置記錄下來，將起始時刻規(guī)定為計時起點，就能得到一組等時間間隔的滑塊的位置，將對應(yīng)的時刻與位置記錄到Excel中，學(xué)生們先在坐標(biāo)紙中描點繪出位移時間圖象，然后利用Excel自帶的功能生成滑塊的位移時間圖象，擬合的結(jié)果與正弦函數(shù)圖象很相似，通過這樣的處理，創(chuàng)造性地利用了教材，達到了信息技術(shù)與教學(xué)很好整合的效果。

2，利用信息技術(shù)豐富學(xué)生的信息來源

現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)有諸多優(yōu)點：具有寬廣的信息源(學(xué)習(xí)者可以獲得信息幫助他們認(rèn)識問題和找到解決問題的方法)、有許多我們感興趣的資料(學(xué)習(xí)者可以獲得需要的如遙感等其他類型的數(shù)據(jù))、有在線儀器與計算工具(在線的儀器有顯微鏡、遙感器等，一些網(wǎng)上的建模、模擬等工具可以幫助學(xué)習(xí)者

用新的方式分析和檢測在線數(shù)據(jù))、有發(fā)布工具和合作工具(學(xué)習(xí)者可以將自己的學(xué)習(xí)心得體會在網(wǎng)上發(fā)布和交流)，但對于學(xué)生而言，網(wǎng)絡(luò)的運用也存在一些困難：如在定位和利用信息方面存在困難；在瀏覽時變得茫然和迷惑；他們在網(wǎng)上發(fā)布的信息常常沒有得到恰當(dāng)?shù)脑u價；很難很好地使用網(wǎng)絡(luò)工具而是代之以一些基本的操作，工具是一把雙刃劍，要充分發(fā)揮信息技術(shù)的正向功能，在放手讓學(xué)生操作的過程中也要很好地引導(dǎo)好。

3，利用信息技術(shù)幫助學(xué)生運用知識

信息技術(shù)是一種工具，運用好它也是一種能力，以往的教學(xué)過程中，學(xué)生除了以觀眾的身份觀摩教師的教學(xué)過程之外，很少能親身體驗信息技術(shù)給自身的學(xué)習(xí)帶來的幫助，一方面計算機強大的工具功能，另一方面是網(wǎng)絡(luò)的普及，使得學(xué)生能在物理課堂中借助于計算機去解釋、反思、運用他們所學(xué)的一些知識，比如從知識看可以分為陳述性的知識、程序性的知識與元認(rèn)知知識，計算機程序，如Inspiration、Kidspiradon和Pic Map等軟件就可以幫助學(xué)生形成一種鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的概念圖，概念圖有助于學(xué)生學(xué)習(xí)陳述性的知識，而運用這些計算機程序本身就是程序性知識的學(xué)習(xí)過程，通過對概念圖的建構(gòu)，最后達到對概念學(xué)習(xí)過程的再認(rèn)識，

比如在高三復(fù)習(xí)階段，學(xué)生利用Inspiration制作的關(guān)于萬有引力的概念圖，可以看出萬有引力的演變過程及萬有引力在中學(xué)階段的具體應(yīng)用，由此也反映出信息技術(shù)在學(xué)習(xí)中的輔助功能，也由此可以看出學(xué)生對于這部分概念理解的深刻程度。

4，利用信息技術(shù)幫助創(chuàng)建學(xué)習(xí)團體

遠(yuǎn)程通訊，包括電子郵件、在線討論和聊天室等，使學(xué)生進入一個更廣闊的、遍及世界的大社區(qū)，學(xué)生能利用電子郵件和別的學(xué)校、科研團體的成員進行交流，在線討論讓學(xué)生能夠連續(xù)地進行交互式提問和回應(yīng)：一個學(xué)生提交一個問題，然后幾個學(xué)生或者相關(guān)學(xué)者可能給予回答，有時還能生成新的問題，這種技術(shù)的一個好處是響應(yīng)的速度快、范圍廣，另—個好處是學(xué)會了交往與合作，

誠然，信息技術(shù)是現(xiàn)代教學(xué)過程中不可回避的、甚至是一項依賴性的工具，但最關(guān)鍵的是我們要有正確的動機和導(dǎo)向：工具不能取代我們根本的目標(biāo)，我們的教育教學(xué)是一個培養(yǎng)全面發(fā)展的人的過程，最終是要將學(xué)生培養(yǎng)成為具有必備的科學(xué)素養(yǎng)、有繼續(xù)學(xué)習(xí)愿望和學(xué)習(xí)能力的合格公民，因此，在運用信息技術(shù)的過程中，我們更需要少一點功利性多一點理性；少一點技術(shù)的炫耀多一點技術(shù)的實用；少一點技術(shù)的獨占多一點信息與技術(shù)的交流與共享。