信息技術(shù)與物理課程的整合

楊玉林

通過對信息技術(shù)和物理整合的理論分析，論述信息技術(shù)與物理課程整合的優(yōu)勢。

“信息技術(shù)與課程整合”是我國面向21世紀(jì)基礎(chǔ)教育教學(xué)改革的新視點(diǎn)，是與傳統(tǒng)的學(xué)科教學(xué)有著密切的聯(lián)系和繼承性，又具有一定相對獨(dú)立特點(diǎn)的教學(xué)類型。信息技術(shù)與物理課程的整合已由開始時的在優(yōu)質(zhì)課、示范課向課堂教學(xué)邁進(jìn)，它對課程理念、課程內(nèi)容、課程實(shí)施以及課程資源都產(chǎn)生深刻的影響。

信息技術(shù)與課程整合的定義

1998年，全國中小學(xué)計算機(jī)教育研究中心首次在國內(nèi)推廣“整合”的理念；2000年10月，在全國中小學(xué)信息技術(shù)教育工作會議上，第一次從官方角度提出信息技術(shù)與課程整合的概念。黃榮懷在2002年提出，所謂課程整合，就是要把各種技術(shù)手段完美、恰當(dāng)?shù)厝诤系秸n程中——就像在教學(xué)中使用黑板和粉筆一樣自然、流暢。要達(dá)到“課程整合”的目標(biāo)，教師不僅要熟練掌握技術(shù)手段，更重要的是要深刻了解教育的本質(zhì)，了解本學(xué)科教學(xué)的根本目的，了解教學(xué)中的難點(diǎn)所在，了解傳統(tǒng)教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)和局限性，結(jié)合技術(shù)所提供的能力更好地進(jìn)行教學(xué)活動。

信息技術(shù)與課程整合的理論基礎(chǔ)

耗散結(jié)構(gòu)理論比利時當(dāng)代物理學(xué)家和化學(xué)家普里高津和以他為首的布魯塞爾學(xué)派，在20世紀(jì)60年開始研究耗散結(jié)構(gòu)問題。他們注意到，就是在無生命界也存在一些自發(fā)的宏觀有序現(xiàn)象。普里高津認(rèn)為，只有在非平衡系統(tǒng)中，在與外界有著物質(zhì)與能量的交換的情況下，系統(tǒng)內(nèi)各要素存在復(fù)雜的非線性相干效應(yīng)時才可能產(chǎn)生自組織現(xiàn)象，并且把這種條件下生成的自組織有序態(tài)稱之為耗散結(jié)構(gòu)。

耗散結(jié)構(gòu)是在遠(yuǎn)離平衡區(qū)的非線性系統(tǒng)中所產(chǎn)生的一種穩(wěn)定化的自組織結(jié)構(gòu)。在一個非平衡系統(tǒng)內(nèi)有許多變化著的因素，它們相互聯(lián)系、相互制約，并決定著系統(tǒng)的可能狀態(tài)和可能的演變方向。所謂耗散，指系統(tǒng)與外界有能量的交換；而結(jié)構(gòu)則說明并非混沌一片，而是在時間與空間上相對有序。

耗散結(jié)構(gòu)的基本條件一個典型的耗散結(jié)構(gòu)的形成與維持需要具備以下基本條件。1）系統(tǒng)是開放系統(tǒng)。孤立系統(tǒng)和封閉系統(tǒng)都不可能產(chǎn)生耗散結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)要成為一個活的有序系統(tǒng)必須與外界有不斷的物質(zhì)、能量和信息的交換。開放系統(tǒng)的外界輸入必須達(dá)到一定的閾值。系統(tǒng)出現(xiàn)耗散結(jié)構(gòu)不是有與外界交換即可，當(dāng)這種交換達(dá)到一定的閾值，系統(tǒng)才能向耗散結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換。2）系統(tǒng)必須是遠(yuǎn)離平衡態(tài)。在平衡區(qū)或近平衡區(qū)都不可能從一種有序走向另一更為高級的有序。系統(tǒng)是否遠(yuǎn)離平衡態(tài)的方法是研究系統(tǒng)內(nèi)部各個組成部分是否均衡一致，體系的各部分之間差異越大，體系離開平衡態(tài)就越遠(yuǎn)。3）系統(tǒng)外界輸入平權(quán)化。系統(tǒng)外部輸入不能針對體系的特定部分。這是判斷是否自組織地達(dá)到耗散結(jié)構(gòu)的條件。體系是一個非線形系統(tǒng)。如果體系是一個線性系統(tǒng)，那它就排除了出現(xiàn)耗散結(jié)構(gòu)的可能性，只有非線性系統(tǒng)才能演化成為有序的耗散結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。

人們無法創(chuàng)造耗散結(jié)構(gòu)，耗散結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)完全是無預(yù)定的、自組織的；但是可以創(chuàng)造出現(xiàn)耗散結(jié)構(gòu)的條件，而一旦出現(xiàn)那些必要條件，耗散結(jié)構(gòu)出現(xiàn)則就是必然的了。

信息技術(shù)與物理課程整合的優(yōu)勢

信息技術(shù)為實(shí)現(xiàn)新的課程目標(biāo)提供了非常有力的工具，能有效克服傳統(tǒng)物理教學(xué)的弊端教師應(yīng)結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，因勢利導(dǎo)地幫助和指導(dǎo)學(xué)生了解從何處獲取以及如何有效地利用與課程相關(guān)的資源。這樣，教學(xué)內(nèi)容就更具時代氣息，新科技隨時可能進(jìn)入學(xué)生的視野；同時，也迫使教師拓展知識面，以更好地選擇教學(xué)內(nèi)容、設(shè)計教學(xué)過程。例如，結(jié)合“人造地球衛(wèi)星”的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生從網(wǎng)上獲得衛(wèi)星的歷史、衛(wèi)星家族、載人航天、宇宙探測器等大量信息。在這一全新的教學(xué)環(huán)境中，知識內(nèi)容呈現(xiàn)開放性，學(xué)生能選擇不同的內(nèi)容來構(gòu)建自己的知識結(jié)構(gòu)，以形成個體獨(dú)特的知識體系。

信息技術(shù)提供的大量資源有利于學(xué)生自主選擇學(xué)習(xí)方向、選擇意義建構(gòu)的情境在與教師和同學(xué)的協(xié)作交流下，進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)作，以達(dá)到建構(gòu)物理知識、提高學(xué)習(xí)能力的目的。例如，通過從“物態(tài)變化”到“全球氣候持續(xù)變暖”再到“水資源的持續(xù)利用”，從“熔化”到“熱管技術(shù)”“太空材料”再到“空調(diào)器”，從單純記憶“物態(tài)變化規(guī)律”拓展到與生活息息相關(guān)的各種知識的探索，能大大提高學(xué)生在信息時代的學(xué)習(xí)與研究能力。

信息技術(shù)與物理課程的整合，還可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力如在進(jìn)行電學(xué)實(shí)驗(yàn)時，教師通常會告訴學(xué)生，電流表的接線柱不能接錯，電壓表不能超過量程，電池組不能短路等。所以，為了安全起見，很多實(shí)驗(yàn)教師不允許學(xué)生自己操作，這就在無形中扼殺學(xué)生的創(chuàng)造性思維。而有些學(xué)生自主意識很強(qiáng)，常常會進(jìn)行一些“地下操作”，這又容易導(dǎo)致儀器的損壞。在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下進(jìn)行的虛擬電學(xué)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可根據(jù)自己的需要隨意組合實(shí)驗(yàn)器材，即使組裝的過程出現(xiàn)錯誤，虛擬實(shí)驗(yàn)也會告知學(xué)生此時的結(jié)果，從而加深學(xué)生對物理實(shí)驗(yàn)的探索興趣，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與物理學(xué)科的整合。

因此，通過信息技術(shù)的合理利用，不僅將物理知識與技能、過程與方法很好地結(jié)合在一起，同時也豐富學(xué)生的情感，改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，實(shí)現(xiàn)物理三維目標(biāo)的整合。

（作者單位：寧夏海原縣海原一中）