構(gòu)建學(xué)習(xí)力:信息技術(shù)與物理課程整合的目標(biāo)旨趣

　　以多媒體和互聯(lián)網(wǎng)為代表的當(dāng)代信息技術(shù)，推動著學(xué)習(xí)從內(nèi)容到形式的一系列根本性變革，“學(xué)會學(xué)習(xí)”已成為當(dāng)今人類生存的基本需求。信息化時代的物理教育活動中，學(xué)生的學(xué)習(xí)迫切需要從獲取知識向?qū)W會學(xué)習(xí)發(fā)展，這已經(jīng)成為教育的關(guān)注焦點(diǎn)，也是信息技術(shù)與物理課程整合的最終訴求。
　　一、學(xué)習(xí)力與構(gòu)建學(xué)習(xí)力的基本內(nèi)涵
　　學(xué)習(xí)力是“學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的動力、能力、毅力和創(chuàng)造力”[1]。這些構(gòu)成要素中，學(xué)習(xí)的動力來源于學(xué)習(xí)目標(biāo)、興趣、動機(jī)等，著重解決為什么學(xué)習(xí)的問題；學(xué)習(xí)的能力主要是學(xué)習(xí)的方法、策略，是學(xué)習(xí)是否具有成效的關(guān)鍵，解決能夠?qū)W習(xí)的問題；學(xué)習(xí)的毅力主要是指行為強(qiáng)度和持久性問題，解決持續(xù)學(xué)習(xí)的問題；學(xué)習(xí)的創(chuàng)造力是學(xué)習(xí)力的最高境界，學(xué)習(xí)的最終目的是為了把所學(xué)到的知識作為自己去創(chuàng)造、去發(fā)現(xiàn)的工具，主要解決創(chuàng)新學(xué)習(xí)的問題。四個要素相互依賴，相互促進(jìn)，決定著學(xué)生學(xué)習(xí)力的水平。
　　“構(gòu)建學(xué)習(xí)力就是要使年青一代變成更好的學(xué)習(xí)者，發(fā)展他們的可遷移的學(xué)習(xí)力，為終身學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備”[2]。它既要關(guān)注學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動機(jī)、學(xué)習(xí)過程與行為變化等方面，又要引導(dǎo)學(xué)習(xí)者樂于學(xué)習(xí)、善于學(xué)習(xí)，具有預(yù)見性和創(chuàng)造力。構(gòu)建學(xué)習(xí)力的過程可以理解成是“為學(xué)習(xí)者的終身有效學(xué)習(xí)提供能量的過程”。在這一過程中，一方面要充分依賴已有的學(xué)習(xí)環(huán)境和課程資源，另一方面要開拓面向未來的學(xué)習(xí)環(huán)境和新資源，以激活學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)潛能，發(fā)展學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)心智。
　　二、信息技術(shù)與物理課程整合對提升學(xué)習(xí)力的意義
　　學(xué)習(xí)的本質(zhì)在于提升學(xué)習(xí)力。信息技術(shù)具有資源海量化、形式多樣化、活動交互性、學(xué)習(xí)主動性等特點(diǎn)，而作為人類文化的重要組成部分的物理學(xué)，對學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)發(fā)展所起的作用無可替代，將信息技術(shù)與物理課程整合對構(gòu)建學(xué)習(xí)力有著重要意義。
　　1.促進(jìn)學(xué)習(xí)活動
　　“學(xué)習(xí)力在學(xué)習(xí)活動中生成與發(fā)展”[3]。人類的學(xué)習(xí)從接受新知識、新信息開始，并對外來的知識信息（刺激）進(jìn)行加工、處理，調(diào)整與改造自己（更新觀念和行為），形成新策略和新經(jīng)驗(yàn)，最后有效解決問題（創(chuàng)新活動）。閱讀、思考、提問、交流、體驗(yàn)、探究、實(shí)踐等多種學(xué)習(xí)活動構(gòu)成了學(xué)習(xí)力生成與展示的結(jié)合點(diǎn)。信息技術(shù)環(huán)境下，學(xué)生能充分利用人機(jī)交互性，拓展學(xué)習(xí)自由度；也能通過資料查詢、合作學(xué)習(xí)、探究發(fā)現(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)發(fā)布等開展“小課題”活動，進(jìn)一步培養(yǎng)創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力。
　　2.豐富中介工具
　　信息技術(shù)全面應(yīng)用于物理課程教學(xué)中，作為學(xué)習(xí)者與學(xué)習(xí)環(huán)境互動的中介工具，在學(xué)習(xí)力提升中主要發(fā)揮四種功能：學(xué)習(xí)監(jiān)控工具、媒體、信息處理工具和社群互動工具。作為學(xué)習(xí)監(jiān)控工具，能幫助師生對學(xué)習(xí)活動進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計、過程追蹤和評價反思；作為媒體，它承載和傳播更前沿、更具時代性的教學(xué)信息；作為信息處理工具，它通過數(shù)據(jù)采集、存儲和處理為學(xué)生問題解決提供支撐；作為社群互動工具，它有助于學(xué)習(xí)者之間成果展示、信息反饋等。例如在探究學(xué)習(xí)中，學(xué)生面對問題時，可以使用《仿真物理實(shí)驗(yàn)室》等平臺，自己去實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)、總結(jié)規(guī)律；數(shù)字信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室（DIS）使傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)變得既真實(shí)又準(zhǔn)確，它簡化了數(shù)據(jù)采集、處理過程，拓寬了實(shí)驗(yàn)研究的范圍。
　　3.和諧人際關(guān)系
　　傳統(tǒng)物理課堂中，師生偏于單向的交流，過于刻板的程序極大地制約了學(xué)生思維的沖動、求知的欲望，束縛了學(xué)生學(xué)習(xí)力的提升。信息技術(shù)改變了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)方式和人際交流方式，使學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)成為有多種感官共同參與的學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)者及其助學(xué)者（包括教師、專家、支持服務(wù)者等）可共同構(gòu)成“學(xué)習(xí)社區(qū)”，他們彼此之間經(jīng)常進(jìn)行溝通、交流和協(xié)作，分享各種學(xué)習(xí)資源，共同完成一定的學(xué)習(xí)任務(wù)，成員之間形成了相互影響、相互促進(jìn)的和諧人際聯(lián)系。如在“電磁污染”小課題研究中，網(wǎng)站能將許多有志于拯救環(huán)境的學(xué)習(xí)者凝聚在一起，相互交流新的信息和獨(dú)特的創(chuàng)意，增強(qiáng)學(xué)習(xí)者的憂患意識，起到為未來培養(yǎng)環(huán)保主義者的作用。
　　4.提升綜合素養(yǎng)
　　素養(yǎng)提升是構(gòu)建學(xué)習(xí)力的最終訴求。信息技術(shù)與物理課程整合要求學(xué)生學(xué)習(xí)的重心不再僅僅放在學(xué)會知識上，而是轉(zhuǎn)到學(xué)會學(xué)習(xí)、掌握方法和培養(yǎng)能力上，包括培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)。如信息技術(shù)廣泛應(yīng)用于物理探究學(xué)習(xí)過程中，它能與發(fā)現(xiàn)問題、協(xié)作探究、成果展示、探究評價等各教學(xué)環(huán)節(jié)相融合。既有利于學(xué)生主體性的充分發(fā)揮，使學(xué)生通過利用各種學(xué)習(xí)資源，去主動建構(gòu)知識；又能產(chǎn)生聚集效應(yīng)，讓學(xué)生不僅學(xué)會探究的方法，而且掌握獲得知識的工具，提高“如何學(xué)”的能力，更好地完成課程學(xué)習(xí)目標(biāo)。
　　三、信息技術(shù)環(huán)境下構(gòu)建學(xué)習(xí)力的實(shí)踐與反思
　　學(xué)科課程學(xué)習(xí)是構(gòu)建和發(fā)展學(xué)生學(xué)習(xí)力的重要陣地?！傲Α笔且粋€物理學(xué)的概念，其作用效果一是改變物體的形狀，二是改變物體運(yùn)動的狀態(tài)。將此遷移到對學(xué)習(xí)力構(gòu)建的認(rèn)識中，通過物理課程學(xué)習(xí)后發(fā)展的“力”要能夠?qū)W(xué)生的思維與行為起推動作用，即出現(xiàn)思維的變化（形狀的改變）和行為的變化（運(yùn)動狀態(tài)的改變）。信息技術(shù)環(huán)境下通過學(xué)習(xí)活動建構(gòu)和提升學(xué)習(xí)力的策略有以下幾點(diǎn)。
　　1.以整合引領(lǐng)思維轉(zhuǎn)化
　　中學(xué)生的思維方式正在形成之中，信息技術(shù)與課程的整合能使他們的思維方式發(fā)生巨大變化：變封閉性思維方式為開放性思維方式；變單一性思維方式為多元性思維方式；變單向性思維方式為交互性思維方式；變靜態(tài)性思維方式為動態(tài)性思維方式；變現(xiàn)實(shí)性思維方式為虛擬性思維方式……物理教學(xué)活動中，教師必須站在更高的觀察點(diǎn)上，立體化、理性化、綜合化地審視思維對象，引導(dǎo)學(xué)生建立正確的數(shù)字化學(xué)習(xí)的思維方式，這對學(xué)生的一生都有很重要的作用。
　?。?）以動態(tài)展示突破靜態(tài)思維的障礙
　　物理課程有較高的思維廣度、深度，信息技術(shù)可作為由形象思維到抽象思維過渡的載體，使思維“可視”，從而突破思維節(jié)點(diǎn)。以“自感現(xiàn)象”為例，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)難以確切反映電流和電壓變化的過程、不能顯示電流的方向，利用虛擬實(shí)驗(yàn)或數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)結(jié)合，則能有效克服上述缺憾，學(xué)生在此過程中就能建立起較完整的物理圖景，取得其他手段難以收到的效果。
　?。?）以豐富資源搭建思維擴(kuò)散的平臺
　　信息技術(shù)背景下，無論是學(xué)習(xí)內(nèi)容還是學(xué)習(xí)方法，都具有相當(dāng)?shù)拈_放性。海量的信息、充分的交互，無疑會拓展教材原有的范圍，教材僅僅成為學(xué)習(xí)物理的一個起點(diǎn)或落點(diǎn)，而信息技術(shù)則成為產(chǎn)生問題、誘發(fā)思維的工具。學(xué)生可以根據(jù)各種不同的學(xué)習(xí)需要，利用網(wǎng)絡(luò)所提供的與學(xué)科內(nèi)容相關(guān)的信息去獲取必要的知識，視野從教材轉(zhuǎn)向廣闊的社會現(xiàn)實(shí)。以“宇宙航行”為例，內(nèi)容涉及萬有引力理論的實(shí)踐成就——航天事業(yè)的發(fā)展，教學(xué)中不僅要讓學(xué)生理解人造衛(wèi)星的一些基本理論（三個宇宙速度、軌道半徑、運(yùn)行速度、運(yùn)轉(zhuǎn)周期等），還要滲透研究實(shí)際物理問題的方法，并讓學(xué)生對中國甚至世界航天事業(yè)發(fā)展的概況有所了解，從而認(rèn)識科學(xué)的偉大意義。
　?。?）以圖景模擬構(gòu)筑辯證思維的路標(biāo)
　　變化中不變以及在變化中求不變的思想是辯證思維在物理學(xué)中的重要體現(xiàn)。學(xué)生學(xué)習(xí)物理的困難之一在于各物理量之間的變化緊密相關(guān)，理解這種相關(guān)性是把握事物本質(zhì)的重要方法。如學(xué)習(xí)“共點(diǎn)力平衡”問題時，可創(chuàng)設(shè)情景：如圖1所示，小球與兩板間光滑，?琢+?茁>９０°。在B板固定、A板逆時針緩慢旋轉(zhuǎn)至水平時，A、B擋板對球的作用力將如何變化。應(yīng)用幾何畫板或其他教學(xué)軟件，展現(xiàn)動態(tài)圖景，學(xué)生就能體會物理變化中的幾何關(guān)系的不變性，在探索本質(zhì)、尋求真理的過程中逐步培養(yǎng)變化中求不變的意識，從而培養(yǎng)他們?nèi)婵磫栴}的基本素質(zhì)。
　?。?）以軟件工具體會虛擬思維
　　
　　以往人類的思維方式主要是以“求真”、“求知”的方式進(jìn)行，追求“是什么”是其主要特點(diǎn)。隨著數(shù)字化時代的到來，虛擬實(shí)踐也逐漸進(jìn)入物理課堂，學(xué)生的思維方式介入了虛擬性的思維方式。虛擬思維可狹義理解為人以數(shù)字化和虛擬實(shí)在技術(shù)為手段，在虛擬時空中把握對象的思維方式。虛擬思維借助數(shù)字化，在虛擬空間對事物進(jìn)行各種可能性與不可能性的再組合，其關(guān)鍵是“把知識如何運(yùn)用以數(shù)字化，在數(shù)字化空間內(nèi)展開如何運(yùn)用知識的各種可能性”[4]。如“白光的分解與合成實(shí)驗(yàn)”通常按圖2所示光路進(jìn)行，但各種色光通過兩棱鏡發(fā)生側(cè)移的程度不同，因此“經(jīng)兩棱鏡分解、合成后射出的光線應(yīng)為包含各種顏色的彩色光帶”[5]。利用虛擬實(shí)驗(yàn)，可在一定范圍內(nèi)自行調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)條件（入射角、折射率、兩棱鏡間距、傾角……），探討不同條件下紫光與紅光側(cè)移距離的差值，給真實(shí)實(shí)驗(yàn)以啟示。學(xué)生參與這樣的活動就是在思維，其主觀創(chuàng)造性也就得以充分施展。
　　2.以整合重塑學(xué)習(xí)行為
　　學(xué)習(xí)行為對學(xué)生的學(xué)習(xí)成效有著直接的影響，信息技術(shù)應(yīng)用于物理課程學(xué)習(xí)將帶來學(xué)生學(xué)習(xí)角色和學(xué)習(xí)行為的轉(zhuǎn)化與重塑。一方面，學(xué)習(xí)已不再單純是記憶的過程，學(xué)生在學(xué)習(xí)活動中將通過多種途徑來獲取和交換信息，利用多種方法整理、組織、分析和綜合信息，以收集到的信息為基礎(chǔ)進(jìn)行概括、得出結(jié)論，并運(yùn)用各種媒體與方式進(jìn)行交流，即突出學(xué)習(xí)過程中對信息的采集、加工和發(fā)布過程。另一方面，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中將由被動獲取知識的接受者轉(zhuǎn)變?yōu)樽灾鲗W(xué)習(xí)的探究者，真正發(fā)揮他們的主動性、創(chuàng)造性，他們將更多地在學(xué)習(xí)中自悟、自得。
　　教學(xué)實(shí)踐中，利用信息技術(shù)促進(jìn)學(xué)習(xí)行為轉(zhuǎn)化的模式有以下幾種。
　?。?）基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的主題探究
　　基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的主題探究包含的主要教學(xué)要素涉及網(wǎng)絡(luò)資源、自主學(xué)習(xí)者及學(xué)習(xí)伙伴。網(wǎng)絡(luò)以其豐富的資源，為物理探究提供了良好的平臺。學(xué)生通過“人機(jī)交互”，按事先規(guī)定的學(xué)習(xí)目標(biāo)自主完成學(xué)習(xí)任務(wù)。一些貼近生活且具有時代氣息的知識點(diǎn)如“超重和失重”、“電場中的導(dǎo)體”、“航行宇宙”等都可采用這一模式。這種學(xué)習(xí)模式非常重視學(xué)生的主動參與和內(nèi)心體驗(yàn)，重視知識的形成過程。但具有不太完備認(rèn)知結(jié)構(gòu)的學(xué)生將面臨如何從豐富的資源中尋找學(xué)習(xí)方向、如何對搜尋到的信息去偽存真、如何運(yùn)用虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)、如何獲得協(xié)作指導(dǎo)等問題。因而，實(shí)踐中在構(gòu)建學(xué)習(xí)資源方面，應(yīng)重視對材料的選擇與整合；在策劃學(xué)習(xí)導(dǎo)航方面，既要為不同學(xué)習(xí)者提供多樣性的路徑，又要使路徑具有可組合性特點(diǎn)；在指導(dǎo)協(xié)作交流上，要充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)的交互功能，既對學(xué)生的學(xué)習(xí)行為適時監(jiān)測，又倡導(dǎo)學(xué)習(xí)者間的協(xié)作交流。
　?。?）基于軟件工具的課題研究
　　近年來，物理課程學(xué)習(xí)中的課題探究受到廣泛關(guān)注。由于實(shí)驗(yàn)條件的限制，學(xué)生的“探求”欲望往往不能得到很好的滿足。借助于軟件工具，創(chuàng)設(shè)虛擬仿真環(huán)境，可為學(xué)生探究和體驗(yàn)提供條件，學(xué)生能在動態(tài)情景中觀察現(xiàn)象、讀取數(shù)據(jù)、探索和發(fā)現(xiàn)研究對象之間的數(shù)量變化關(guān)系。幾何畫板、仿真物理實(shí)驗(yàn)室、DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)插件、虛擬儀器等均可作為“新的實(shí)驗(yàn)工具”，讓學(xué)生思考、學(xué)習(xí)、創(chuàng)造。需要強(qiáng)調(diào)的是：運(yùn)用“新的實(shí)驗(yàn)工具”的目的是讓學(xué)生“研”，學(xué)生的研究所得或許會超越老師的認(rèn)識，但限于他們的經(jīng)驗(yàn)、信息技術(shù)水平等，在課題選擇、工具選用等方面依然要加強(qiáng)指導(dǎo)，才能取得良好的教學(xué)效果。
　　以上，筆者僅概要論及了實(shí)踐中運(yùn)用信息技術(shù)促進(jìn)思維方式和學(xué)習(xí)行為變化兩個方面，實(shí)際上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止于此。但需要強(qiáng)調(diào)的是，在信息技術(shù)與物理課程整合的實(shí)踐中，還存在諸多問題。從學(xué)生思維角度看，一是過分偏重素材資源，課堂信息超量，無效信息擠占了學(xué)生探索、分析、思考的時間，抑制了學(xué)生思維；二是過分追求表現(xiàn)形式，忽視物理學(xué)科特點(diǎn)，過于追求理性材料感性化、抽象問題具體化、畫面呈現(xiàn)動態(tài)化，這將弱化思維能力的培養(yǎng)。從學(xué)生學(xué)習(xí)行為角度，一是對學(xué)習(xí)者關(guān)注不夠，信息技術(shù)更多的是教師教的一種技術(shù)手段，而未能成為學(xué)生自主學(xué)習(xí)、主動探究、合作交流的工具；二是許多在信息技術(shù)環(huán)境下開展的探究學(xué)習(xí)過程變?yōu)閷W(xué)生對各種資料的拼接和堆砌過程，并由此帶來浮躁的學(xué)習(xí)態(tài)度和無深度的思維習(xí)慣，同時教師對學(xué)生的自我監(jiān)控能力的培養(yǎng)尚需進(jìn)一步加強(qiáng)。
　　構(gòu)建學(xué)習(xí)力是為了讓學(xué)生成為更好的學(xué)習(xí)者，具有面向?qū)W習(xí)者未來的功效。信息技術(shù)作為一個教學(xué)要素整合到物理教學(xué)中，正是為了促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)力。盡管國內(nèi)外對學(xué)習(xí)力的研究尚處于初步的探索階段，但作為提升學(xué)生學(xué)習(xí)力實(shí)施者的教師，在教學(xué)實(shí)踐中，如果能夠緊緊圍繞構(gòu)建學(xué)習(xí)力的視角運(yùn)用信息技術(shù)這一工具，無論是對信息技術(shù)與課程整合的深入，還是對改變自身的工作狀態(tài)、學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，都將大有裨益。
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　?。ㄘ?zé)任編輯郭振玲）