促進(jìn)探究

　　1999年，我承擔(dān)了第一個(gè)關(guān)于信息技術(shù)與物理課程整合的課題研究任務(wù)——“高中物理多媒體電子備課支持系統(tǒng)的研究”（中國教育學(xué)會(huì)物理教學(xué)專業(yè)委員會(huì)重點(diǎn)資助課題），2002年結(jié)題時(shí)，我完成了與高中物理人教版教材配套的多媒體素材庫的開發(fā)，獲得江蘇省多媒體素材庫建設(shè)資源評(píng)比一等獎(jiǎng)。2010年，以“高中物理整合研究系列化”為名稱的成果獲得首屆“江蘇省基礎(chǔ)教育教學(xué)成果”二等獎(jiǎng)，之后我又完成了蘇州市規(guī)劃立項(xiàng)課題“網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的自主學(xué)習(xí)的研究”，獲得蘇州市第五次教育科學(xué)成果一等獎(jiǎng)。
　　—— 江蘇省物理特級(jí)教師 韓建光
　　
　　整合研究中的三個(gè)階段
　　信息技術(shù)與物理課程整合伴隨我的教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)已經(jīng)有十多年了，回顧這個(gè)歷程，我的整合研究經(jīng)歷了以下三個(gè)階段。
　　輔助教學(xué)
　　通過多媒體將聲、像、圖、文等整合在一起形成 “課件”這種特殊的教學(xué)活動(dòng)載體，在縮放時(shí)空、模擬真實(shí)情境、增大知識(shí)容量、激發(fā)興趣等方面起到了傳統(tǒng)媒體無法比擬的作用。一時(shí)間，它成為課堂教學(xué)中的寵兒，各級(jí)各類公開課、評(píng)優(yōu)課中無處不見它的身影，似乎有了“課件”就是一堂好課。實(shí)際上，“課件”存在著技術(shù)上可擴(kuò)充性差、應(yīng)用上融合性差等弊端，教師傳授知識(shí)仍然是教學(xué)活動(dòng)的主線，并沒有從根本上改變學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)的狀況。
　　促進(jìn)探究
　　所謂“促進(jìn)探究”，就是把計(jì)算機(jī)作為學(xué)習(xí)活動(dòng)中的認(rèn)知工具，通過挖掘?qū)W習(xí)者思維深度實(shí)現(xiàn)非良構(gòu)知識(shí)的學(xué)習(xí)，它既可以掌握在教師手中，更多的時(shí)候需要掌握在學(xué)生的手中。中學(xué)物理的學(xué)習(xí)中，提倡智能型的軟件，在學(xué)生輸入條件后按照科學(xué)規(guī)律自動(dòng)生成正確的情境。就物理學(xué)科實(shí)現(xiàn)深層次探究性學(xué)習(xí)而言，“幾何畫板”、“仿真實(shí)驗(yàn)室”、 “DIS（數(shù)字信息系統(tǒng)）”等都是非常適合在教學(xué)中應(yīng)用的智能型軟件。
　　構(gòu)建信息化的學(xué)習(xí)環(huán)境
　　信息化的學(xué)習(xí)環(huán)境能夠?qū)崿F(xiàn)教師的教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)過程的實(shí)施、教學(xué)評(píng)價(jià)等功能，能夠記錄學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的思維軌跡，實(shí)現(xiàn)結(jié)果與過程相結(jié)合的評(píng)價(jià)，它是對(duì)傳統(tǒng)學(xué)習(xí)環(huán)境的一種系統(tǒng)更新。正如南京師范大學(xué)吳康寧教授所說：“構(gòu)建信息化學(xué)習(xí)環(huán)境，目的在于形成一種全新的教學(xué)時(shí)空，最大限度地總結(jié)學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)，最大限度地激發(fā)學(xué)生的興趣，最大限度地挖掘?qū)W生的潛能，最大限度地引發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造，最大限度地促使學(xué)生作為一個(gè)完整的人去完整地感知盡可能完整的世界?！?br/>　　
　　“促進(jìn)探究”整合活動(dòng)的三個(gè)關(guān)鍵
　　新的課程標(biāo)準(zhǔn)特別強(qiáng)調(diào)“科學(xué)探究”的重要性，“物理課程應(yīng)改變過分強(qiáng)調(diào)知識(shí)傳承的傾向，讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過程，學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法，培養(yǎng)學(xué)生的探索精神、實(shí)踐能力以及創(chuàng)新意識(shí)；鼓勵(lì)將信息技術(shù)滲透于物理教學(xué)之中”。開展基于“促進(jìn)探究”的整合活動(dòng)時(shí)，要特別注意以下幾點(diǎn)。
　　關(guān)注物理探究情境的科學(xué)性
　　具有科學(xué)性是探究情境最基本的要求，要改變“輔助教學(xué)”層次上“課件”過多關(guān)注視覺效果的觀念，關(guān)注學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中思維的深層次發(fā)展。只有這樣，信息技術(shù)與課程整合的研究才能真正與新課程的改革要求相適應(yīng)。其實(shí)，信息技術(shù)在培養(yǎng)學(xué)習(xí)者高水平思維上是有優(yōu)勢(shì)的，它可以讓探究情境成為學(xué)習(xí)者展開思維活動(dòng)的舞臺(tái)，一旦設(shè)計(jì)者確定了一種模型關(guān)系，智能軟件就可以在變化過程中始終保持這樣的關(guān)系，以內(nèi)在的不變性體現(xiàn)變化過程背后的規(guī)律。這種具有一定智能性表現(xiàn)的情境，正是實(shí)現(xiàn)探究性教學(xué)活動(dòng)的最佳選擇。
　　設(shè)置物理探究情境的可探性
　　設(shè)置物理探究情境進(jìn)行探索性學(xué)習(xí)時(shí)，要讓學(xué)生主動(dòng)探索，教師考慮更多的不是講什么，而是如何設(shè)計(jì)教學(xué)情境和如何組織學(xué)生探索交流。教師從簡(jiǎn)單的知識(shí)傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)活動(dòng)的設(shè)計(jì)者、學(xué)習(xí)情境的設(shè)計(jì)者、學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的導(dǎo)師和伙伴。學(xué)生在這一過程中會(huì)有各種問題和障礙，主動(dòng)探索的結(jié)果更多的時(shí)候或許是片面的甚至是錯(cuò)誤的，但教師不應(yīng)只看重學(xué)生探索的結(jié)果正確與否，更應(yīng)重視這一過程中學(xué)生表現(xiàn)的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和思維創(chuàng)造性。
　　能夠模擬科學(xué)探究的一般過程
　　探究情境的開發(fā)可以理解成具有學(xué)習(xí)功能特性的最小多媒體單元，它適合以師生交流為主的學(xué)習(xí)活動(dòng)，有利于教師有針對(duì)性地、靈活地運(yùn)用，從不同角度，用不同順序展示問題的內(nèi)在聯(lián)系。
　　
　　“促進(jìn)探究”的實(shí)踐與思考
　　創(chuàng)設(shè)真實(shí)物理情境
　　教學(xué)案例：探究點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)分布特點(diǎn)，可以在坐標(biāo)原點(diǎn)設(shè)置一個(gè)源點(diǎn)電荷，用藍(lán)色小球表示，電荷量設(shè)置為0.003C。另設(shè)置一個(gè)試探電荷，用綠球表示，電荷量設(shè)置為0.001C。實(shí)驗(yàn)環(huán)境設(shè)置為忽略電荷間的庫侖力，并用箭頭顯示庫侖力矢量，如圖1、2所示。當(dāng)用鼠標(biāo)拖動(dòng)試探電荷在源電荷附近移動(dòng)時(shí)，就可以看到庫侖力矢量動(dòng)態(tài)變化的過程。對(duì)比這些電荷的庫侖力矢量，就可以非常直觀、形象地了解電場(chǎng)的分布。
　　 圖1 圖2
　　教學(xué)反思：“仿真實(shí)驗(yàn)室”這類軟件，提供了與真實(shí)器件完全相同的虛擬實(shí)驗(yàn)儀器以及一些設(shè)置物理情境時(shí)常用的構(gòu)件，使用時(shí)構(gòu)建出的實(shí)驗(yàn)效果及問題情境非常逼真。更重要的是，可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要設(shè)置運(yùn)動(dòng)對(duì)象的相關(guān)參數(shù)，使課堂實(shí)驗(yàn)更加形象、精確。
　　模擬科學(xué)探究過程
　　教學(xué)案例：在探究自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，通過實(shí)驗(yàn)得到小球自由下落的高度和相應(yīng)的時(shí)間后，可以利用幾何畫板軟件處理相關(guān)數(shù)據(jù)，方法如下：
　?。?）預(yù)先構(gòu)造一個(gè)Y＝KXn的函數(shù)。
　?。?）輸入實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，如圖3所示，進(jìn)行描點(diǎn)。
　　（3）擬合曲線，當(dāng)K值取4.9、n值取2時(shí)，函數(shù)曲線與數(shù)據(jù)點(diǎn)擬合得最理想，如圖4所示。
　　圖3 圖4
　?。?）通過分析得出下落高度與所用時(shí)間的平方成正比的結(jié)論；由勻變速運(yùn)動(dòng)位移公式S=1/2at2得到K＝4.9=1/2a，所以a=9.8 m/s2 。
　　教學(xué)反思：促進(jìn)探究活動(dòng)類的軟件一般都具有強(qiáng)大的計(jì)算、繪圖功能，以數(shù)形結(jié)合的方式來處理所采集的數(shù)據(jù)，建立起物理模型中的數(shù)學(xué)規(guī)律。一般用函數(shù)圖像與所描繪的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行“擬合”的過程，本身就是一種科學(xué)探究規(guī)律的方式。這種“觀察實(shí)驗(yàn)、抽象思維、數(shù)學(xué)處理”三者有機(jī)結(jié)合的方法，是物理學(xué)探究的基本方法。
　　實(shí)現(xiàn)非線性教學(xué)
　　圖5
　　教學(xué)案例：伏安法測(cè)電阻。根據(jù)歐姆定律可知R＝U/I，只要測(cè)得電阻兩端的電壓U及流過電阻的電流強(qiáng)度I，就可以得到電阻的阻值。實(shí)際測(cè)量時(shí)，由于不可避免地存在電壓表內(nèi)阻的分流及電流表內(nèi)阻的分壓，因此需要根據(jù)測(cè)量電阻阻值的不同，適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)，以盡量減少電壓表內(nèi)阻的分流及電流表內(nèi)阻的分壓給測(cè)量帶來的系統(tǒng)誤差。根據(jù)分析，利用仿真實(shí)驗(yàn)室軟件設(shè)計(jì)四種電路組合，如圖5所示。
　　圍繞以上四個(gè)實(shí)驗(yàn)方案的探究，構(gòu)成了此次學(xué)習(xí)活動(dòng)的問題中心。在“如何根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)器材測(cè)量待測(cè)電阻的阻值”的問題解決之后，讓學(xué)生自由選擇參與學(xué)習(xí)活動(dòng)的切入口，在“自行設(shè)計(jì)方案”、“評(píng)估他人方案”、“總結(jié)一般規(guī)律”的程序引導(dǎo)下，達(dá)到實(shí)現(xiàn)相同的學(xué)習(xí)效果的目的，這是非線性教學(xué)設(shè)計(jì)方法的一次有益嘗試。
　　布置學(xué)習(xí)任務(wù)：網(wǎng)絡(luò)環(huán)境更便于提供必要的學(xué)習(xí)資源，所以我們采用網(wǎng)絡(luò)化課件的方式布置此次學(xué)習(xí)活動(dòng)的任務(wù)。尤其是四個(gè)實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)，采用“粉筆＋黑板”的方式進(jìn)行，不利于學(xué)生有效地展開探究活動(dòng)，也不利于不同方案的交流、評(píng)估。
　　展示、評(píng)估方案：這個(gè)環(huán)節(jié)是整個(gè)學(xué)習(xí)活動(dòng)的主體部分，通過學(xué)生間不同方案的交流，相互借鑒，相互促進(jìn)，最終達(dá)到共同理解、共享智慧的目標(biāo)。
　　總結(jié)規(guī)律：教師將學(xué)生的四個(gè)方案從適用條件、系統(tǒng)誤差分析等方面進(jìn)行總結(jié)，以表格對(duì)比的方式發(fā)布在網(wǎng)絡(luò)課件上。
　　活學(xué)、活用：首先，編制一組在線練習(xí)題，學(xué)生可以在線測(cè)試，提交后可以即時(shí)得到反饋信息，包括個(gè)體的應(yīng)答錯(cuò)誤信息、幫助信息、班級(jí)群體的應(yīng)答情況信息等。接著，提出一些實(shí)際的電路設(shè)計(jì)問題，讓學(xué)生根據(jù)所掌握的知識(shí)完成設(shè)計(jì)任務(wù)。
　　教學(xué)反思：非線性的教學(xué)設(shè)計(jì)打破了傳統(tǒng)教學(xué)設(shè)計(jì)中學(xué)習(xí)活動(dòng)單向的線性進(jìn)程，更適合于在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下完成。這因?yàn)榉蔷€性恰恰是網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的特性所在，也可以說，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為非線性的教學(xué)設(shè)計(jì)提供了可靠的技術(shù)保障。仿真實(shí)驗(yàn)室軟件是學(xué)習(xí)活動(dòng)展開的舞臺(tái)，我在電路設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，只是提供問題中涉及的基本元器件。學(xué)生可以通過鼠標(biāo)的簡(jiǎn)單操作完成自己的設(shè)計(jì)過程，可以更加直觀地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的探究活動(dòng)，并且可以方便、快捷地將自己的設(shè)計(jì)方案發(fā)布在網(wǎng)絡(luò)上，供其他同學(xué)評(píng)估、借鑒。教師在整個(gè)過程中的幫助、引導(dǎo)作用也是在與學(xué)生的共同活動(dòng)中完成的，可謂是“潤物細(xì)無聲”。
　?。ㄗ髡邌挝唬航K常熟市教育局）