信息技術(shù)與中學物理教學整合

劉婕

摘 要：隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，它帶給社會以全新的挑戰(zhàn)，尤其是培養(yǎng)國家人才基地的學校及教師。面對新一輪的挑戰(zhàn)，教師不僅得按照信息社會之需培養(yǎng)學生的信息素養(yǎng)，而且更應(yīng)該在此基礎(chǔ)上對物理課程的教學方式及教學手段進行變革，讓教師在教學過程中，能夠便捷地使用信息化技術(shù)手段，來創(chuàng)設(shè)物理問題情境、模擬物理實驗、將抽象的知識具體化，以此激發(fā)學生學習物理的興趣以及調(diào)動他們學習物理的積極性。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù) 中學物理 學科整合

中圖分類號：G632 ? ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1674-2117（2014）22-00-03

多媒體輔助教學已經(jīng)深入到了各科的教學之中，將信息技術(shù)與學科內(nèi)容整合也是計算機輔助教學的一種新的形式，能達到教育信息化的目的，實現(xiàn)信息與課程的有機結(jié)合。因此教學在教學過程中，應(yīng)該注重其他學科與信息技術(shù)課程的有機結(jié)合。積極利用現(xiàn)代信息技術(shù)來輔助各個學科的教學，應(yīng)將信息技術(shù)手段充分應(yīng)用起來。初中的物理學科是一門與信息技術(shù)聯(lián)系比較緊密的學科，像物體受力的立體模擬、物理現(xiàn)象的模型構(gòu)建等，利用信息技術(shù)可以為教師提供理想的教學環(huán)境，為推動素質(zhì)教育注入新的教學形式。因此作為一位初中物理教師，有必要對信息技術(shù)與物理學科內(nèi)容之間整合的有關(guān)方面和手段有一個全面的認識，將信息技術(shù)充分融入到物理學科的教學中去。信息技術(shù)是指信息的獲取、整理、加工、存儲、傳遞和利用過程中采用的技術(shù)方法，現(xiàn)代信息技術(shù)以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，充分整合了數(shù)字信息技術(shù)、傳播技術(shù)和通信技術(shù)，構(gòu)成一種對信息進行編輯、處理、整合以及多種信息形式的綜合性應(yīng)用技術(shù)。現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展趨勢趨向于智能化、多媒體化、網(wǎng)絡(luò)化、多元化和虛擬化。計算機從剛開始以解決復雜計算為主，到現(xiàn)在交互式的信息交流方式、形象生動的多媒體圖像、視頻、動畫、聲音以及通過網(wǎng)絡(luò)資源實現(xiàn)信息共享等多種形式，已經(jīng)開始受到教育界的廣泛關(guān)注。

1 傳統(tǒng)教學模式的弊端日漸顯露，面臨著全新挑戰(zhàn)

傳統(tǒng)的物理教學手段下教師以教科書為主，而教科書是教學的主要依據(jù)，也是主要的教學手段。教學手段是教學過程中師生相互傳遞信息的工具、媒體或設(shè)備，或者說，教學手段是完成教學任務(wù)的工具。在物理教學中，能否充分發(fā)揮教材的作用，是保證教學質(zhì)量的重要因素，在強調(diào)教師應(yīng)當認真地鉆研教科書的同時，有目的地指導學生學習教課書內(nèi)容，培養(yǎng)學生的自學能力。然后再進行板書，板書又是傳統(tǒng)教育的主要工具，教師在黑板上書寫教學的主要內(nèi)容，包括了課程提綱、物理概念、公式以及公式的推導內(nèi)容和例題的講解。需要圖像時候則進行板畫，板畫的主要是教師在教學過程中對物理現(xiàn)象進行平面分析。例如，對物體的受力分析等，有助于幫助學生直觀地理解教學內(nèi)容，補充學生的想象內(nèi)容，讓學生一目了然，更好地掌握和理解物理知識。如果板畫難以表達，則采用示教板，示教板是一種輔助教學工具，包括了靜物示教板如物理模型和實驗示教板，如天平、測力計等物理實驗裝置。另外還有磁性示教板，它是具有磁性吸力的教學用板，能吸附帶鐵磁材料的文字、圖形、模型等，使用簡便、靈活、清潔。或者選擇掛圖，這是教師為適應(yīng)教學需要而制作的一種圖表，它可以畫出儀器、設(shè)備的外形和內(nèi)部構(gòu)造，幫助學生了解儀器在運轉(zhuǎn)過程中的細微表現(xiàn)，表現(xiàn)出運動的全過程，掛圖一般尺寸較大，方便全班學生觀看。最后再選擇物理模型，這是物理教學中常常會有體積較大的儀器，這些儀器不便移動，而通過模型可以讓學生系統(tǒng)地認識到這種儀器的構(gòu)造，便于學生掌握。另外像較小的儀器如游標卡尺等，不便于學生的觀察，也可以將其放大做成模型。

但是隨著科學技術(shù)的進步，現(xiàn)代信息技術(shù)為物理教學提供了智能、多樣化的教學資源，非線性的教學信息組織等全方位的技術(shù)支持，因此，給傳統(tǒng)的教育理念、教學思維、教學方法、教學環(huán)境、教學組織形式等帶來了深刻的影響。與此同時，建立在計算機之上的計算機多媒體輔助教學，為改善教學過程、教學目標，提高教學質(zhì)量和教學效率，優(yōu)化教學提供了新的途徑。另外，現(xiàn)代信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，也對教師的能力提出了更高的要求，即教師能否將信息技術(shù)與學科內(nèi)容充分地整合起來、能否應(yīng)用信息技術(shù)將課程內(nèi)容立體地體現(xiàn)出來。信息社會要求學生具備一定的信息素養(yǎng)，包括信息的分析、加工、創(chuàng)新、利用以及協(xié)作交流的能力。這對于傳統(tǒng)教學模式而言是一種全新的挑戰(zhàn)。

2 信息技術(shù)對物理教學的影響

2.1 先進的教學手段，化抽象為具體，提高學生學習的積極性

結(jié)合信息技術(shù)對圖像、文字、聲音、動畫以及視頻等多種信息形式的收集處理形式，通過各種形式媒體信息地有機結(jié)合，將教學內(nèi)容形象生動地表達出來，提高物理教學的興趣性，為學生們發(fā)現(xiàn)問題和解決問題創(chuàng)造良好的氛圍。結(jié)合信息技術(shù)對動畫視頻的編輯能力，通過各種處理技術(shù)將抽象、動態(tài)、枯燥的知識具體化、靜態(tài)化、形象化，能提高學生的學習自主性，引導學生們主動學習物理知識、探索物理問題。結(jié)合信息技術(shù)的互動式共同能力和廣泛的信息資源共享能力，通過第一時間搜集和整理教育信息，促進教學進程和安排的調(diào)整，為物理教學過程中教學資源的及時更新提供技術(shù)支持。結(jié)合信息技術(shù)智能處理信息，通過信息技術(shù)將教育內(nèi)容進行系統(tǒng)的優(yōu)化和處理，幫助學生們實現(xiàn)從初級到高級、從表面到深刻的認知新知識，促進學生學習效率的提高。通過信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)計算機技術(shù)的有機結(jié)合，有效使用網(wǎng)上的多種媒體信息資源來實現(xiàn)教學資源的多樣化，使得封閉的物理課堂向開放性轉(zhuǎn)變，有效提高了物理課堂的實效性。

物理學是建立在實驗之上的一門學科，它的教學過程也是以研究物理現(xiàn)象為主要內(nèi)容的，學生們通過理解、認識和把握物理現(xiàn)象，來實現(xiàn)對這一門學科的學習。但是中學物理課程的實驗條件往往存在有限性，學生在教材的書面知識上無法對實驗動態(tài)過程有很好的把握，從而影響物理課程的學習。并且計算機技術(shù)不僅可以再次或者重復地展現(xiàn)各種物理現(xiàn)象的過程，而且還結(jié)合各種手段的運用簡化各種復雜的問題，有效、有序地控制需要長期或瞬間完成的物理演化。學生在課堂上通過思考完成對物理現(xiàn)象的清晰感知，提高了對材料的敏感性，大大提高了學生們學習物理的積極性，提高了任課教師的教學效率，促進了學生的健康發(fā)展。比如，CAI課件的使用，選擇和應(yīng)用課件的質(zhì)量對教學效果的好壞有直接的影響。近幾年的教學中，我們試圖用一些常用的軟件操作系統(tǒng)，如Flash、3dmak、Photoshop和幾何畫板的想法，并提出了一些小班教學動畫制作軟件，在課堂教學應(yīng)用中收到了較好的教學效果。

2.2 利用多媒體技術(shù)創(chuàng)設(shè)物理問題情境，激發(fā)學生學習物理的積極性

高中物理教師經(jīng)常面臨這樣一個困惑：高三物理的復習課怎么上，效果比較好。運用信息技術(shù)和高三物理復習課相結(jié)合，可以為學生們的復習帶來更豐富的復習資料。筆者曾經(jīng)做過一個這樣的嘗試，把在網(wǎng)絡(luò)上尋找到的一些有關(guān)高三物理復習的專題視頻或知識點歸納在課堂上通過視頻的方式展示給同學，在教材之外的知識反而能更加吸引學生們學習的興趣。所謂“內(nèi)驅(qū)力”是學生們了解事情的內(nèi)在動力，主要表現(xiàn)有探索的欲望、成功的欲望和溝通的欲望等。因此，激發(fā)學生們的學習驅(qū)動力，可以有效幫助學生提高學習熱情，從而提高教師的教學質(zhì)量。教師可以結(jié)合多媒體技術(shù)在教學中要探索的問題創(chuàng)設(shè)相應(yīng)的教學情境，使教學手段和教學內(nèi)容更加多樣化、具體化，從而讓學生們在放松、歡快的氣氛中學習，這樣枯燥的知識也變得有趣，學習的積極性也就提高了。比如，在講授“平拋運動”這一部分知識時，任課教師可以借助多媒體課件給學生們創(chuàng)設(shè)一個相關(guān)情境：一個獵人在水平的方向瞄準遠處的鳥，同學們思考一下：槍聲響的時候鳥也飛離，那么鳥能逃過這一劫難嗎？這樣一個問題的提出，立馬就把學生們的積極性調(diào)動起來了，同學們眾說紛紜，紛紛議論起來，課堂氣氛一下來也活躍起來了。多數(shù)同學都認為獵人打不到這只鳥，鳥應(yīng)該會在子彈的下方逃離了，還有的同學認為鳥會在子彈的上方飛過去。這時任課教師可以在多媒體上演示整個獵人打鳥的過程視頻，結(jié)果子彈正打中鳥。這時學生們就更好奇了，對將要講解的內(nèi)容產(chǎn)生了很大的興趣。這樣，教師一邊給學生解釋子彈能打中鳥的原因，一邊講解教材內(nèi)容，學生就可以全神貫注地上完整節(jié)課了。

2.3 積極調(diào)動學生主體進行自主探究性學習

教師應(yīng)該嚴格按照教學大綱對教學目標和教學內(nèi)容所做的規(guī)定，來合理安排高中復習課的教學內(nèi)容。比如，我在復習“圓周運動與萬有引力定律”這一部分內(nèi)容的時候，就提前給學生留了通過上網(wǎng)來搜集相關(guān)資料計算地球質(zhì)量的課題。

研究的課題選定后，教師引導學生們自由討論或者分組討論。學生們在討論的過程中，教師也應(yīng)該旁聽，發(fā)現(xiàn)學生們的不同想法和創(chuàng)意，并給予他們及時的指導。比如，在計算地球質(zhì)量的這個課題選定后，學生們通過討論，有的小組認為只要掌握了月球到地球的距離以及月球的公轉(zhuǎn)周期就可以計算出地球的質(zhì)量;有的小組認為只要掌握了神舟五號飛船飛行的高度、周期以及地球的半徑就能計算出地球的質(zhì)量;還有的小組認為只要掌握了同步衛(wèi)星軌道的半徑就可以相應(yīng)地計算出地球的質(zhì)量。同學們集思廣益，想出了很多可以計算地球質(zhì)量的方法。在同學們充分運用所學過的知識和自己想象力的基礎(chǔ)上，他們想出了很多甚至教師都不能想出的有關(guān)計算地球質(zhì)量的方法。通過學生們自主搜集資料和分組討論，每個認真參與的學生都對圓周運動的相關(guān)知識有了更深入的了解和認識，不同層次的學生也在自己基礎(chǔ)上有了更好的提高?；A(chǔ)好的同學，可以多想出幾種方法;而基礎(chǔ)差的同學甚至能想出更多的方法，兩部分同學互相學習，共同進步。當各個小組確定了自己的演技方案后，他們就會為了實現(xiàn)自己的計算方法而做進一步的努力。教師引導小組的學生進行分工，有同學負責搜集相關(guān)數(shù)據(jù)，有的同學負責處理數(shù)據(jù)，還有的同學負責按照計算方法計算最后的數(shù)據(jù)，得出地球的質(zhì)量。在這個課題的進行中，不僅鍛煉了學生們搜集信息的能力，而且也增強了學生們的合作意識。當每個小組按照自己確定的研究方案計算出地球質(zhì)量的相關(guān)數(shù)據(jù)后，教師請每個小組出一個代表給其余的同學介紹自己組的方案和相關(guān)數(shù)據(jù)，并和其他組別展開討論。這個交流成果的過程，可以充分鍛煉學生們的語言表達能力和溝通能力。而且同學們通過傾聽其他組別的研究方案，也有利于自身知識面的擴展和思維的開拓，促進學生對相關(guān)知識有更深入的了解和認識。

2.4 對物理實驗?zāi)M，能降低學生對所學知識的理解難度，把抽象知識變得具體化

基于物理這門學科的特征，在教學內(nèi)容中經(jīng)常有一些抽象的知識點，這些知識點只有通過分析、歸納、推理等方式才能得出相應(yīng)的結(jié)論。學生們大多只能通過想象力來把一些抽象的知識點在腦海里變的具體化，這就提高了學生們學習的難度。比如，在講授磁場的相關(guān)知識時就是這樣的情況。磁體周圍的磁場是抽象的，學生們看不見也摸不著，只能靠想象力來學習，這無形中就加大了學習的難度。而物理教師借助計算機就可以把磁體的磁場模擬出來，學生們通過屏幕的觀察就可以把有關(guān)磁場的知識具體化了。需要注意的是，這種對物理現(xiàn)象的模擬不應(yīng)該是隨意的，而是越接近于物理現(xiàn)象的本來面目，越能清晰地說明問題。計算機作為輔助教學手段在物理課程上最大的使用就是對實驗的模擬。通過計算機來模擬實驗過程，可以更形象生動、準確地演示整個物理實驗的過程，并且教師可以隨時中斷或者重復某一實驗步驟。比如，在講授編制的金屬發(fā)光這一實驗的時候，計算機模擬實驗的同時可以在屏幕上配上相關(guān)的講解文字，這樣學生們就能更清晰地了解實驗的每一個步驟，從而有效地提高了課堂的教學實效性。

信息技術(shù)可以有效地模擬出物理實驗的過程，實現(xiàn)靜態(tài)的物理現(xiàn)象過程動態(tài)的分析，幫助學生了解該現(xiàn)象在形成過程中的動態(tài)變化，幫助學生理解實驗。例如，利用多媒體技術(shù)演示“凸透鏡成像規(guī)律”這一物理實驗，學生們就可以非常清楚地觀察到，當物距持續(xù)變化時，像距及像的大小動態(tài)變化的整個過程。學生們通過對動態(tài)過程的直觀觀察，加深對這一部分內(nèi)容的理解和記憶。又比如，在講授“平拋運動演示”這一部分內(nèi)容時，教師利用信息技術(shù)來演示豎直方向和平拋運動的自由落體運動和水平方向的勻速直線運動，并在學生們難理解的地方隨時暫停做進一步的講解，這樣學生就容易掌握。所謂的平拋運動就是水平運動和自由落體運動的整合。初中物理中涉及微觀的知識有分子的運動、擴散現(xiàn)象、晶體與非晶體結(jié)構(gòu)差異以及導體比絕緣體更容易導電、粒子散射等問題，都是比較抽象的微觀領(lǐng)域。由于學校實驗的有限性，這一類實驗很難在學生們的實驗課堂上通過實物展現(xiàn)出來，學生們大多只能通過書本上的文字和教師的講解來了解、記憶。而信息技術(shù)和中學物理的有機結(jié)合，就可以幫助教師通過多媒體形式完成對微觀領(lǐng)域?qū)嶒灛F(xiàn)象的演示，以便學生們的了解和學習。比如，在講粒子的散射實驗時，這個實驗無法在實驗室中進行，教師就可以運用多媒體的視頻軟件模擬這一實驗，從而幫助學生們更直觀、形象地了解原子核的微觀結(jié)構(gòu)。

2.5 信息技術(shù)的整合可以幫助學生快速地處理實驗數(shù)據(jù)

在實際的初中物理教學中，會有很多復雜的物理量需要計算，例如，在計算能量守恒定律的試驗中，除了能力的計算外，還有加速度、速度等中間量，這些量的計算都耗費了大量的教學時間，而信息技術(shù)可以在實驗過程中，全程地顯示出這些物理量，大大節(jié)省了課上時間。在測量電阻、電動勢等試驗中，教師也可以利用多種信息技術(shù)軟件如Excel等，將實驗數(shù)據(jù)直接輸入進去，加工制成表格，可以大大減少不必要的實驗誤差?；ヂ?lián)網(wǎng)上存儲了大量的信息資源，是世界上最大的數(shù)據(jù)庫。隨著互聯(lián)網(wǎng)的迅速普及以及校園網(wǎng)的大量建立，網(wǎng)絡(luò)教育信息也越來越得到教師和學生們的重視和廣泛運用。信息技術(shù)在校園教學中的廣泛運用，為改革教學方式和教學模式以及學生們的學習方法提供了更多的可能，為提升學生們的信息素養(yǎng)以及探索、創(chuàng)新能力提供了重要的資源和工具。中學物理教學對學生能力的培養(yǎng)是一項漫長的過程，僅靠課堂教學是遠遠不夠的，需要我們從多種教學渠道、教學形式來代替以往的封閉式教學，構(gòu)建一個完整、開放的教學空間，通過各種教學方式和教學內(nèi)容的創(chuàng)新，能讓初中的物理教學更好地為學生的發(fā)展服務(wù)。

（北京中醫(yī)學院附中，北京 100013）

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