淺談信息技術(shù)與物理探究教學(xué)的整合

鄧蓉

摘要：本文結(jié)合教學(xué)實例從“創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)探究”、“突破難點，促進探究”、“仿真模擬，輔助探究”、“處理數(shù)據(jù)，規(guī)律探究”、“開發(fā)資源，拓展探究”、“合理利用，有效整合”六個方面探討了信息技術(shù)與物理探究教學(xué)的整合問題。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù)；探究教學(xué)；整合

中國分類號：G633.7 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1003—614B（2012）8（S）—0064—2

《基礎(chǔ)教育課程改革綱要（試行）》中明確提出，“在教學(xué)過程中應(yīng)大力推進信息技術(shù)的普遍應(yīng)用，促進信息技術(shù)與學(xué)科課程的整合，逐步實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)方式、學(xué)生的學(xué)習(xí)方式、教師的教學(xué)方式和師生互動方式的變革”。信息技術(shù)與物理教學(xué)的有效整合是以信息技術(shù)為載體，以新課程理念和教育技術(shù)理論為指導(dǎo)，根據(jù)物理學(xué)科特點和教學(xué)規(guī)律而進行的學(xué)科教學(xué)變革。通過在物理學(xué)科教學(xué)中有效地應(yīng)用信息技術(shù)，可促進學(xué)生對科學(xué)概念、規(guī)律的建立、深化和應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的信息技術(shù)素養(yǎng)和科學(xué)探究能力。

整合信息技術(shù)輔助物理教學(xué)，并不是傳統(tǒng)意義上的僅用PowerPoint軟件將本可用粉筆板書就能表現(xiàn)的教學(xué)內(nèi)容生硬地編輯成幻燈片講稿，而是在教學(xué)過程中能恰到好處地將常規(guī)方法不易達到的目標(biāo)，運用計算機多媒體技術(shù)對視頻、圖片、網(wǎng)絡(luò)檢索等多種媒體信息的集成和再現(xiàn)功能，結(jié)合傳統(tǒng)媒體工具展示出來。本文主要探討在物理探究教學(xué)中如何充分發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢，使其與科學(xué)探究過程有效整合等問題。

1 創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)探究

“在科學(xué)探究性教學(xué)活動中，學(xué)生首先會注意可直接觀察的而且經(jīng)常能感知到的現(xiàn)象。然后經(jīng)歷提出問題、利用信息資源、設(shè)計可行的實驗方案、分析和處理原始數(shù)據(jù)、得出答案與解釋，并將這些解釋進行對照和交流的探究的具體過程?！币虼耍眯畔⒓夹g(shù)所具有的對圖、文、聲、像等多媒體信息的綜合處理能力，可實現(xiàn)有聲、可視、形象生動的表達效果，進而為物理探究教學(xué)創(chuàng)設(shè)有助于學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題的探究情境。激發(fā)學(xué)生的探究欲望。例如：在《超重與失重》這一節(jié)的學(xué)習(xí)中，可先通過展示相關(guān)精彩的圖片，讓學(xué)生知道生活中的超重與失重現(xiàn)象，初步認識有趣的失重現(xiàn)象；也可以播放人站在電梯中的體重計上時，電梯運行全過程中體重計示數(shù)變化的視頻，以便學(xué)生觀察、比較并讀數(shù)、記錄。學(xué)生通過觀察真實的實驗過程，從而容易產(chǎn)生學(xué)習(xí)的興趣和探究的欲望。

但值得注意的是，利用信息技術(shù)創(chuàng)設(shè)探究情境的過程中，教師應(yīng)注意引導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象，不能只停留在多媒體所呈現(xiàn)的信息表面，而應(yīng)挖掘現(xiàn)象的本質(zhì)，提出可探究的問題。

2 突破難點，促進探究

由于學(xué)生認知水平、思維水平有限，高中物理概念的抽象和過程的復(fù)雜性，造成學(xué)生的認知困難，形成教學(xué)難點。信息技術(shù)在突破難點方面有著重要作用?？梢岳眯畔⒓夹g(shù)直觀動態(tài)地展示某些復(fù)雜過程的變化，幫助學(xué)生把握物理過程的變化特點和規(guī)律。實現(xiàn)意義建構(gòu)，從而有效地突破教學(xué)難點。例如在進行《機械波的形成與傳播》教學(xué)時，由于實驗條件、教學(xué)空間的限制，若僅通過繩波的形成等演示實驗很難使學(xué)生理解“波由近及遠向前傳播，而各介質(zhì)質(zhì)點在平衡位置上下做往復(fù)運動”，通過波的形成過程的動態(tài)演示，可以幫助學(xué)生構(gòu)建形象的空間圖景，形成正確的認知結(jié)構(gòu)，促進學(xué)生對機械波傳播過程與特點等知識的探究學(xué)習(xí)。但值得注意的是，在利用信息技術(shù)突破難點的過程中，教師應(yīng)注意引導(dǎo)學(xué)生分析和探究波形成過程，傳統(tǒng)講授法的必要性也不可忽視。

3 仿真模擬，輔助探究

仿真實驗是用計算機軟件模擬物理過程，不同于一般的教學(xué)課件。仿真實驗包含了一般實驗的特點和主要過程，甚至可以做真實實驗無法做到的實驗。在物理探究教學(xué)過程中，仿真實驗是通過模擬手段，特別是信息技術(shù)手段，再現(xiàn)真實世界的某些方面，并通過實際操作而學(xué)習(xí)的方式，使學(xué)生能看清楚快速運動情況下物體的運動情況或看到很大范圍或很微小的運動情況。

在進行實驗探究之前，可讓學(xué)生借助幾何畫板或仿真物理實驗室等仿真模擬平臺，在微機上模擬各種實驗情形，對物理現(xiàn)象或過程的規(guī)律形成初步的認識，這就減少了實際實驗探究的盲目性增加了探究的針對性。利用信息技術(shù)的仿真模擬功能，對實驗探究可以起到導(dǎo)向輔助作用，提高學(xué)生的實驗探究能力。例如：在《恒定電流》一章的教學(xué)中，可以讓學(xué)生利用“新課標(biāo)實驗室一高中電學(xué)”仿真模擬軟件，從“器材室”里自選器材模擬連接電路，探究歐姆定律、電阻定律等。在本節(jié)中通過仿真模擬可以培養(yǎng)學(xué)生的電路設(shè)計能力及連接電路的實驗技能。雖然仿真實驗不能替代真實的實驗，但仿真實驗是整個現(xiàn)代物理實驗的一個組成部分，研究它對物理實驗教學(xué)的作用也是很有價值的。

4 處理數(shù)據(jù)。規(guī)律探究

對實驗數(shù)據(jù)進行科學(xué)地處理和分析是一種重要的科學(xué)探究能力。表格和圖像是處理、分析數(shù)據(jù)的常用方法，但圖像比表格要更直觀形象。在物理實驗探究教學(xué)中，一般要求學(xué)生用表格記錄和處理數(shù)據(jù)。用圖像處理數(shù)據(jù)對許多學(xué)生來說難度較大。教學(xué)中可以充分發(fā)揮數(shù)字化實驗系統(tǒng)（DIS實驗）在繪制圖像、處理數(shù)據(jù)方面的優(yōu)勢。數(shù)字化實驗系統(tǒng)是根據(jù)物理實驗教學(xué)的實際需求。綜合運用包括硬件、軟件在內(nèi)的信息技術(shù)手段構(gòu)造的，集實驗數(shù)據(jù)采集、顯示、分析、處理等功能于一體的實時實驗系統(tǒng)。DIS技術(shù)應(yīng)用于實驗教學(xué)，使實驗準(zhǔn)備和數(shù)據(jù)處理時間大為縮短，其方便、精確、細微化等特點有利于充分挖掘物理實驗的資源價值，提高實驗的探索性與準(zhǔn)確性。

例如：在《研究勻變速直線運動》的教學(xué)中，由于常規(guī)實驗儀器在對運動物體的位移及其相應(yīng)時間的測量方面存在一定困難，本節(jié)課可以利用DIS教學(xué)實驗室系統(tǒng)進行實驗，利用位移傳感器和計算機的連接裝置準(zhǔn)確地確定運動物體的位移和時間。測量的原始數(shù)據(jù)可用表格進行呈現(xiàn)，也可以直接生成s—t圖、v—t圖、s—t²圖。對實驗得到的數(shù)據(jù)也可利用常用的Microsoft Office Excel數(shù)據(jù)處理軟件進行處理，做出勻變速直線運動的圖像。這樣學(xué)生根據(jù)實驗得到的直觀的圖表，能比較容易得出勻加速直線運動的基本規(guī)律。在《電阻定律》等電學(xué)探究實驗教學(xué)中，可利用DIS實驗測量、探究影響導(dǎo)體電阻的因素，快捷、準(zhǔn)確地把實驗過程和實驗數(shù)據(jù)具體、直觀地展示出來。

5 開發(fā)資源。拓展探究

構(gòu)建在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下學(xué)生自主學(xué)習(xí)的方式，是信息技術(shù)與物理課程整合追求的目標(biāo)?；ヂ?lián)網(wǎng)不僅為教師和學(xué)生提供了百科全書式的信息資源，并且綜合運用語言、文字、聲音、圖形、動畫和視頻等多種信息呈現(xiàn)方式，創(chuàng)設(shè)了一個圖文并茂、有聲有色的數(shù)字化環(huán)境。在教學(xué)過程中，教師可以用多媒體集成工具或網(wǎng)頁開發(fā)工具，將需要呈現(xiàn)的教學(xué)內(nèi)容用光盤、網(wǎng)絡(luò)檢索，獲取大量信息資源，并通過與計算機的交互進行集成、加工處理轉(zhuǎn)化成為數(shù)字化學(xué)習(xí)資源，在教師和同學(xué)的協(xié)作交流中，開展自主學(xué)習(xí)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)作。但由于課堂教學(xué)時間的限制，應(yīng)盡可能讓學(xué)生帶著實際探究目的進行網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，這要求教師課前有效地選擇和開發(fā)資源，有效地引導(dǎo)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)進行探究。

6 合理利用，有效整合

物理課程與信息技術(shù)整合是中學(xué)物理教育改革的必然趨勢，隨著網(wǎng)絡(luò)資源、多媒體教學(xué)手段、仿真實驗、機器人和數(shù)字化實驗系統(tǒng)的日益成熟，當(dāng)今的教育正發(fā)生前所未有的革命性變化。信息技術(shù)手段引入物理教學(xué)后，教師可使用現(xiàn)代的計算機輔助教學(xué)軟件和多媒體素材庫來輔助教學(xué)，或采用可視化的模擬實驗，或由課件直接給出圖像，或從靜態(tài)的圖表發(fā)展到動態(tài)模型，幫助學(xué)生理解所學(xué)的知識。在物理課程與信息技術(shù)整合的過程中，必須貫徹適時、適量地使用信息技術(shù)的原則，正確處理現(xiàn)代教育技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)媒體的關(guān)系。

物理學(xué)科是一門建立在實驗基礎(chǔ)上的自然科學(xué)，由于模擬實驗畢竟不是真實實驗，其可信度不高。因此，傳統(tǒng)的課堂演示實驗、學(xué)生分組實驗在教學(xué)中必不可少。另外，教學(xué)過程是動態(tài)的、發(fā)展的過程，時常會出現(xiàn)不可預(yù)見的情況；課件也存在著無法應(yīng)對突發(fā)的錯誤、交互技術(shù)不完善等缺陷，所以信息技術(shù)仍不能解決常規(guī)教學(xué)中的一些難題。因此，在物理探究教學(xué)中，既要充分體現(xiàn)信息技術(shù)的優(yōu)勢，又要充分發(fā)揮傳統(tǒng)實驗手段的功用，使二者優(yōu)勢互補、相得益彰。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部，基礎(chǔ)教育課程改革綱要（試行）[M]，北京：人民教育出版社，2001：6.

[2]陳佳圭，科學(xué)概念的建立、深化和應(yīng)用——科學(xué)探究性教學(xué)的目的[J]物理教學(xué)探討，2009，（3）：27.

（欄目編輯 鄧磊）