獨家原創:信息技術與中學物理課堂教學優化整合

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[摘要]以多媒體、網絡化、智能化為主要特征的現代信息技術與課程的整合，正在對傳統的課程理念、課程內容、課程實施以及課程資源產生深刻的影響，將導致教學方式和學習方式的變革。

[關鍵詞]信息技術物理課堂教學優化

信息技術與課程整合是我國21世紀基礎教育教學改革的一個新途徑，與學科教學有著密切的聯系和繼承性，同時又是具有相對獨立性特點的新型教學結構類型。信息技術與課程整合，不是把信息技術僅僅作為輔助教或輔助學的工具，而是強調要把信息技術作為促進學生自主學習的認知工具和情感激勵工具，利用信息技術所提供的自主探索、多重交互、合作學習、資源共享等學習環境，把學生的主動性、積極性充分調動起來，使學生的創新思維與實踐能力在整合過程中得到有效的鍛煉，這正是創新人才培養所需要的。由此可見，信息技術與課程整合是改變傳統教學結構、實施創新人才培養的一條有效途徑，也是目前國際上基礎教育改革的趨勢與潮流。本論文就信息技術與中學物理課堂教學優化整合，結合自己物理教學的實踐談談以下幾點看法。

一、借助多媒體構建可視化教學情景，激發學生學習物理興趣

愛因斯坦說過：“興趣是最好的老師”。沒有興趣，學生主體參與的活動將是勉強的。尤其是低齡學生的學習興趣對激發他們的學習動機，調動他們的學習積極性起決定作用。一旦激發了他們的學習興趣，就能喚起他們的探索精神和求知欲望。把多媒體應用于課堂教學，加強了課堂教學的趣味性、生動性，有利于把學生的注意力集中到教學的內容上來，既能活躍課堂氣氛，又能拓寬學生視野。如講《重力》時，可以利用錄像資料播放楊利偉遨游太空的生活片斷，既可讓學生如臨其境地感受到失重的狀態，加深對重力概念的理解，又激發了學生的學習熱情。

教材中，有很多物理現象要求教師通過演示讓學生觀察探究，但是由于實驗條件所限，如實驗器材缺乏，實驗條件不易控制，可重復性差及實驗有危險等，教師為此應付實驗，這就使學生觀察實驗不夠詳細清晰，如果有的教師借實驗難于實現，在課堂中以講實驗代替做實驗，就會挫傷學生學習的積極性，從而對所學的知識產生懷疑。而借助多媒體則可彌補演示實驗的不足，例如在學習交流發電機的原理時，通過演示向學生展示交流發電機的結構、原理以及電流的產生過程等。學生在觀察這個演示實驗的過程中，仍然有很多模糊認識：如線圈轉動到哪個位置電流最大，轉動到哪個位置電流改變方向。這時就可以借助幾何畫板制作的課件進行模擬演示，既可以控制課件讓線圈自轉，也可以用鼠標拖動線圈轉動，引導學生仔細觀察線圈轉動過程，讓學生自主探究磁力線穿過線圈截面與電流大小、方向的關系，從而使學生加深印象掌握知識。

二、充分地發揮學生主體性，實現個體化學習

傳統的物理教學過程中，主要是教師講，教師演示實驗，學生則是被動地聽和看，不便于學生個性能力的培養。在信息社會里，教師不再是學生的知識源泉，圖書和各種信息網絡才是學生的獲取知識的寶庫。因此課堂要適時轉變，學生要變被動地接受知識為主動的參與探究并成為課堂學習的主體，媒體要從演示教具轉變為學生探究問題獲取知識的認知工具，讓學生充分利用現代媒體來獲取信息、處理信息、表達信息。當學生有問題時，可以及時提出或利用計算機網絡與同學討論，對某個物理現象有自己的觀點時，也可以提供給大家進行研討和交流，教師提供解答。這樣的多向交流會使學生的思維更加活躍，有利于培養學生的創新意識，實現以學生為主體，教師為主導的現代教學思想。進入信息化課堂，不僅增大了知識容量，提高了課堂效率，而且營造了一種積極主動獲取知識的學習氛圍，從而豐富了教學內容，拓寬了學生的視野，培養了學生的自學能力，達到最優化的教學效果。例如航天發射、大型船閘、蒙古包外的風力發電機、小山村的水磨、激光手術等。從生活走進物理，提出問題并根據自己已有的知識經驗來解決生活中的物理問題。充分發揮了學生主體性，實現了個體化學習，培養了學生的自學能力，同時為學生創新精神和創新能力的培養做好了充分的準備。

三、培養學生的思維能力

應用信息技術，一方面可將各種教學信息如文字、聲音、圖片、動畫、視頻圖像等不同形式信息的編輯、控制、傳遞既可以獨立進行，也可以組群式的同時傳輸和展示，這種集成式、立體式的信息傳輸方式，使課堂信息交流模式從教師講學生聽的單維模式拓展到多維模式。另一方面，這種圖文并茂、聲像并舉的信息傳送方式，能提供對多重感官的綜合刺激，這種綜合刺激，既強化了對課文的感知、理解和鞏固，又豐富了教學內容，增加了教學密度和容量，便于學生在短時間內高效地攝取知識，培養能力。21世紀是信息時代，更應大力培養學生的信息處理能力，因而在教學中，教師應該設法在課堂內向學生提供更多的相關信息、資料及物理學的發展情況，來擴展學生的知識面。信息技術的引入給教師提供了得心應手的教學空間。如我在設計和制作"分子熱運動"CAI課件時，就是根據課堂教學的需要以大容量傳遞課程信息、立體式展示物理模型、組群式播放情景動畫，把微觀分子運動的相關知識或是分類或是組群式地展現給學生，既有文字介紹，又有聲音解說，還有大量圖片或視頻圖像來展示相關的物理情景，這樣學生就對微觀分子運動本質特性一目了然，教學重點、難點就可迎刃而解。由此看到，在信息化課程中，運用超媒體的顯示文本的功能，既能快捷地傳遞和顯示各種教學信息，又能逼真地創設物理模型和情景，可使深奧的物理現象、本質、特性、狀態變得直觀易懂，大大縮短教學難點的突破過程，所擠出的時間就可講解更多相關的知識和現實的應用，引導他們理論聯系實際，豐富課堂教學內容，拓展教學空間，優化課堂教學模式，提高教學效果。

四、信息技術與物理課程整合

信息技術與課程的整合，將對物理課程教學的各個方面產生變革影響和作用。

（一）物理教學內容從封閉走向開放

信息技術與物理學科的整合，使教學內容從封閉走向開放。信息技術為實現新的課程目標提供了非常自然的工具，它與課程的整合將是課程內容革新的一個有利促進因素，能有效克服傳統物理教學內容缺乏鮮活時代氣息、脫離現實生活的弊端。隨著信息技術的發展，學生可以很容易獲得豐富的、多樣化的教育資源。教師應結合教學實踐，因勢利導地幫助和指導學生了解從何處獲取以及如何有效地利用與課程相關的資源。這樣，教學內容更具時代氣息、更貼近生活和現代科技，納米技術、非線性科學、全息圖片、光手術刀等新科技隨時可能進入學生的視野；同時，這也迫使教師拓展知識面，以更好地選擇教學內容、設計教學過程。

（二）學習方式的變革

建構在網絡環境下學生自主學習的方式，是信息技術與課程整合所追求的目標。實現信息技術與課程的整合，意味著信息技術不再僅僅是一種技術手段，而是一種學習方式的根本變革。信息技術在學生自主學習、主動探究、合作交流等方面有明顯的優勢，學習者將從傳統的接受式轉變為主動學習，形成一種將書本知識與社會信息相結合、教師傳授與自我探索相結合的觀念和模式。

目前信息技術應用于物理課程教學的主要并且也是行之有效的方式是計算機輔助教學（CAI），教師使用多媒體課件，形象地演示某些難以理解的內容，或用圖表、動畫等展示動態的變化過程和理論模型等。這種演示型輔助教學的模式往往僅把信息技術作為知識呈現、情景展示的工具，忽視學生學習的內在規律，學生難以參與教學，其任務僅是理解和吸收教師傳授的知識。信息技術與物理教學的整合應當走向更多地利用光盤、網絡檢索，獲取大量信息資源，并通過與計算機的交互，在與教師和同學的協作交流下，進行自主學習和網絡協作，以達到建構物理知識、提高學習能力的目的。教師的“講”更多的由學生積極參與的活動所代替，學生由“聽講”、“記筆記”的學習方式更多地變為觀察、實驗和主動地思考?，F代信息技術提供的大量資源構成有利于學生自主選擇學習方向、自主進行意義建構的情境。例如，“萬有引力”章節的Web教材可作為課堂學習的輔助,又可延伸到課外，讓學生借助資源，自主發現。學生可以根據需要，隨時轉到“牛頓”或“地球同步衛星”章節或段落，根據自己的意愿對“萬有引力定律”進行探源或者應用的聯想探索。學生從單純記憶“萬有引力定律”，拓展到探索牛頓是如何發現這個定律、它與“地球同步衛星”或“蜂窩式移動電話”又有那些聯系等，他們將更多地了解知識的形成過程以及拓展、應用。這種環境中，學生變整齊劃一的“不得不學”為主動多樣的“要求去學”，真正成為學習的主人。

（三）整合構造了自主探究的技術環境

新一輪基礎教育課程改革中，學生將越來越多地參與到探究性課題的研究，進而意識到他們自己所學知識與科學發展、社會生活的關聯。在探索過程中，他們不是機械地記憶信息，而是根據某項“任務”，自主搜尋、檢索、分析、組合與探究課題有關的資訊，從而達到培養獲取信息、處理信息的能力和基本的科學素養的目的。信息技術為學生在學科教學中的探究學習提供了技術工具和環境氛圍。

工具軟件是課題研究的重要輔助工具?！皫缀萎嫲濉笔且环N典型的可以直接輔助學生進行探索和研究的工具軟件，學生可以從動態中去觀察現象、讀取數據、探索和發現研究對象之間的數量變化關系。如我們曾借助《幾何畫板》，制作“平面鏡成像”讓學生探索兩相交平面鏡成像的數目、對稱性、像的觀察范圍等，制作“波的干涉”讓學生探索一條直線（繩子）上兩列波干涉加強與減弱區的范圍，模擬演示日食月食基礎上讓學生嘗試對地球月球軌道進行探究……這樣，學生在探索中學，在嘗試中成功，對所學內容就有更深層次的理解,同時有助于數理之間的聯系和物理圖景的動態分析。又如電荷的正負、電量、質量和初速度、磁場方向、磁場強度、是否勻強磁場等因素均對“點電荷在磁場中運動軌跡”有影響，學生可以應用《仿真物理實驗室》（南京金華科軟件有限公司開發），自己設計實驗，通過人機交互對話框調整參數，探究不同參數狀態下電荷的運動狀態和軌跡，并獲得相關的實時數據。網絡虛擬實驗環境還可以提供一些學生在現實中無法體驗的情景，可以為學生就一些需要進行實驗而缺少實驗條件和實驗環境的探究學習內容提供幫助。諸如《幾何畫板》、《仿真物理實驗室》等平臺，為學生提供自我動手、探索問題的模擬實驗環境，學生面對問題時，可以使用它們自己做實驗，來發現、總結一些規律。如此整合，信息技術扮演著“研發工具”的角色。

（四）“整合”帶來課程資源的變化

信息技術的飛速發展，網絡資源的豐富性和共享性，都沖擊著傳統的課程資源觀。課程資源的物化載體不單是教學用書、參考資料等紙質印刷品，學習者可以直接從信息化環境和數字資源中獲取知識；課程資源的生命載體也不單是教師，學習者可以通過信息技術從學習化社區、其他學習者、在線專家等方面獲取課程內容，達到最終的學習目標。網絡資源的突出優勢在于知識更新速度快、能夠突破教育環境的時空限制，用各種相關資源來豐富封閉的、孤立的課堂教學，極大擴充教學知識量?！罢稀币蠼處煂φn程教學內容進行信息化處理后成為學習者的學習資源，并提供給學習者共享。一種有效的策略是依照學科教學任務，組織人力收集與之相關的知識信息，尤其是最新科學發現、最新科技成果方面的信息，形成本校知識資源庫。其中應包含許多不同情境的應用實例和有關的信息資料，以方便學習者依據自己的興趣、愛好，去主動發現、主動探索，比如：演示型或交互型教學軟件、知識素材、學法指導、疑難解答、生活物理等等。若教學資源庫不能滿足要求，則可通過適當鏈接進入Internet網，以尋求更多的資源或信息。但應當承認資源仍是目前整合的瓶頸，真正從學習規律的角度去設計的數字化教學資源依然很匱乏，大量的冗余信息、過載信息成為人們快速獲取所需信息資源的障礙。

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