浅谈物理课程与信息技术的整合

1浅谈物理课程与信息技术的整合温岭中学物理组观海提要：一.努力实现信息技术与课程的整合是时代的需要；二.物理课程与信息技术的整合：（一）在物理教学中的作用；（二）在培养学生的思维能力中的作用。三.现代教育技术与中学课程整合所面临的问题四.总结一.努力实现信息技术与课程的整合是时代的需要1999年6月中央发布的“关于深化教育改革全面推进素质教育的决定”指出“素质教育要以培养学生的创新精神和实践能力为重点”。这是关于素质教育的新提法，这种提法为全面推进素质教育指出了明确的目标和努力的方向。素质教育为什么要以培养创新精神为重点，理由很多，但是最重要、最根本的一条就是江泽民主席在第三次全教会上所指出的：“面对世界科技飞速发展的挑战，我们必须把增强民族创新精神提到关系中华民族兴衰存亡的高度来认识。教育在培育创新精神和培养创造型人才方面肩负着特殊的使命。”江主席把“创新”与民族的兴衰，国家的存亡联系起来，创新已不再仅仅和我们国家的发展速度有关，而是决定我们的生死存亡。中央之所以作出这样的新论断，显然是根据我们面临的严峻国际形势，即当前的时代特点：不创新就要被动挨打，不创新就会被任人宰割，不创新就没有你生存的空间。1999年上半年在南联盟所发生的一切，及2003年在伊拉克发生的一切，都清楚地表明了这一点，所以，是形势要求我们创新，是时代在呼唤创新人才。去年，在全国课程改革实验区信息技术教育研讨会上，教育部部长助理、基础教育司司长李连宁强调，不应当把信息技术仅仅作为学习的对象，而应当作为学习的工具，要努力实现信息技术与课程的整合，实现教学方式、学习方式的根本变革。李连宁指出，推进中小学信息技术的应用，不是为了信息化而信息化，而是通过信息化的推进，实现中国基础教育的跨越式发展，促进中国基础教育的均衡发展。实现这一宏观目标，加快推进中小学信息技术教育，首先要实现观念的转变，一是要把信息技术从学习对象转变为学习工具，要把信息化作为提高教育质量的一个重要载体，信息技术的应用要和日常的教育教学结合起来，真正把信息技术运用到学习之中。二是要把信息技术作为辅助教学的手段转变为学习的方式，发挥信息技术在学生自主学习、主动探究、合作交流等方面的优势。建构在网络环境下学生自主学习的方式，这是信息技术与课程整合所追求的目标。新一轮基础教育课程改革，突出强调信息技术与课程的整合，要把信息技术与课程改革有机地结合起来，使新课程在一个比较高的水准上推进。只有实现信息技术与课程的整合，信息技术才不再仅仅是一种技术手段，而是一种学习方式的根本变革。二.物理课程与信息技术的整合在中学物理教学里，怎样把物理知识传授给学生，并通过生动、活泼的课内外教学使学生领略到物理世界的奇异景观，培养学生对物理的学习兴趣，是我们物理教师都在反复思考的问题。现行的学科教学内容最大的弊端就是教学内容滞后于时代的发展。当今世界上最新鲜的、有明显时代特征的学科教学素材和教学内容，由于教学大纲和教材缩写的限制，很难在教材中反映出来。利用信息资源跨越时空界限的特点，将信息技术融合到学科教学中来，可以充分利用各种信息资源，引入时代活水，与学科教学内容相结合，可使学生的学习内容2更加丰富多彩，更具有时代气息，更贴近生活和现代科技；可使教师拓展知识视野，改造传统的学科教学内容，使教材“活”起来。以信息技术为核心的CAI教学技术引入课堂，对中学物理教学有很好的辅助作用。一方面，它能化抽象为形象、化微观为宏观、化静态为动态、化不可操作为可操作。对化解知识难点，提高综合能力，推进素质教育具有重要意义。另一方面，超媒体技术的运用，使计算机集文字、图形、图像、声音、视频图像、动画等多种形式信息的编辑、控制和传递于一身，为学生营造了资源丰富、形象生动逼真、知识表征多元化的模拟与仿真情景，极大地优化了学习环境。同时，超媒体技术的集成性、交互性、同步性、协同性等主要特点，可以充分调动学生各种感觉器官的功能，有利于分布式学习、中心学习和边缘学习的融合；有利于开发全脑的学习潜能，平衡人的智力发展；有利于克服时空的限制，模糊课堂学习与真实学习的差异，使学生有可能全身心地投入以解决真实、复杂的物理实际问题。因此，信息化课程比传统的课堂教学有无法相比的优越性。它能对传统的教学模式、手段、方法、过程等全方位地得到优化和拓展。（一）在物理教学中的作用在物理教学过程中实施这一工程，有什么好处呢？我们可以归纳为以下几点：l.能生动逼真地创设物理模型和情景：物理现象中有很多是很难或甚至不能用肉眼看清的，有些即使借助最现代的仪器也很难看到。利用计算机的模拟，①我们可以把一个原本无法看到或看清的现象纤毫毕现地呈现到学生的面前。如高二物理“变压器”的教学就可以通过CAI技术把交变电流引起磁通量变化、变压器简单的内部结构及工作情况理想化地呈现给学生。②可以实现情景的延迟与加快：一个物理过程的进行时间有长有短，如宇宙的演化、天然放射性元素的衰变，动辄数十亿年，远远超出了一个人的寿命所及。如闪电，还有光和物质间的作用，一闪即逝，在你尚未来得及感觉的时候它已消逝无踪。当然，在实验室中我们可能加快或减慢其中的一些过程，但有更多的现象却是无法改变它的进程的，这时，计算机在教学上的优势就体现出来了：可以把一个自然界中无法更动的过程随意地加快或减慢，帮助对物理现象和物理规律的理解力还十分有限的中学生更好地形成感性认识。方便地重复与呈现，如我在课件平抛运动的动态演示中，把闪光照片运动起来，学生看了印象很深。物理规律如果不能在不同条件、不同地点得以重现从而得到反复验证的，便不会得到承认，计算机可以超越时空和具体的实验条件的限制，反复地进行理想实验的演示。因为实际教学中肯定会受到实验条件的限制，在一节课中，你呈现给学生的实验现象可能需要远远不止一节课的准备工作，实际实验的可重复性还可能受到天气的影响，或者需要考虑成本的因素，安全的因素等等。而计算机则完全不存在这样的问题，当程序完成后，模拟的现象可以任意多次地重复。例如我们在学习“原子和原子核”这一部分内容时，下载了一些对应的课件进行教学，效果不错。2.能深入浅出地揭示物理知识形成过程：在课堂教学中，引入信息技术可帮助学生直观地感知物理过程。运用电脑超媒体集成展示信息的优势，结合教学内容，围绕教学目标，选用文字、图片、声音、动画、视频等不同形态的信息对课文的内容、情境、模型、状态、物理过程等进行生动的呈现，就能深入浅出地揭示知识的形成过程。如我在《光的直线传播》一课的CAI课件设计时，就是充分运用信息技术的优越功能一一多媒体展示的集成性、超文本链接的选择性、大容量储存的丰富性、高速传输的便捷性、人机交互的操作性，超时空交流的共享性和发挥其动态模拟仿真功能。配合课文内容的揭示过程，连续展示“光源的发光”、“光直线传播的应用”、“点光源成影”、“线光源成影”、“面光源成影”、“日月食”、“无影灯”等多个动画和一些相关的视频图像，生动地把有关光的直线传播有关内容，逐渐从浅入深、从近到远地生动地展现在学生面前。3有了这些知识的铺垫，学生对光的直线传播就留下了生动而深刻的影象。3.能集成快捷地传输各种教学信息：应用信息技术，一方面可将各种教学信息如文字、声音、图片、动画、视频图像等不同形式信息的编辑、控制、传递既可以独立进行，也可以组群式的同时传输和展示，这种集成式、立体式的信息传输方式，使课堂信息交流模式从教师讲、学生听的单维模式拓展到多维模式。另一方面，这种图文并茂、声像并举的信息传送方式，能提供对多重感官的综合刺激，这种综合刺激，既强化了对课文的感知、理解和巩固，又丰富了教学内容，增加了教学密度和容量，便于学生在短时间内高效地摄取知识，培养能力。21世纪是信息时代，更应大力培养学生的信息处理能力，因而在教学中，教师应该设法在课堂内向学生提供更多的相关信息、资料及物理学的发展情况，来扩展学生的知识面。信息技术的引入给教师提供了得心应手的教学空间。如我在设计和制作绪言CAI课件时，就是根据课堂教学的需要以大容量传递课程信息、展示物理模型、组群式播放情景动画，把物理学这一学科研究的物质结构知识、运动的基本规律，还有物理学的研究成果和研究方法在自然科学的各个领域所起的重要作用，或是分类或是组群式地展现给学生，既有文字介绍，又有声音助兴，还有大量图片或视频图像来展示相关的物理情景，这样学生就对高中物理将要学些什么就一目了然。由此看到，在信息化课程中，运用超媒体的显示文本的功能，既能快捷地传递和显示各种教学信息，又能逼真地创设物理模型和情景，可使深奥的物理现象、本质、特性、状态变得直观易懂，大大缩短教学难点的突破过程，所挤出的时间就可讲解更多相关的知识和现实的应用，引导他们理论联系实际，丰富课堂教学内容，拓展教学空间，优化课堂教学模式，提高教学效果。4.能得心应手地进行仿真实验、从不可操作拓展到可操作物理学是一门实验性很强的学科，实验几乎贯穿了物理学习的整个过程。以网络信息为核心的超媒体电脑技术，可以方便地把物理仿真实验运用于课堂，辅助物理课堂教学。在教学中，教师讲解了物理定律之后，马上运用电脑技术仿真演示相关实验，既加深了学生对定律的理解，又增加了物理课堂的趣味性。本人在任教高三毕业班课程时，曾在校园网络上引入相关物理实验，各班同时观看后，再到实验室放手让学生自己亲自动手操作，独立或相互协作完成课本的电学、力学、光学等有关物理问题的实验，在化费时间不多的情况下收到了较好的效果。面对21世纪的素质教育，创造力和想象力的培养已备受关注，课堂的仿真操作正是给了学生一个创造和想象的空间。5．能及时方便地开展习作交流、从被动感知，拓展到主动探究传统的物理教学过程中，主要是教师讲，教师演示实验，学生则是被动地听和看，不便于学生个性能力的培养。在信息社会里，教师不再是学生的知识唯一的源泉，图书和各种信息网络才是学生的获取知识的宝库。因此课堂要素间就适时转变，学生要变被动地接受知识为主动的参与探究并成为课堂学习的主体，媒体要从演示教具转变为学生探究问题获取知识的认知工具，让学生充分利用现代媒体来获取信息、处理信息、表达信息。当学生有问题时，可以及时提出或利用计算机网络与同学讨论，对某个物理现象有自己的观点时，也可以提供给大家进行研讨和交流，教师提供解答。这样的多向交流会使学生的思维更加活跃，有利于培养学生的创新意识，实现以学生为主体，教师为主导的现代教学思想。总之，进入信息化课堂，不仅增大了知识容量，提高了课堂效率，而且营造了一种积极主动获取知识的学习氛围，从而丰富了教学内容，拓宽了学生的视野，培养了学生的自学能力，达到最优化的教学效果。6.实验效果的理想化：物理研究中一个很重要的方法便是近似，于是便有了许多理想化的模型。中学教学中有许多这样的名词术语光滑(无摩擦)、空气阻力不计、理想气体(任何条件下都遵循气体的实验规律)、质点、匀速直线运动，但每一位物理教师都明白，这些在实际4中都无法找到完全相符的实例。当然，许多现象可以通过巧妙地设计达到近乎完美的近似，比如为了减小摩擦力而采用的气垫、磁悬浮、真空等，但真正的理想化在现实中足绝不会出现的，有些现象甚至连近似都无法达到。但在计算机中，则可以完全不必担心次要因素对现象的影响，因为程序设计过程中你可以预先将这些因素排除在外，让学生观察到真正理想化的物理现象。总之，在教育领域引入信息技术并与课程有机整合，对深化物理课堂教学改革有着非常重要的作用。计算机辅助教学(CAl)具有生动、形象、个别化、自定步调、交互等优越性。在模拟和探究方面可以实现对系统(事物)进行模拟，直接培养学生的主动探索能力；作为教与学的工具，能有效地帮助教师和学生处理教学事物(备课、实验演示、计算、作业、交流)；在通讯网络方面，可以广泛地获取最新的教学信息；进行学术交流，并作为教学平台开展远程教育。在信息化的课程中，学生学的知识可以更多、更广，效率更高，这对提高教学质量非常重要。可以预见，信息技术与课程的有机整合，是深化物理课堂教学改革的必由之路。（二）在培养学生的思维能力中的作用：1.帮助学生建立物理表象表象是人们经过感知