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1现代信息技术环境下中学物理探究教学的实践与思考江苏省前黄高级中学蔡卫东课题阶段性研究小结（2003.1—2003.8）一、问题的提出近些年来，随着我国中小学科学教育改革的深入，探究教学受到了前所未有的重视。今年国家教育部颁布的《全日制义务教育物理课程标准（实验稿）》不仅将探究作为一种学习方式，而且将科学探究作为课程的内容标准。与此同时，《国家基础教育课程改革纲要（试行）》中明确指出：“大力推进信息技术在教学过程中的普遍应用，促进信息技术与学科课程的整合，逐步实现教学内容的呈现方式、学生的学习方式、教师的教学方式和师生的互动方式的变革，充分发挥信息技术的优势，为学生的学习和发展提供丰富多彩的教育环境和有力的学习工具。”很显然，现代信息技术对中学物理教学改革具在重要意义，特别是对促进学生探究性学习具有重要作用。因此我们必需对现代信息技术环境下，中学物理教学如何促进学生探究性学习作必要的探讨。二、理论思考1、探究性学习1957年，著名教育心理学家布鲁纳倡导“发现学习”（DiscoveryLearning），教育家施瓦布则提出了“探究性学习”（InquiryLearning）。这些思想和教学方法对美国后来的科学教育产生了深远的影响，并逐渐形成世界性的教育改革浪潮。1996年美国《国家科学教育标准》对探究给出了一个操作性定义：“探究是一种多侧面的活动：需要做观察；需要提出问题；需要查阅书刊和其他信息资源；需要设计调研方案；需要运用各种手段来搜集、分析和解读数据；需要提出答案、解释和预测；需要对所作的解释加以检验；需要把自己的看法和意思传达给别人”。我们认为探究性学习可以定义为：学生在学科领域或现实生活的情境中，通过发现问题、调查研究、动手操作、表达与交流等探究性活动，获得知识、技能和态度的学习方式，可以将探究性学习过程分成以下几个环节：问题→事实（证据）→解释→评价→发表与交流。探究性学习基本是以建构主义学习理论为指导的学习方式。2、建构主义学习理论教师是教学过程组织者、指导者，知识意义建构的帮助者、促进者，教学资源的提供者、设计者；学生是知识意义的主动建构者，是学习的主体；教材所提供的知识是学生主动建构意义的对象；媒体是创设学习情景、学生主动学习、协作探索，完成知识意义建构的认知工具。充分发挥学生主动性、积极性和创新精神，最终达到使学生有效地实现对当前所学知识的意义建构的目的。3、何克抗教授关于现代信息技术与课程整合的理论何克抗教授指出：当前深化教学改革的主要目标——以建构主义理论为指导（建构主义主张教师指导下的以学生为中心的学习）来建立创建新型教学结构，而以计算机为核心的信息技术可为新型教学结构的创建和为学生创新能力和信息能力的培养营造最理想的教学环境。（l）多媒体计算机的交互性有利于激发学生的学习兴趣和认知主体作用的发挥。（2）多媒体计算机提供外部刺激的多样性有利于知识的获取与保持。（3）多媒体系统的超文本特性可实现对教学信息最有效的组织与管理。（4）计算机网络特性有利于实现培养合作精神并促进高级认知能力发展的协作式学习。（5）超文本特性与网络特性的结合有利于实现培养创新精神和促进信息能力发展的探究式学习。三、现代信息技术环境下物理探究性学习的教学模式l．组建物理资源库（l）硬件。校“现代教育技术中心”为探究性学习提供：①一间演播式多媒体教室（配有高配置电脑、投影仪、录像机、高性能DVD机、无线话筒、电子教鞭等）②一间交互式多媒体计算机机房（配有服务器、教师机、学生机的局域网，TOP2000交互教学系统）；③配有Inter510交换机、浪潮服务器、方正客户机、千兆主干100M到桌面等的校园网。另外学校还为探究性学习提供一间物理实验室及所需的仪器。（2）软件。构建新一代高中物理教学软件系统——主题知识库（或网站），即围绕学习主题把丰富的知识资源组织起来，它可由以下几部分组成：①高中物理教学素材积件库，②高中物理教学课件库；③高中物理教学策略库；④高中物理教学资料库；③工具软件库（方正奥思、Authorware、Flash、MicrosoftPowerpint、MicrosoftFrontpage等工具软件与几何图板、物理实验室等实验工具软件）。2（3）潜件。教师以自学为主，采取专题培训、讲座、讨论和外出参加培训等多种方式，学习现代教育理论特别是建构主义理论，更新教学观念和思想，掌握教育实验研究方法；学习现代信息技术，掌握多媒体与网络教学方法和多媒体与网络教学软件开发方法。学生由物理和计算机教师共同进行培训，计算机教师负责培训学生电脑基本操作、输入法、多媒体演示文稿的制作、网页的制作，物理教师负责培训学生几何画板、物理实验室等物理实验工具软件的使用。2、信息技术成为学生探究性学习的的认知工具（1）应用信息技术，启发学生提出问题提出问题是探究性学习中的首要环节，对于诱发学生探究动机、引导学生进入主动探究状态具有重要作用。平时教师应有意识地指导学生通过主题知识库以及互联网了解有关物理的“科学、技术、社会”问题，应用网络技术从中发现与课堂学习有关的内容进行探究。如学生在我们组建的“物理性污染”主题知识网站上看到有关电磁污染的资料时，会在学习电磁场、电磁波、无线电波的发射和接上收等物理课上提出有关问题，尤其会对电磁污染的来源、危害、防治原理、手机与辐射等问题产生探究的欲望。另外，教师可利用信息技术，创设直观、生动、富有启发性的问题情境，唤起学生发现问题的欲望和解决问题的热情。如在《平抛物体的运动》的教学中，教师先给学生播放作水平匀速飞行的飞机空投炸弹的录象片段，生动的画面、真实的场景使学生提出了许多问题：炸弹运动的轨迹是怎样的？炸弹在空中为什么排在一直线上？地上的弹坑是如何分布的？（2）应用信息技术，收集证据在提出问题基础上，学生根据已有的知识和经验作出假说和猜想，然后要制定出较详细的探究计划，计划中应明确所要收集的事实（证据）以及收集事实的方法。在收集事实的过程中，除了物理实验外，信息技术可以帮助学生更方便、快捷、高质量地完成某些探究任务。学生可从主题知识库以及互联网中查找、评价、收集有关信息。例如，研究“万有引力与天体运动”、“噪声污染”、“太阳能的利用”等STS类课题时，学生从网站上搜集物理学史、生活中的物理知识、最新的物理科学研究进展等资料，以帮助学生分析和研究某些问题。学生还可以通过网上调查来获得广大网民对物理性污染、能源等认识情况的事实。学生可利用物理实验工具软件进行模拟实验研究。例如，应用仿真物理实验室等软件可以让学生在计算机上研究“牛顿摆”、“带电粒子在电场中的偏转”、“人造地球卫星”等问题。某些学校实验条件无法完成的实验，学生可以通过计算机模拟的实验，收集实验数据，例如通过模拟的“α粒子散射”实验，可观察到α粒子通过金箔后的偏转情况，这使学生有可能像科学家那样进行科学研究，从而使学生获得进行科学探究活动的经验。（3）应用信息技术，作出解释学生可应用信息技术（例如MicrosoftExcel）对所收集的证据进行筛选、归类、统计和列表分析等综合处理，并运用已有的知识得出符合证据的结论，对问题作出科学的解释。MicrosoftExcel是由微软公司开发的Windows应用软件，该软件具有电子表格、商用图表、数据库、简报及宏功能。对于实验数据的处理主要应用了它的数据处理能力和强大的图表功能。例如，利用电子表格的数据处理技术及绘制图表功能可方便地解决“加速度与力的关系、加速度与质量的关系”、“单摆振动周期与摆长的关系”、“闭合电路的路端电压与电流的关系”等问题。（4）应用信息技术，发表与交流在检查和思考探究计划的严密性，收集证据的周密性，以及解释的科学性，并对结论的可靠性作出的评价后，学生可应用信息技术进行发表与交流。学生可利用MicrosoftWord撰写论文或调查报告，利用MicrosoftPowerpint制作多媒体演示文稿，同时在课内外进行展示，与班级的其他人共享。并且可利用MicrosoftFrontpage制作网页，制作完网页后，学生就可以上传他们的网页。利用网络技术的BBS和电子邮件开展合作学习，实现网上交流，与其他师生就感兴趣的探究问题做更深入、广泛的交流。四、现代信息技术环境下物理探究性学习教学的思考我们在高一年级的部分班级进行了现代信息技术环境下物理探究性学习的教学实践，教学内容是物理课本（人教社的试验修订本·必修）第一册的第三章至第五章。针对教学内容根据学生的需求，确立了学生学习的主题并组建了主题知识网站，如我们组建了“牛顿与动力学的发展”、“几何画板与物理图景”、“球类活动中的科学与技术”等主题知识网站；制定了单元教学计划。引导学生通过浏览主题知识网站，确定研究项目，提倡应用现代信息技术进行独立探究和合作研究式的学习，3鼓励学生发现较复杂、较深层的问题；鼓励学生经常进行自我评鉴，实现自我反馈调节；鼓励学生公开发表与交流学习成果。通过教学实践，我们发现：信息技术全面引入物理教学过程，使之成为学生学习、教师教学、师生互动的重要工具和手段，它促进了物理教学过程的根本性变革。（1）学生的学习方式由接受变为探究。在现代信息技术环境下，学生有更大的空间和时间可以自主地选择适合自己的学习内容，并可通过上网查询、模拟实验、交流研讨等手段解决某些物理问题。信息技术成为学生自主探究学习的重要工具和手段，促进了物理学科能力的培养。（2）师生的角色发生了转变。现代信息技术环境下物理探究性学习提倡教师指导下的、以学生为中心的的学习，教师的教学方式由讲授变为辅助，变成促进学生探究性学习的组织者、协助者，学生成为信息加工的主体，是知识的主动探究者。（3）实现师生互动方式的多元化和个别化。信息技术使教学形式从面对面的教师讲、学生听的单一教学方式变为建构主义理想中的个别学习和合作学习，使师—生、生—生都能平等交流、和谐共处。（4）提高了课堂教学效率。应用信息技术，教师为学生提供了更为广阔的学习空间，每一个学生都能参与教学活动，丰富的多媒体学习资源促进了学生对学习内容的理解、掌握和探究能力的培养。（5）促进了学生认知结构的形成与发展。作为学习的重要知识资源之一的主题知识网站，它反映了教师头脑里组织知识而形成的某种结构。这种一个又一个具有结构性的网站、它们自身的组织特性，即非线性结构，帮助学生围绕主题建立一个又一个相互关联的概念框架。优化了学生的认知结构，有利于学生掌握最基础、最具有发展性的知识，为终身学习打下基础。（6）发展了学生的信息素养。在现代信息技术环境下的物理探究性学习中，计算机象笔、纸一样成了学生学习的工具。学生不仅学会了文字、数据处理，动画、演示文稿的制作、网页设计等信息技术，更重要的是他们具有了应用信息技术的意识和能力，他们能用计算机制作值日表、课程表、通信录来管理班级，甚至上网浏览、查阅信息，交流、讨论热点问题。通过教学实践，我们也认识到现代信息技术环境下物理探究性学习的教学必须要有丰富的网络资源、交互良好的网络设施以及方便易用的多媒体教学资源开发、整合工具；学科教学目标的达成应成为首要活动目标，其次才是信息素养的达成目标；应根据技术的特性、学生的身心发展特点、学生的学习需求、学科教学的特点和需要合理的选择整合的手段。中学物理课程改革正在将变革学习方式、倡导探究性学习放在突出地位，信息技术的应用无疑将加速这一变革的实现，在培养学生科学素养和人文素养、创新精神和实践能力的同时提高学生的信息素养。参考文献：张家全利用现代信息技术促进教学过程的改善《教育研究》2001年第10期孙凤梅应用计算机辅助物理教学《物理教学》2001年第12期4(3)表达思想和交流信息学生利用计算机工具软件，可以创作一定的产品，如绘图、作文、制表，甚至可以利用多媒体工具软件制作出某种多媒体软件等，以表达自己的思想。此外，学生能通过计算机网络，与其他人如教师、同学以及科学家等交流信息，甚至还能与其他同学进行合作学习，例如，身处两地的学生可以同时测量当地的气候条件，然后通过计算机远程通讯交流这些信息，合作研究气象学方面的问题和规律等。(4)解决问