構建學習力:信息技術與物理課程整合的目標旨趣

　　以多媒體和互聯網為代表的當代信息技術，推動著學習從內容到形式的一系列根本性變革，“學會學習”已成為當今人類生存的基本需求。信息化時代的物理教育活動中，學生的學習迫切需要從獲取知識向學會學習發展，這已經成為教育的關注焦點，也是信息技術與物理課程整合的最終訴求。
　　一、學習力與構建學習力的基本內涵
　　學習力是“學習者學習的動力、能力、毅力和創造力”[1]。這些構成要素中，學習的動力來源于學習目標、興趣、動機等，著重解決為什么學習的問題；學習的能力主要是學習的方法、策略，是學習是否具有成效的關鍵，解決能夠學習的問題；學習的毅力主要是指行為強度和持久性問題，解決持續學習的問題；學習的創造力是學習力的最高境界，學習的最終目的是為了把所學到的知識作為自己去創造、去發現的工具，主要解決創新學習的問題。四個要素相互依賴，相互促進，決定著學生學習力的水平。
　　“構建學習力就是要使年青一代變成更好的學習者，發展他們的可遷移的學習力，為終身學習做好準備”[2]。它既要關注學習者的學習動機、學習過程與行為變化等方面，又要引導學習者樂于學習、善于學習，具有預見性和創造力。構建學習力的過程可以理解成是“為學習者的終身有效學習提供能量的過程”。在這一過程中，一方面要充分依賴已有的學習環境和課程資源，另一方面要開拓面向未來的學習環境和新資源，以激活學習者的學習潛能，發展學習者的學習心智。
　　二、信息技術與物理課程整合對提升學習力的意義
　　學習的本質在于提升學習力。信息技術具有資源海量化、形式多樣化、活動交互性、學習主動性等特點，而作為人類文化的重要組成部分的物理學，對學生的科學素質發展所起的作用無可替代，將信息技術與物理課程整合對構建學習力有著重要意義。
　　1.促進學習活動
　　“學習力在學習活動中生成與發展”[3]。人類的學習從接受新知識、新信息開始，并對外來的知識信息（刺激）進行加工、處理，調整與改造自己（更新觀念和行為），形成新策略和新經驗，最后有效解決問題（創新活動）。閱讀、思考、提問、交流、體驗、探究、實踐等多種學習活動構成了學習力生成與展示的結合點。信息技術環境下，學生能充分利用人機交互性，拓展學習自由度；也能通過資料查詢、合作學習、探究發現、網絡發布等開展“小課題”活動，進一步培養創新精神與實踐能力。
　　2.豐富中介工具
　　信息技術全面應用于物理課程教學中，作為學習者與學習環境互動的中介工具，在學習力提升中主要發揮四種功能：學習監控工具、媒體、信息處理工具和社群互動工具。作為學習監控工具，能幫助師生對學習活動進行規劃設計、過程追蹤和評價反思；作為媒體，它承載和傳播更前沿、更具時代性的教學信息；作為信息處理工具，它通過數據采集、存儲和處理為學生問題解決提供支撐；作為社群互動工具，它有助于學習者之間成果展示、信息反饋等。例如在探究學習中，學生面對問題時，可以使用《仿真物理實驗室》等平臺，自己去實驗，發現、總結規律；數字信息系統實驗室（DIS）使傳統物理實驗變得既真實又準確，它簡化了數據采集、處理過程，拓寬了實驗研究的范圍。
　　3.和諧人際關系
　　傳統物理課堂中，師生偏于單向的交流，過于刻板的程序極大地制約了學生思維的沖動、求知的欲望，束縛了學生學習力的提升。信息技術改變了學習者的學習方式和人際交流方式，使學習者的學習成為有多種感官共同參與的學習。學習者及其助學者（包括教師、專家、支持服務者等）可共同構成“學習社區”，他們彼此之間經常進行溝通、交流和協作，分享各種學習資源，共同完成一定的學習任務，成員之間形成了相互影響、相互促進的和諧人際聯系。如在“電磁污染”小課題研究中，網站能將許多有志于拯救環境的學習者凝聚在一起，相互交流新的信息和獨特的創意，增強學習者的憂患意識，起到為未來培養環保主義者的作用。
　　4.提升綜合素養
　　素養提升是構建學習力的最終訴求。信息技術與物理課程整合要求學生學習的重心不再僅僅放在學會知識上，而是轉到學會學習、掌握方法和培養能力上，包括培養學生的信息素養。如信息技術廣泛應用于物理探究學習過程中，它能與發現問題、協作探究、成果展示、探究評價等各教學環節相融合。既有利于學生主體性的充分發揮，使學生通過利用各種學習資源，去主動建構知識；又能產生聚集效應，讓學生不僅學會探究的方法，而且掌握獲得知識的工具，提高“如何學”的能力，更好地完成課程學習目標。
　　三、信息技術環境下構建學習力的實踐與反思
　　學科課程學習是構建和發展學生學習力的重要陣地。“力”是一個物理學的概念，其作用效果一是改變物體的形狀，二是改變物體運動的狀態。將此遷移到對學習力構建的認識中，通過物理課程學習后發展的“力”要能夠對學生的思維與行為起推動作用，即出現思維的變化（形狀的改變）和行為的變化（運動狀態的改變）。信息技術環境下通過學習活動建構和提升學習力的策略有以下幾點。
　　1.以整合引領思維轉化
　　中學生的思維方式正在形成之中，信息技術與課程的整合能使他們的思維方式發生巨大變化：變封閉性思維方式為開放性思維方式；變單一性思維方式為多元性思維方式；變單向性思維方式為交互性思維方式；變靜態性思維方式為動態性思維方式；變現實性思維方式為虛擬性思維方式……物理教學活動中，教師必須站在更高的觀察點上，立體化、理性化、綜合化地審視思維對象，引導學生建立正確的數字化學習的思維方式，這對學生的一生都有很重要的作用。
　　（1）以動態展示突破靜態思維的障礙
　　物理課程有較高的思維廣度、深度，信息技術可作為由形象思維到抽象思維過渡的載體，使思維“可視”，從而突破思維節點。以“自感現象”為例，傳統實驗難以確切反映電流和電壓變化的過程、不能顯示電流的方向，利用虛擬實驗或數字化實驗系統與傳統實驗結合，則能有效克服上述缺憾，學生在此過程中就能建立起較完整的物理圖景，取得其他手段難以收到的效果。
　　（2）以豐富資源搭建思維擴散的平臺
　　信息技術背景下，無論是學習內容還是學習方法，都具有相當的開放性。海量的信息、充分的交互，無疑會拓展教材原有的范圍，教材僅僅成為學習物理的一個起點或落點，而信息技術則成為產生問題、誘發思維的工具。學生可以根據各種不同的學習需要，利用網絡所提供的與學科內容相關的信息去獲取必要的知識，視野從教材轉向廣闊的社會現實。以“宇宙航行”為例，內容涉及萬有引力理論的實踐成就——航天事業的發展，教學中不僅要讓學生理解人造衛星的一些基本理論（三個宇宙速度、軌道半徑、運行速度、運轉周期等），還要滲透研究實際物理問題的方法，并讓學生對中國甚至世界航天事業發展的概況有所了解，從而認識科學的偉大意義。
　　（3）以圖景模擬構筑辯證思維的路標
　　變化中不變以及在變化中求不變的思想是辯證思維在物理學中的重要體現。學生學習物理的困難之一在于各物理量之間的變化緊密相關，理解這種相關性是把握事物本質的重要方法。如學習“共點力平衡”問題時，可創設情景：如圖1所示，小球與兩板間光滑，?琢+?茁>９０°。在B板固定、A板逆時針緩慢旋轉至水平時，A、B擋板對球的作用力將如何變化。應用幾何畫板或其他教學軟件，展現動態圖景，學生就能體會物理變化中的幾何關系的不變性，在探索本質、尋求真理的過程中逐步培養變化中求不變的意識，從而培養他們全面看問題的基本素質。
　　（4）以軟件工具體會虛擬思維
　　
　　以往人類的思維方式主要是以“求真”、“求知”的方式進行，追求“是什么”是其主要特點。隨著數字化時代的到來，虛擬實踐也逐漸進入物理課堂，學生的思維方式介入了虛擬性的思維方式。虛擬思維可狹義理解為人以數字化和虛擬實在技術為手段，在虛擬時空中把握對象的思維方式。虛擬思維借助數字化，在虛擬空間對事物進行各種可能性與不可能性的再組合，其關鍵是“把知識如何運用以數字化，在數字化空間內展開如何運用知識的各種可能性”[4]。如“白光的分解與合成實驗”通常按圖2所示光路進行，但各種色光通過兩棱鏡發生側移的程度不同，因此“經兩棱鏡分解、合成后射出的光線應為包含各種顏色的彩色光帶”[5]。利用虛擬實驗，可在一定范圍內自行調節實驗條件（入射角、折射率、兩棱鏡間距、傾角……），探討不同條件下紫光與紅光側移距離的差值，給真實實驗以啟示。學生參與這樣的活動就是在思維，其主觀創造性也就得以充分施展。
　　2.以整合重塑學習行為
　　學習行為對學生的學習成效有著直接的影響，信息技術應用于物理課程學習將帶來學生學習角色和學習行為的轉化與重塑。一方面，學習已不再單純是記憶的過程，學生在學習活動中將通過多種途徑來獲取和交換信息，利用多種方法整理、組織、分析和綜合信息，以收集到的信息為基礎進行概括、得出結論，并運用各種媒體與方式進行交流，即突出學習過程中對信息的采集、加工和發布過程。另一方面，學生在學習過程中將由被動獲取知識的接受者轉變為自主學習的探究者，真正發揮他們的主動性、創造性，他們將更多地在學習中自悟、自得。
　　教學實踐中，利用信息技術促進學習行為轉化的模式有以下幾種。
　　（1）基于網絡環境的主題探究
　　基于網絡環境的主題探究包含的主要教學要素涉及網絡資源、自主學習者及學習伙伴。網絡以其豐富的資源，為物理探究提供了良好的平臺。學生通過“人機交互”，按事先規定的學習目標自主完成學習任務。一些貼近生活且具有時代氣息的知識點如“超重和失重”、“電場中的導體”、“航行宇宙”等都可采用這一模式。這種學習模式非常重視學生的主動參與和內心體驗，重視知識的形成過程。但具有不太完備認知結構的學生將面臨如何從豐富的資源中尋找學習方向、如何對搜尋到的信息去偽存真、如何運用虛擬實驗技術、如何獲得協作指導等問題。因而，實踐中在構建學習資源方面，應重視對材料的選擇與整合；在策劃學習導航方面，既要為不同學習者提供多樣性的路徑，又要使路徑具有可組合性特點；在指導協作交流上，要充分發揮網絡的交互功能，既對學生的學習行為適時監測，又倡導學習者間的協作交流。
　　（2）基于軟件工具的課題研究
　　近年來，物理課程學習中的課題探究受到廣泛關注。由于實驗條件的限制，學生的“探求”欲望往往不能得到很好的滿足。借助于軟件工具，創設虛擬仿真環境，可為學生探究和體驗提供條件，學生能在動態情景中觀察現象、讀取數據、探索和發現研究對象之間的數量變化關系。幾何畫板、仿真物理實驗室、DIS實驗系統、網絡插件、虛擬儀器等均可作為“新的實驗工具”，讓學生思考、學習、創造。需要強調的是：運用“新的實驗工具”的目的是讓學生“研”，學生的研究所得或許會超越老師的認識，但限于他們的經驗、信息技術水平等，在課題選擇、工具選用等方面依然要加強指導，才能取得良好的教學效果。
　　以上，筆者僅概要論及了實踐中運用信息技術促進思維方式和學習行為變化兩個方面，實際上，遠遠不止于此。但需要強調的是，在信息技術與物理課程整合的實踐中，還存在諸多問題。從學生思維角度看，一是過分偏重素材資源，課堂信息超量，無效信息擠占了學生探索、分析、思考的時間，抑制了學生思維；二是過分追求表現形式，忽視物理學科特點，過于追求理性材料感性化、抽象問題具體化、畫面呈現動態化，這將弱化思維能力的培養。從學生學習行為角度，一是對學習者關注不夠，信息技術更多的是教師教的一種技術手段，而未能成為學生自主學習、主動探究、合作交流的工具；二是許多在信息技術環境下開展的探究學習過程變為學生對各種資料的拼接和堆砌過程，并由此帶來浮躁的學習態度和無深度的思維習慣，同時教師對學生的自我監控能力的培養尚需進一步加強。
　　構建學習力是為了讓學生成為更好的學習者，具有面向學習者未來的功效。信息技術作為一個教學要素整合到物理教學中，正是為了促進學生的學習力。盡管國內外對學習力的研究尚處于初步的探索階段，但作為提升學生學習力實施者的教師，在教學實踐中，如果能夠緊緊圍繞構建學習力的視角運用信息技術這一工具，無論是對信息技術與課程整合的深入，還是對改變自身的工作狀態、學生的學習狀態，都將大有裨益。
　　參考文獻
　　[1] 劉永和.提升學習力：當前推進素質教育的解決方案.上海教育科研，2009（5）.
　　[2] 沈書生，楊歡.構建學習力：教育技術實踐新視角.電化教育研究，2009（6）.
　　[3] 谷力.學習力——個體與環境相互作用的產物.上海教育科研，2009（7）.
　　[4] 桑業明，周甄武.試論虛擬思維方式的形成、實質及其意義.遼寧師范大學學報（社會科學版），2004（3）.
　　[5] 陳建.白光合成實驗的探討.物理教學，2003（9）.
　　（責任編輯郭振玲）