物理探究式教學與信息技術的整合

2001年教育部在基礎教育改革的奠基性文件《基礎教育課程改革綱要(試行)》中指出：“大力推進信息技術在教學過程中的普遍應用，促進信息技術與學科課程的整合，逐步實現教學內容的呈現方式、學生的學習方式、教師的教學方式和師生互動方式的變革，充分發揮信息技術的優勢，為學生的學習和發展提供豐富多彩的教育環境和有力的學習工具。”明確提出信息技術與課程整合的思想和要求。本文立足于物理課程標準，通過對信息技術環境下高中物理探究教學策略的研究，旨在將信息技術融入高中物理探究教學之中，為高中物理新課程的開展和實施提供參考。

一、國內外現狀

美國教育技術CEO論壇2001年第4季度報告明確指出：“21世紀的能力素養”應該包括以下五個方面：（1）基本學習技能；（2）信息素養；（3）創新思維能力；（4）人際交往與合作精神；（5）實踐能力。上述五個素養中，基本學習技能相當于我們平時所說的“知識與技能”；信息素養（information literacy）是指能夠有效地獲取信息，并對信息進行加工、分析、利用和評價；創新思維則應包括發散思維、判斷思維以及抽象概括和邏輯推理等方面的思維能力。對于人才的培養，美國教育技術CEO論壇2000年第3季度報告指出：“培養21世紀的技能素養，學校必須將數字化內容與學科課程相整合。”這里的數字化內容和學科課程的整合相當于我們所說的“信息技術和學科課程的整合”。

2000年10月，前教育部部長陳至立在“全國中小學信息技術教育工作會議”上發表講話時，提出要“努力推進信息技術與其他學科教學的整合”，并指出“技術與課程的整合就是通過課程把信息技術與學科教育有機地結合起來，從根本上改變傳統教和學的觀念以及相應的學習目標、方法和評價手段”。目前我國教育研究領域中討論的“課程整合”一般都鎖定為信息技術支持下的課程整合。信息技術與物理教學的整合即為信息技術與物理教學系統中各個要素的整體協調、相互滲透，以發揮教學的最大效益。它的本質和內涵就在于：在先進教學理論的指導下，把以計算機及網絡為核心的信息技術作為促進學生自主學習的認知工具，情感激勵工具與豐富的教學環境創設工具，在整體優化的基礎上產生聚集效應，從而促進教學方式的根本改革，達到培養學生創新精神和實踐能力的目標。

課堂探究教學，就是指學生在教師的啟發誘導下，以自主學習和合作討論為前提，以現行教材為基本探究內容，以學生周圍世界和生活實際為參照對象，為學生提供自由表達、質疑、探究、討論的機會，讓學生通過個人、小組、集體等多種解難釋疑活動，將所學知識應用于解決實際問題的一種教學形式。它是一種以教材中的問題為中心，以學生的經驗為基礎(包括直接經驗和間接經驗)，以學生的自主探究為主要形式的教學活動。

二、信息技術在探究式教學中的應用

1.創設發現問題情境，激發學生的求知欲望

問題情境，就是教師通過提出一系列有一定難度的問題，活躍學生的思維，激發學生的求知欲望。物理學科是一門與日常生活緊密聯系的學科。日常生活當中涉及到很多物理現象，教師要善于把這些現象提煉出來，通過多媒體課件進行展示，讓學生的各種感官得到充分的調動，以信息技術為紐帶，讓學生從相對封閉的教學環境中走向開放的世界。

例如，在《宇宙航行》這一節的教學中，先展示神州5號飛船載著楊利偉升空及其在軌道中運行的視頻，然后提出問題：“以多大的速度才能使物體不再落回到地面，而使其成為地球的一顆衛星呢。”學生在觀看視頻的過程中有了初步的思維撞擊，然后教師提問：“拋出的石頭會落回到地面，為什么衛星沒有落下來。”雖然學生平時觀察到了這一現象，但是從來沒有做過深入的思考，于是產生了強烈的求知欲望。教師順勢引入牛頓的猜想，并且利用動畫將這一猜想展示出來。這樣一來，實現了從書本上抽象的靜態平面現象到課件上直觀的立體動畫效果展現的轉化。轉化過程中的趣味性、直觀性、多樣性，讓學生的各種感官得到了充分的調動，從開始時聲音圖像引起的無意注意到積極思考的有意注意，學生的學習興趣和思維能力得到了培養。正如安德森在《教學和教育百科全書》中指出的那樣：探究教學的本質特征是不直接把構成教學目標的有關概念和認知策略直接告訴學生，而是教師創造一種智力和社會交往環境，讓學生通過探索發現學科內容要素和認知策略。

2.創設探究學習情境，鍛煉學生思維能力

物理探究式教學的核心是針對物理問題提出假設、進行論證。一般地，物理實驗手段在展現物理現象和規律時，學生的觀察可能有諸多局限，一些模糊的物理過程在一定程度上又增加了學生的認知負荷。任何一個概念、定理、定律都經歷了由感性到理性的抽象概括過程。學生掌握知識一般從對教材的感知開始，缺乏對教材中實驗的感知是學生課堂學習困難的主要原因。信息技術的巨大優勢在于實驗過程可以逐一分析，不放過實驗的每一個細節。通過多媒體演示實驗，可使學生由原來被動地聽、看，變為主動積極地參與到課堂學習中來，從而提高課堂教學效率。

例如，在《牛頓第一定律》教學中，教師可以利用圖片編輯器，將伽利略各個斜面實驗的頻閃照片組合在一起，讓學生有一個直觀的印象。《螺旋測微器》的教學一直是一個難點，由于現實中螺旋測微器是不允許學生拆卸的，教師可以在課件中利用flash動畫，將其中的各個部分“拆卸”開來，讓學生對其構成有一個清晰的認識。讓物理儀器由原來的“黑箱”變為透明直觀的“玻璃箱”。學生和教師一起在旋動螺母的過程中清晰地看到動畫中螺紋的前進和刻度的變化情況，配以適當的假設，輕松突破教學難點。

3.發揮實驗作用，提高實驗效果

在完成了對問題的假說和猜想后，學生會結合自己原有的知識，通過實驗來完成對物理理論正確與否的檢驗。常規的物理學實驗，由于儀器的影響以及數據提取與處理上的難度，實驗結果不是很理想。物理實驗教學中，可以將信息技術和物理實驗有機結合起來，通過計算機展示實驗中難以顯示的過程和現象，并處理一些復雜的數據。

在具體教學中，不少教師插入的課件大多是仿真型實驗操作系統。學生可以通過鼠標和鍵盤的控制完成對實驗設備的了解，并模擬實驗過程。這種實驗操作系統的優點是實驗操作簡單。如，粒子的散射實驗和衰變等等。不足是操作程序是設計好了的，對學生的實驗技能和創新思維的培養有一定的缺陷。

例如，在“向心力的研究”這一實驗中，使用真實測試實驗系統可以在數據處理中確定向心力和角速度、轉動半徑以及轉動物體質量之間的函數關系，從開始演示實驗的定性展示到分組實驗的定量研究，讓學生的物理研究有了一個較為可信的結果。

4.利用信息資源系統，培養學生的資料處理能力

在多媒體教室、網絡教室、校園網的技術支持下。

教師可以在上課之前通過自己建立的博客列出下一階段的任務要求，學生通過上網或者基于積件（Integral ware）思想的多媒體素材庫搜索資料，明確下一步的學習任務和任務和要求。在課堂學習結束之后，學生可以發送電子郵件向同學和教師請教問題，也可以在協作學習的環境中，在BBS上或者QQ群里分享從網絡上搜集的資料以及學習心得、經驗和教訓，接收教師布置的作業和任務。通過上面的過程學生獲得在數字化環境中自主發現的能力。

例如，在學校的多媒體素材庫中，設立物理學史和研究型物理課題的專題。學生在學習之余，通過教師的指導，選擇有興趣的課題進行深入研究。在課題的研究過程中，學生通過與教師交流，有效提高學生的創新思維和邏輯思維能力。

總而言之，今天的人類已經步入多媒體和網絡為代表的信息化時代。教師可將信息技術與探究式教學整合好，將計算機及網絡信息技術作為學生自主學習的認知工具、情感激勵工具，實現信息社會里的人才培養目標。

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參考文獻

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［2］鐘啟泉主編.為了中華民族的復興 為了每位學生的發展（基礎教育課程改革綱要＜試行＞)解讀［M］.上海:華東師范大學出版社，2001.8

［3］胡炳元主編.物理課程與教學論［M］.杭州:浙江教育出版社，2003.9

［4］中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準(實驗) ［M］.北京:人民教育出版社，2003.4

［5］李新鄉主編.物理教學論［M］.北京：科技出版社，2005.9

［6］郭懷中主編. 物理教學論［M］.合肥：安徽人民出版社，2007.9

［7］李芒主編.現代教育技術基礎［M］.長春：東北師范大學出版社，1999.9

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(責任編輯 易志毅）