教育技術視野下提高中學物理教學有效性的實踐研究

一、問題的提出

新課改理念下，中學物理教學的基本理念之一是：“物理課程應該改變過分強調知識傳承的傾向，使學生經歷科學探究過程，學習科學研究方法，培養學生的探索精神、實踐能力及創新意識。”目前，將信息技術與物理教學進行整合已經不是新鮮的話題，筆者在教學過程中發現信息技術與物理教學的整合存在以下問題：1.部分教師將整合過程單純看作是在課堂上運用多媒體課件或視頻演示輔助課堂教學；2.大量運用FLASH課件代替傳統演示實驗，注重大量習題訓練，忽視學生動手探究；3.部分課件華而不實，在上課過程中按順序播放，教師沒有進行詳細標注和講解，導致課堂氛圍很熱烈，但是學生對知識的掌握卻非常糟糕；4.注重課件的演示，忽略深入學生，了解學生的學習情況，較少與學生交流。

針對物理教學與信息技術整合中存在的種種不足，本文擬分析探討如何針對中學物理教學實際，在教育技術視野下提高中學物理教學的有效性。

二、教育技術視野下提高中學物理教學有效性的途徑

（一）利用高清攝像頭，輔助教師進行物理探究實驗

筆者對在教學過程中利用多媒體課件或教學視頻，代替傳統演示實驗持反對態度。因為如果能夠創造機會，讓學生到實驗室動手實驗才是最好的，但實際上由于課時較緊以及實驗室條件有限等原因，不可能讓學生親自動手嘗試所有的物理實驗，這就需要教師在課堂上進行探究演示。如果單純用FLASH課件或者物理教參自帶的實驗教學視頻來演示，會約束學生的思考空間。這樣，學生是被動地接受教師的觀點，用不著動腦思考，這樣的教學收不到好的教學效果。

課堂上，教師親自動手演示實驗的好處是方便學生體會到真實的物理情境。因為實驗過程中，獲得的數據可能有誤差，教師可以引導學生觀察并指出實驗過程中產生誤差的原因。而運用多媒體課件播放實驗視頻的最大弊端在于視頻里實驗員做出來的實驗數據肯定是標準的，千篇一律的。而教師做實驗，則可以故意將一些步驟弄錯，讓學生主動發現并指出錯誤的地方，學生通過積極思考掌握的知識點肯定要比“滿堂灌”得來的知識，掌握得更多牢靠、深刻。

教師在講臺上演示物理實驗的時候，往往會遇到一個不可避免的問題，那就是后排的學生根本看不清教師演示的內容。有一次公開課，筆者坐在教室的最后一排，上課時，教師用大型的演示實驗專用器材，筆者也有一種霧里看花、模模糊糊的感覺。教室后排的學生，需要掌握的是新的知識，如果看不清演示過程，那么，對知識的學習會造成一知半解、似懂非懂的情況。

筆者在觀摩廣州市第一屆中學物理優質課比賽的過程中，發現有的教師利用USB攝像頭攝像，再向學生展示探究過程，筆者認為用攝像頭攝像應注意兩點。

1.攝像頭應選用無驅高清（720P）型

可以選羅技C270的高清攝像頭。因為普通30萬像素攝像頭拍攝的效果不理想，利用投影儀投放到屏幕后的效果更是慘不忍睹，因此攝像頭應該至少有720P以上，才能使后排的學生也能清楚地觀看實驗過程。

2.搭配支持全屏演示的軟件

Windors系統自帶攝像頭的支持軟件只能將拍攝的內容壓縮在一個小窗口里，無法實現全屏播放，為此應該搭配一個可以全屏演示的支持軟件，例如VP-EYE4.1。只有全屏演示探究過程，后排的學生才能看清整個實驗過程。

（二）Arduino wifi小車提供另類視角，詮釋物理概念

Arduino是2005年1月由米蘭交互設計學院的兩位教師David Cuartielles和Massimo Banzi聯合創建的，是一塊基于開放原始代碼的Simple I/O平臺。該平臺由兩部分組成：硬件（包括微處理器、電路板等）和軟件（編程接口和語言）[1]。

Arduino wifi小車則是利用wifi無線網絡的數據載體，控制數據，實現音、視頻雙向數據交換，具有控制小車和視頻監控等功能。Arduino wifi小車在物理教學中可以有各種各樣的應用。以廣州市新版八年級物理第八章《運動和力》中的“牛頓第一定律”的探究實驗為例，可以用Arduino wifi小車代替普通小車，從軌道上滑落到粗糙的介質表面，利用小車搭載的攝像頭記錄下滑過程，讓學生通過電腦實時感受在粗糙程度不同的表面上，車子逐漸慢下來的過程，Arduino wifi小車還可以將車子運動的相關數據，通過wifi網絡實時傳送到電腦上，讓學生分析探討。

Arduino wifi小車不僅可以極大地提高學生對物理學習的興趣，同時也可以讓教師的創新教學能力得到充分應用。法拉第曾經說過：“沒有觀察，就沒有科學，科學發現誕生于仔細觀察。”Arduino wifi小車提供了另一個視角，讓學生認真觀察實驗現象，激發學生的好奇心和創造火花。利用Arduino wifi小車進行啟發式教學，可引導學生求異質疑，激勵學生多提問題，鼓勵他們以研究者和創造者的姿態獨立思考。

（三）利用無線激光筆（Laser pointer with remote control）和指針選項輔助PPT的播放

1.無線激光筆的優勢

多媒體課件，尤其是PPT，在物理教學中的優勢不言而喻，但是課件的播放，通常要求教師站在電腦旁，無線激光筆正好解決這一麻煩。

無線激光筆，由一個RF射頻遙控器與一個無線接收器（USB接口）組成。RF射頻遙控器內嵌有無線RF射頻發射器，在使用時只需將接收器插入電腦主機的USB接口，無需安裝驅動軟件，即可正常工作。使用者只需點擊RF射頻遙控器的相關功能鍵，便可操縱接收器，并且發射器不用對準接收器，真正體現了無線自由[2]。

無線激光筆可以把教師從電腦旁邊徹底解放出來，走到學生中去，對物理知識進行講解，同時又能隨時隨地對PPT課件進行播放；同時也方便教師營造一個寬松、愉快、和諧的教學氛圍，讓學生在快樂中學習、求知，從而催生和加強他們的實踐創新精神，提高教學效果。

2.妙用PPT的指針選項

對沒有交互式電子白板的學校而言，PPT播放過程中，無法隨心所欲地對教學重點與難點進行標記。其實PPT有一個非常強大的指針選項功能被忽視了，利用這個功能，可以用鼠標對播放中的PPT課件進行標注和注解。具體做法是：在播放過程中，點擊鼠標右鍵，在出現的菜單中選擇“指針選項”，然后再選擇相關的功能（例如氈尖筆）進行演示。其中圓珠筆和熒光筆是最常用，也是最強大的兩個功能，可以用來彌補沒有交互式電子白板的課堂教學中師生互動上的不足。

（四）Goldwave軟件配合無線麥克風，實時演示聲音波形圖

盡管中學物理會考中，聲學部分占的比重不大，甚至無關緊要。但是對物理世界一片空白和好奇的八年級學生來說，聲學是進入物理殿堂的第一扇大門（廣州市中學物理教材舊版第一章是聲學，新版第二章是聲學），因此，聲學的啟蒙意義就變得舉足輕重。也許，一節精彩、生動、直觀的聲學課，能夠對學生整個中學階段的物理學習產生深遠的影響。

筆者在聲學這一章的教學過程中，就使用了Goldwave軟件配合無線麥克風進行講授。Goldwave軟件可以將麥克風采集的聲音數據實時轉化為波形圖，學生可以非常直觀地觀察不同人，由于音色不同，所表現出的波形圖也不同。同一個人發出的音調和響度不同，所表現出的波形圖也不相同。無線麥克風的好處是可以讓教師走到學生當中去采集學生的聲音，并且實時轉化成波形圖。當學生看到自己的聲音轉變成波形圖時，注意力不僅高度集中，同時也會對物理產生濃厚的興趣。

（五）在中學物理實驗探究教學中應用電子書包

電子書包是一種可以隨身攜帶，承載著豐富的數字化教育資源，具有網絡支持與服務功能，支持學校、家庭、社會教育系統中各要素之間的協同互動，并滿足學習者個性化學習的移動學習媒體[3]

中學物理探究實驗教學中，可以利用電子書包的可移動性，便攜性以及學習資源豐富等特點，讓物理探究實驗學習回歸日常生活。通過以學生的直接經驗為起點，充分關注學生的協作探究過程，培養學生的發散思維、協作探究能力，提高學生在物理探究學習中整合教育技術的能力。

依托電子書包的強大通訊平臺，物理探究實驗也可以邀請家長參與進來，通過家校協同教學，電子書包可以發揮創設情景、知識重建、互動交流和互動評價等作用，家長和教師可以互通學生學習情況，學生和家長一起動手做物理探究實驗，這樣在一定程度上提高了家校協同的有效性。

三、教育技術視野下提高中學物理教學有效性的效果分析

筆者從2011年9月起，開始運用本文提到的教育技術手段輔助初中物理教學，目前已使用近一年半的時間。筆者采用問卷調查法向參與教育技術輔助物理教學的學生，從使用情況、使用效果、滿意度與評價等三個維度對提高中學物理教學有效性的效果進行調查，共回收有效問卷127份。調查數據，及問卷的統計結果用EXCEL軟件進行分析。提交有效問卷的學生來自廣州市第一二三中學和廣州市第八十四中學的八年級在讀學生，其中以2012學年度上學期黃埔區八年級物理統考成績在70分左右的學生為主，占總調查人數的59.15%。

（一）教育技術手段的應用，較好地推進了中學物理課堂教學

調查數據顯示，超過75%的學習者認為高清攝像頭的使用能夠更加清晰地觀察實驗現象，尤其是坐最后一排的學生，認為高清攝像頭的用處非常大，為物理教學的順利開展發揮了積極的作用，這正是在物理教學過程中使用教育技術手段的目的之一。認為教育技術手段對物理實驗探究演示“非常有幫助”和“有幫助”的比例高達92.01%。

受訪學生對教育技術手段的運用整體評價良好，數據顯示，選擇非常希望使用和希望使用教育技術手段的學生比例為86.18%。

（二）在物理課堂教學過程中對教育技術手段的運用仍需改進和完善

熟練運用教育技術手段，對教師的專業化水平要求比較高，在實際操作過程中，由于教師操作不熟練，調試設備的過程消耗了過多的時間，甚至占用了正常上課的時間，有些得不償失，因此，不能過分依賴教育技術設備。

四、結束語

在中學物理教學過程中合理運用技術手段，可以促進學生知識應用能力的提升。此外，教師對教育技術手段的認識，不應該只停留在理論層面，而應積極地在各自的教學實踐中進行應用研究，積累實踐經驗，以便更充分地發揮教育技術手段在物理教學中的作用。

參考文獻

[1]蔡睿妍.Arduino的原理及應用[J].電子設計工程，2012，20（16）：155-157.

[2]王靜.激光翻頁筆原理淺析[J].中國科技信息，2009（21）：71.

[3]劉繁華，于會娟，譚芳.電子書包及其教育應用研究[J].電化教育研究，2013（1）.

[4]翁宗琮.提高學生對信息技術課興趣的嘗試[J].中國教育科研與探索，2006（5）：83-85.

[5]翁宗琮.利用微博輔助初中信息技術教學[J].中學課程輔導·教學研究，2011（14）：125-126.