信息技術在物理教學中的應用

黃仕則

在今天，以計算機技術和網絡技術為基礎的信息技術已經滲透到社會的各個領域，教育信息化已是大勢所趨。信息網絡技術與物理學科教學的整合可以培養學生良好的信息素養，為適應信息社會的學習、工作和生活奠定必要的基礎。為此，筆者探索和實踐了以網絡技術和多媒體技術為載體的初中物理教學，下面就此談談自己的體會。

● 利用多媒體課件，優化課堂教學

多媒體課件是目前應用最廣泛的一種信息技術與物理教學整合方式，因為多媒體課件集文字、圖像、動畫、聲音、視頻于一身，為課堂教學提供大量形象化、動態化的素材，具體到物理學科，最大的作用莫過于可以再現或模擬一些課堂教學難以演示或學生難以看清楚的物理現象和實驗內容。

有些物理知識非常抽象，實驗器材無法演示，可以結合動畫模擬的方式來向學生講解。例如，閉合電路中金屬導體里電流的方向問題，由于導體內部自由電子看不見摸不著，非常抽象，學生理解起來比較困難，而一個Flash動畫就可以形象直觀地把電流的方向表現出來。類似的還有回聲測距、透鏡成像等問題，也可以通過多媒體課件由抽象變得具體。

多媒體課件也可以實現動與靜的轉換。例如，在講解霜的形成時，如果只是告訴學生這是凝華現象，顯然是蒼白無力的，如果能提前做準備，買來干冰，將其放在導熱性較好的容器里，不用多長時間，容器外壁就會形成厚厚的一層霜，用攝影機把霜的形成過程拍下來，在課堂上快進播放，效果就會好得多；相反，有些速度太快的過程像慣性現象，也可以通過暫停、逐格播放的形式定格下來，方便研究。

利用多媒體課件，還可以實現微觀與宏觀的轉換，如原子裂變、天體結構等；還可以展示事物的內部結構及工作原理（如電動機、發電機、汽油機等）；課件還減輕了我們的工作量，可以把一些板書、圖表、練習等放在課件里，避免重復抄寫，節省了時間，擴大了課堂容量。

● 利用虛擬仿真軟件，完善實驗教學

物理學是一門以實驗為基礎的學科，實驗幾乎貫穿了物理學習的整個過程。學生對物理概念和規律的認識、理解、掌握，要依靠對物理現象的真實的感受，而這個感知只有實驗提供的才是真切的，但在日常的實驗教學中，由于條件的限制，并不是所有的實驗都能讓學生有這種真實的體驗或達到預想的演示效果，所以虛擬仿真實驗軟件就應運而生了，最初的虛擬仿真軟件是以課件制作平臺的身份出現的，隨著技術的不斷改進，現在的虛擬仿真軟件，仿真度高，操作者可以選用提供的器材，任意搭建實驗，改變各項參數，不管實驗操作正確與否，均可以獲得與實際相似的現象和結果，對錯誤的操作，會提出糾正意見，從某種程度上說，它已不單純是個輔助教學軟件，而是一個真正意義上的探究式學習平臺。

不少老教師對在實驗教學中使用虛擬仿真軟件仍持保留態度，認為只要是實驗，學生體驗還得靠親自操作或觀察演示，這個觀點沒有錯，前提是必須要有實驗的基本條件，演示效果好且不影響教學效率，事實上我們經常做不到。筆者認為虛擬仿真軟件至少適用于以下幾種情況：①解決因實驗器材或耗材短缺導致一些實驗無法開展的問題；②解決學生難以動手操作各種易損儀器和貴重儀器的矛盾，像示波器；③仿真操作一些具有危險性的實驗，如托里拆利實驗；④彌補實驗教學上不足，將抽象的概念形象化，如在習題教學中，隨時可將實驗調出來，針對某一個步驟和現象仔細推敲。現在的仿真實驗軟件大部分都能導出嵌入網頁的文件，支持在線動手操作，所以可以把設置好的仿真實驗放到網上或下載下來，學生在家里就能進行實驗操作，這樣就使實驗教學走出實驗室，走出課堂，同時也可以提高學生自主學習意識和能力。

● 利用網絡技術，拓展學習時空

泛在學習是當今教育信息化領域的一個熱門詞匯，簡單來說就是無時無刻的溝通，無處不在的學習，我們把學習內容放到網上，學生手頭上只要有一個智能終端，一個無線網絡環境，就可以實現隨時隨地學習，物理學科也不例外，網絡技術與物理教學整合主要有以下幾種途徑：

一是以專題網站的形式，包括教育博客、班級網站、專題學習網站等。最大的好處是實現了學習資源庫的動態積累，借助其評論、投票功能還可以促進生生之間、師生之間對學生學習過程與學習結果的有效評價。很多教師也嘗試過寫博文、做網站，但是后來發現人氣不高，其實原因很簡單，就是博客或網站里沒有學生感興趣的東西。二是網絡教學平臺，如eClass、iTeach、iExam等，這些平臺的特點是交互功能強大、適合一對一數字化學習，但一般是商業平臺居多。三是社會性軟件，如魔燈（Moodle）、Lams、維基（Wiki）等，這些平臺都是免費的，但是需要比較長的開發時間。四是即時通訊軟件，如QQ、微信，很多教師通過微信、QQ和學生建立學習伙伴關系，以群的形式劃分學習小組，保證了每個小組有獨立的網絡學習空間，討論群的消息記錄，記錄了學生的小組學習過程，便于教師了解每個小組的學習情況，并隨時參與到小組學習中。五是當下正興起的云平臺，如金山快盤，通過共享資源池，能夠實現跨平臺互通互聯，隨時隨地輕松訪問課堂資源。一些地區已經啟動教育云項目試點，這意味著教育的云時代開始來臨，教育教學資源將極大豐富且隨手可得。

● 利用可視化工具，促進物理知識的建構

知識可視化的本質在于將個體知識用各種圖解工具以圖示的形式表達出來，由知識的內在聯系將知識形成整體，方便知識的組塊，建立系統化的知識體系。這種圖解形式的知識可以引導記憶，更富形象性，更易理解，有助于知識的同化和知識的遷移。常用的可視化工具包括表格、流程圖、概念圖、思維導圖、思維地圖、概念卡通、觀念地圖、知識地圖、認知地圖、語義網絡等，這些眾多的可視化工具中，有些已為大家所熟知并普遍應用，如表格、流程圖等；有的已有較多的介紹，在教育教學中也已得到不同程度的運用，如概念圖、思維導圖等，這些知識可視化工具對物理教學具有很好的幫助作用。例如，利用思維導圖，在復習課教學中可以幫助學生將零散的概念規律結構化、條理化和系統化，有效培養學生對知識的建構能力；在習題教學中，又可以用來構建解題思路，教師可以清晰看到學生解題的內在思路，從而有針對性地去幫助學生克服解題思維中的障礙。

筆者認為，在信息技術應用于物理教學時有兩條重要的使用原則：第一是敢于嘗試原則。對于大多數的軟件工具，當你站在門外的時候，你永遠不知道它會給你的教學帶來怎樣的改變，所以要敢于嘗試。第二是不可替代原則，信息技術只是輔助教學的一種手段，不應該成為教學中的主導因素。使用信息技術前，筆者常問自己三個問題：一是為什么要使用信息技術？明確使用這個技術要解決什么問題。二是還有沒有更好的方式？即是要明白在現有條件下這種方式是否效果最好。三是學生會有什么收獲？通過這種方式是否更容易達成教學目標。只要把握以上兩個原則，相信對信息技術應用于物理教學一定會有全新的認識和收獲。