（南宮市職業(yè)技術教育中心，河北南宮 055750）

伴隨著現代信息技術的飛速發(fā)展，計算機多媒體技術已經走進了高中教學。信息技術正在引起教學手段、教學方法甚至教育觀念與教學模式的革新。與此同時，高中課程改革也已全面展開。探究式教學是我國新一輪基礎教育課程改革的一大亮點、熱點和難點。在新課標中，科學探究不僅被作為重要的理念強調、作為教學建議提出，而且被列入了課程目標和內容標準之中，作為必須實施的內容要求。而物理實驗是探究教學中的一個重要方式，是物理教學中的重要內容。如何整合現代信息技術促進物理實驗教學改革的實施成為一線教學工作者和物理教育專家共同關注的一個話題?；谏鲜鲈?，筆者從一線教師的角度對信息技術與實驗學科整合進行初步探討。

一、傳統(tǒng)實驗教學所面臨的困境

物理學是一門以實驗為基礎的自然科學，離開實驗可以說談不上學物理。中學物理實驗教學擔負著培養(yǎng)學生觀察能力、分析和解決實際問題能力，使其逐步形成科學態(tài)度和科學精神的任務。傳統(tǒng)的實驗教學雖然不乏一定的優(yōu)點，如理論講解透徹、操作簡單、手段經濟、教師易于控制等。但是由于受“應試教育”等因素的影響，我國中學物理實驗教學始終是一個薄弱環(huán)節(jié)。更為嚴重的是，在當前中學物理實驗教學中，還廣泛存在“三重三輕”，即重講解，輕實驗；重結論，輕過程；重知識，輕方法。長期以來，形成了物理實驗教學“教師難教、學生厭學”的局面。

新課程雖然進入全面實施階段，但是受傳統(tǒng)的教學觀念影響，高中物理實驗教學當中以教師為中心的教學模式仍然占據相當的份量，這便使得物理實驗教學自身應有的優(yōu)勢(如學生參與的廣泛性、實驗過程的體驗性和探索性、實驗結果的差異性等)很難體現出來，學生基本上是按教師所布置的實驗步驟進行操作，進行實驗的積極性和主動性大打折扣。

不僅如此，由于中學實驗室硬件條件的限制，并考慮到實驗的時間、安全等因素，很多實驗難以作為演示實驗或學生實驗走進課堂。學生對實驗現象只能根據教師的講解進行主觀想象，如果對物理模型和物理過程的動態(tài)分析和過程分析把握不準就很容易使教學陷入困難的境地，從而嚴重影響教學效果。

二、信息技術與高中物理實驗教學的整合策略分析

由于中學實驗室硬件條件的限制，并考慮到實驗的時間、安全等因素，很多實驗難以作為演示實驗或學生實驗走進課堂，這時，可采取計算機模擬演示。

（一）將DISLab系統(tǒng)應用于物理實驗教學

DIS是DigitalInformationSystem三個詞的縮寫，DISLab是“數字化信息系統(tǒng)實驗室”的簡稱，它是一種用于實時采集數據的智能化系統(tǒng)，由傳感器、數據采集器、計算機系統(tǒng)及配套軟件構成。DISLab配備的各種傳感器可以實時采集各類被測量的數據，幾乎涵蓋了高中物理教材中所有實驗的被測量，并可以同時測量多個物理量，通過A／D轉換輸入計算機，并通過相應的軟件對被測信息進行各種數據處理，從而構建一個現代化的數據測量和處理平臺。

“數字化信息系統(tǒng)實驗室”DISLab技術在實驗教學中的應用，初步實現了運用現代技術改造傳統(tǒng)的實驗手段和方法，為實驗教學與信息技術的融合創(chuàng)造了條件。DISLab系統(tǒng)它不但能訓練學生操作計算機中的軟件獲取實驗數據，更能訓練學生按照實驗要求正確進行實驗操作，因為錯誤的實驗過程和操作步驟所產生的數據將會被系統(tǒng)忠實地記錄下來，學生無法通過編造實驗數據來掩飾實驗中的錯誤，只有重新進行實驗操作才能得出正確的實驗結果。這樣對提高學生的實驗操作能力也起到了很大的促進作用。DISLab系統(tǒng)的引入，也為開展基于物理實驗的研究性學習創(chuàng)造了更好的條件，為對物理實驗感興趣的學生提供了進一步研究和探索的平臺，有利于滿足不同學生對物理學習的不同需求，為實現物理教育的個性化創(chuàng)造了很好的條件。

DISLab是將來實驗發(fā)展的一個趨勢，但現在中學里只有少數學校配備，大面積普及暫時還有一定難度。而且DISLab在中學物理實驗教學中的引入，對傳統(tǒng)的實驗教學是一個很大的沖擊，對教師的實驗素質也提出了較高的要求。

（二）利用計算機進行實驗數據處理

在學生實驗中，很多數據的處理是很繁雜的，處理時一些簡單而機械的計算會占去學生大量的課堂時間，計算機及配套軟件的使用使我們“數據挖掘”的本領大大增強，更容易、更深刻地揭示客觀世界隱藏的各種規(guī)律。從目前計算機發(fā)展的現狀來說，繼續(xù)讓學生進行簡單而機械的計算已無必要，將這些時間留給學生進行實驗探索會更有意義。所以，我們可以利用一些功能較強的數據處理軟件如excel來處理實驗數據獲得結果，也可以自己編寫相應的程序或指導編程能力較強的學生編寫相應的程序來處理實驗數據，讓學生從簡單而又繁雜的計算中解放出來。這樣一方面可以采用信息技術使處理數據層面上的工作簡單化，學生用于數據處理的時間大大減少，他們有更多機會去進行探索研究；另一方面，信息技術本身就是學生進行探究活動的有效工具。以計算機為代表的現代信息技術能夠跟傳統(tǒng)實驗實現“優(yōu)勢互補”，推動物理實驗教學方法的改革。

（三）利用現代信息技術虛擬實驗輔助教學

信息技術的可視化大大豐富了物理的實驗教學情境，可以為學生提供豐富的直觀性材料，培養(yǎng)學生的認知能力，也更易調動學生思維的積極性，增強學生學習物理的興趣。一些實驗在教學中不便演示、展示或實驗，于是可用信息技術模擬這些現象和內容，以立體的信息輸入學生的大腦，幫助學生形成生動、立體、形象的物理實驗情景，將微觀過程實施宏觀模擬、把宏觀場景進行微縮處理、將瞬間過程轉變?yōu)槎ǜ穹治?，進而實現變抽象為具體、變動態(tài)為靜態(tài)、化枯燥為生動的教學效果。這些都有利于學生通過意義建構建立認知結構并主動探究解決問題的途徑。根據解決問題的不同，現階段高中物理教學中信息技術虛擬實驗大致應用于兩種情況：一是虛擬實驗現象；二是虛擬實驗過程以便于進行動態(tài)分析。

1.虛擬物理實驗現象，給予學生形象、深刻的感知

物理學中的研究對象極其廣泛，小至微觀世界，大至宇宙天體都在物理學的研究范圍之內。由于中學實驗室硬件條件的限制，并考慮到實驗的時間、空間、技術、安全等因素，很多實驗難以作為演示實驗或學生實驗走進課堂，這給高中物理教學造成很大的困難。信息技術的可視化使上述困難得以解決。

例如：α粒子散射現象，我們可以在實驗原理和實驗事實的基礎上，運用C語言圖形函數模擬出由四個原子排列而成的單層金箔片，展現出三個α粒子基本上無偏轉、小角偏轉及大角偏轉三種情形的運動過程。然后對照盧瑟福的原子核式結構模型，湯姆生的“棗糕”模型，學生在這種動感的實驗情景刺激下，馬上就在頭腦里建立了原子核式結構模型，否定湯姆生的“棗糕”原子模型。再如：重核的裂變，由于條件及危險性的限制，不可能用實驗來演示，更不可能讓學生試驗。然而學生對這部分知識又特別感興趣，都想知道原子彈為何有如此大的威力。若用視頻播放原子彈爆炸素材，計算機來模擬核裂變的過程，不但可以看到核裂變時不斷有能量釋放，而且使學生有一種身臨其境的感覺。

2.利用信息技術實現對物理過程的動態(tài)分析

對實驗中的局部細節(jié)可以進行放大，使快速的過程延緩，有助于學生觀察和進行動態(tài)分析，發(fā)現事物的本質和規(guī)律。如：在平拋運動的教學中利用動畫將它分解成水平和豎直兩個方向的運動，使之通過形象生動的畫面，為學生學習過程中的感知、抽象、建模提供符合現代教學理念的學習情景，從而得出正確的結論。又如：在講述交變電流的產生時，可以利用三維動畫技術來展示在轉動過程中線框與磁感線夾角的變化與電動勢變化之間的關系，為學生分析問題創(chuàng)設情景。

三、高中物理實驗教學與現代信息技術整合中需要注意的問題

（一）實驗優(yōu)先，能做實驗不用信息技術虛擬

仿真物理實驗室就是利用計算機及多媒體技術仿真或虛構某些情境，供學生觀察、操縱、建構物理對象，使他們獲得體驗或有所發(fā)現。在開展高中物理計算機輔助實驗教學時，必須牢固樹立實驗優(yōu)先的教學指導原則。例如：可以借助計算機多媒體技術中的智能和仿真技術來創(chuàng)建“虛擬”實驗室，使學生在“虛擬”實驗室中進行實驗“探索”。由于在“虛擬”實驗室中所經歷的實驗“探索”通常具有實驗現象“清晰”，實驗操作“簡潔”以及具有智能導航、智能評價等特點，且不受實驗環(huán)境限制，因此，從某種程度上來說，在這樣的“虛擬”實驗室中可以得到較高的教學“效果”。但由于學生能力所限，大多數學生對仿真實驗室的使用只能根據教師的要求按部就班地進行實驗，另外，由于虛擬實驗室的模擬性、過度的理想化等特點所帶來的沒有真實感、缺乏可操作性等因素，導致部分學生不相信實驗數據和實驗結果，無法真正發(fā)揮仿真實驗室的效果。因此，實驗的效能并不能被“虛擬”、“模擬”所代替，物理實驗教學的培養(yǎng)任務只有通過做實驗才能實現。計算機輔助物理實驗教學只能起輔助觀察、輔助講解、輔助分析、輔助探索的作用，切記不可用虛擬實驗來完全代替真實的實驗操作。

（二）實驗數據處理和數據分析不宜全部依賴于計算機

應用計算機數據處理軟件進行實驗數據的處理，固然可以使學生從簡單而又繁雜的計算中解放出來，但是物理實驗并非單單讓學生得出實驗結果，更重要的是在實驗過程中更好地理解和掌握數據處理的原理和方法，從而更有效地培養(yǎng)學生的數據處理能力。因此，在利用計算機進行實驗數據處理的同時，必須使學生深刻理解實驗數據的處理原理和處理方法。

（三）樹立全新的教育觀念，利用信息環(huán)境開展探究式教學

盡管許多學校擁有了比較先進的信息技術教育設施，教師制作和運用課件的能力也達到了相當的水平，卻由于受傳統(tǒng)教育觀念的影響，很多學校雖然使用的是現代新技術，反映的卻是陳舊的教學思想。信息技術在教學過程中也僅僅作為“輔助教”的工具，沒有用來“輔助學”，在教學設計中忽視“學生如何參與”的研究，沒有為學生創(chuàng)設主動、積極學習的環(huán)境，學生實驗素質的提高及創(chuàng)新能力難以得到實質性提高。故此，在利用全新的教學手段的同時，必須摒棄傳統(tǒng)的教育理念，樹立以學生為中心的全新教育觀，注重對學生自主、合作、探究能力的培養(yǎng)。

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