陳紅

摘要：隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，人類已進入日新月異的信息時代，社會各行各業(yè)也隨之有了新的改變。2013年因微課、慕課和翻轉(zhuǎn)課堂，教育信息化也變得炙手可熱起來。中學物理學科教學也同樣應(yīng)進行改變與變革，給學生提倡多樣化的學習方式，加大信息技術(shù)與教學的整合等。該文通過筆者多年來的教學實踐，淺談高中物理學科教師對在物理教學中結(jié)合信息技術(shù)進行輔助教學的實踐感悟及正面效應(yīng)。

關(guān)鍵詞：物理教學；信息時代；信息技術(shù)

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）16-3948-05

隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，人類已進入日新月異的新時代——信息時代。在信息時代，為了能適應(yīng)社會的發(fā)展和需求，教育需要變革，以培養(yǎng)出合格的社會主義事業(yè)建設(shè)者。在我國基礎(chǔ)教育改革中就明確提出了：“要大力推進信息技術(shù)在教學過程中的普遍應(yīng)用，促進信息技術(shù)與學科課程的整合，逐步實現(xiàn)教學內(nèi)容的呈現(xiàn)方式、學生的學習方式、教師的教學方式和師生互動的教學方式的變革，充分發(fā)揮信息技術(shù)優(yōu)勢，為學生的學習和發(fā)展提供豐富多彩的教育環(huán)境和有利的學習工具?！盵1]

作為一名高中物理教師，自1999年起，筆者便開始嘗試信息技術(shù)在高中物理學科教學中的應(yīng)用研究，十多年來，筆者堅持將信息技術(shù)滲透到高中物理學科教學，深刻體會了信息技術(shù)在物理學科教學中的應(yīng)用具有重要的理論意義和現(xiàn)實意義。信息技術(shù)與物理課程的整合，是物理教學信息化的必由之路。它們之間的整合，絕非是簡單的相加，而是如何以課程為出發(fā)點，讓信息技術(shù)服務(wù)于課程，讓兩者有機的結(jié)合起來，以達到最優(yōu)化整合。

1 中學物理課程特點及其變化

高中物理作為高中科學學習領(lǐng)域的一門基礎(chǔ)課程，具有集基礎(chǔ)、生活、科技、人文及社會等多方面、全方位和立體化的結(jié)構(gòu)。

上海市中學物理課程標準中強調(diào)，“高中物理課程側(cè)重提高學生思維能力、探究能力和解決物理問題的能力，應(yīng)體現(xiàn)物理學自身及其與文化、經(jīng)濟和社會互動發(fā)展的時代性要求，肩負起提高學生科學素養(yǎng)、促進學生全面發(fā)展的重任?！盵2]為此，課程標準中對“知識與技能”、“科學探究能力和思維方式”、“情感態(tài)度與價值觀”以及“科學·技術(shù)·社會的觀念滲透”提出了具體要求，“旨在進一步提高學生的科學素養(yǎng)，從知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀等三個方面培養(yǎng)學生，為學生終身發(fā)展、應(yīng)對現(xiàn)代社會和未來發(fā)展挑戰(zhàn)奠定扎實的基礎(chǔ)。”[2]

與傳統(tǒng)的教學相比，物理課程內(nèi)容和教學方式的變化為：1）注重提高基本科學素養(yǎng)，使學生終身受益；2）推動學習方式的轉(zhuǎn)變，強調(diào)科學探究過程；3）重視物理學與技術(shù)、社會的緊密聯(lián)系，倡導(dǎo)科學和人文的自然融合；4）面向全體學生，增強學習的選擇性；5）改進學習訓(xùn)練，完善學習評價；6）構(gòu)筑信息技術(shù)平臺，實現(xiàn)物理課程與信息技術(shù)的融合。

改革以講授為主的傳統(tǒng)教學模式，提倡多樣化的教學方式。

2 信息技術(shù)及其特點

“信息”一詞有著很悠久的歷史。早在兩千多年前的西漢，即有“信”字的出現(xiàn)，“信”字通常可做消息來理解。作為日常用語，“信息”經(jīng)常指“音訊、消息”的意思。信息論的創(chuàng)始人香農(nóng)認為：“信息是能夠用來消除不確定性的東西。”[3]

信息技術(shù)就是指人們在獲取、存儲、加工、傳遞信息過程中所采用的方法、手段、工具的統(tǒng)稱。信息技術(shù)主要是指利用計算機技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)，實現(xiàn)獲取信息、傳遞信息、存儲信息、顯示信息、分配信息等的相關(guān)技術(shù)。廣義地說，凡是能擴展人的信息功能的技術(shù)都是信息技術(shù)。計算機和網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)代信息技術(shù)的主體，正是因為計算機和網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展才帶動了整個信息技術(shù)的高速發(fā)展。也正是信息技術(shù)的高速發(fā)展，也使得教育信息化變得炙手可熱起來。

3 信息技術(shù)在中學物理教學中的應(yīng)用形式與實踐

在筆者摸索物理學科教學與信息技術(shù)有效結(jié)合的過程中，大致可分為以下兩種教學形式：第一種是教師演示型教學形式，第二種是學生自主學習型學習形式，這兩種都以使用信息技術(shù)為主。就目前的情狀看來，筆者覺得演示型教學仍然還有存在的必要性，但我們應(yīng)特別加強后者的探索與實踐。通過不斷挖掘信息技術(shù)的潛在優(yōu)勢，并結(jié)合高中物理學科的特點，摸索出新的教學模式，筆者努力做到整合模式多樣化，來達到全面整合的目的。因此，筆者從以下兩個方面入手，進行了實踐和探究。

3.1 進一步完善教師演示型教學

以使用信息技術(shù)為主的教師演示型教學，初期主要是在課堂教學中操作幻燈片進行演示，如今也多采取交互式電子白板的演示形式。在信息技術(shù)與學科整理的初期階段，這種教學形式得到教學一線教師的普遍認可，并且被大量采用。許多教師也借此掌握了基本的計算機操作技術(shù)，這也為后期的學科與信息技術(shù)整合提供了技術(shù)保障。盡管在實踐多年后，發(fā)現(xiàn)這種教學形式有許多不足，但在之前很長的一個階段中，以教師使用信息技術(shù)為主的演示型教學仍然是一種較好的教學手段。當然，在應(yīng)用的時候，也要特別注意結(jié)合新課改的要求，注重運用先進的教學理念和教學設(shè)計思想，加強人機對話的交互功能，突出學生自主學習的主體作用，和教師必不可少的主導(dǎo)作用，避免此形式的諸多不足。

以使用信息技術(shù)為主的教師演示型教學，對于前幾年學校計算機硬件配備不足，以及當時計算機操作只有一般技能的筆者來說，也比較適合，并且可以應(yīng)用于中學物理教學中最常見的新授課、復(fù)習課和習題課，甚至是實驗課。

同時，在使用這種演示型教學形式時，筆者還嘗試應(yīng)用如今的一些播客平臺、微信訂閱賬號、移動APP等，做到在移動終端上能即時播放課前拍攝的一些實驗視頻，讓學生課后隨時隨地有機會溫故這些實驗過程及實驗結(jié)果，使之相得益彰。

3.2 重點發(fā)展學生的自主學習

以使用信息技術(shù)為主的學生自主學習型教學，目前在中小學教學中正越來越受到重視，現(xiàn)階段不斷地探索中，參與的實踐者還比較少。雖然不是特別成熟，但目前來說，在實踐能力和創(chuàng)新意識等方面的培養(yǎng)，還是頗有成效的，筆者覺得應(yīng)該加強推廣。就目前來看，筆者主要采用以下三種類型：

1）網(wǎng)絡(luò)化學習

網(wǎng)絡(luò)化學習是指在教育領(lǐng)域建立互聯(lián)網(wǎng)平臺，學生通過網(wǎng)絡(luò)進行學習的一種全新學習模式。這種學習形式以學生的自主學習為主，可以根據(jù)學生的個性差異有針對性地開展學習任務(wù)，但教師必須及時加強指導(dǎo)。為了避免學生受到網(wǎng)絡(luò)上不良信息的影響，導(dǎo)致學習效率不高的現(xiàn)象。筆者在實踐中采取的有效的做法是，教師事先把與學習相關(guān)的內(nèi)容上傳到對應(yīng)的網(wǎng)站（如學校的學習論壇，或教師的個人博客）或服務(wù)器上，使學生是在一定范圍內(nèi)進行自主學習，這樣即達到了學習目的，又提高了學習效率。

①課堂之內(nèi)：在課堂教學中，對信息量較大的課程單元，筆者制作了相關(guān)主題的網(wǎng)頁，嘗試了網(wǎng)絡(luò)教學模式。電磁感應(yīng)現(xiàn)象涉及很多有趣的實驗和豐富的物理學史，與課堂內(nèi)有限的時間是一對矛盾。于是筆者設(shè)計制作了“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”網(wǎng)頁，掛靠在學校資源網(wǎng)站上。在課堂（網(wǎng)絡(luò)教室）中，學生可以自主瀏覽網(wǎng)頁進行學習，嘗試根據(jù)任務(wù)欄的提示完成自主學習目標。對于網(wǎng)頁中更多的內(nèi)容，可以延伸到課堂之外自主學習研究。

②課堂之外：為了實現(xiàn)師生課堂之外的互動，促進教學相長，筆者在學校網(wǎng)站的“師生論壇”開展了網(wǎng)絡(luò)教學的初步探索。利用論壇，主要幫助學生解決學習上的疑難問題，介紹物理學習方法與解題技巧，提出一些學習問題供學生們討論以及提供學習資源。一方面，個別學生提出的問題也許是具有普遍性的，便于教師了解教學反饋情況；另一方面，學生們可以共享某個學生提出的問題，從別人的問題中拓展自己的思路，提高學習水平，同時也提高了答疑的效率。

③假期中：前幾年的寒暑假，由于學校服務(wù)器配套設(shè)施不完備，需要一直關(guān)閉，因此無法訪問學校網(wǎng)站。筆者又通過公共郵箱的方式延續(xù)著與學生的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系。在公共郵箱中，筆者可以發(fā)布一系列輔助學生復(fù)習的參考文檔等資料，還可以布置有關(guān)作業(yè)。學生可以自主下載資料和作業(yè)在家里學習并完成作業(yè)，并將作業(yè)提交到筆者的個人郵箱。通過這種方式，又增加了一種與學生交流互動的途徑，是便利有效的輔助教學方式之一。

2）計算機輔助實驗

在物理中占據(jù)重要地位與作用的，顯然是物理實驗，這是眾所周知的。但物理實驗在實際教學中卻存在諸多問題。例如，有的實驗，由于時間偏短，難以測量，或者無法觀察；有的實驗，如布朗運動，實驗的可見度較?。挥捎诮處煂嶒炈揭约皩嶒炂鞑牡木窒?，一些實驗，如靜電實驗、光的衍射實驗等等，難以成功；還有一些實驗的數(shù)據(jù)處理有一定難度，難以找出簡明的物理規(guī)律。這些都影響了學生的學習，也制約了中學物理的實驗教學。

而計算機輔助實驗的這種形式，對物理教學尤其具有重要的意義。例如把一些在限定環(huán)境中無法做的實驗（如α粒子散射實驗）、現(xiàn)有條件中不方便做的實驗（如卡文迪許扭秤實驗）等等，這些由于各種原因而無法開展的實驗，通過計算機輔助實驗?zāi)M出來，以此提高學生的學習興趣，增強感性認識。[4]

另外還可利用一些仿真實驗室（如國外的Wolfram Physics等，雖然都是一些英文界面，但這些仿真實驗應(yīng)用的可操作性卻非常好，上手很快）的技術(shù)，使學生在計算機輔助實驗的仿真實驗環(huán)境下進行操作技能的訓(xùn)練，或進行一些探究性實驗等，從而解決一些因?qū)嶒炘O(shè)備不足而無法解決的問題。

3）開放式學習環(huán)境中以軟件為載體的自主學習：

這種教學形式的主要特征是開放的學習環(huán)境。從目前的實際情況來看，這種形式比較適合進行一些創(chuàng)造性學習和探究性學習，如研究性學習，這種形式十分利于學生了解科學研究方法，親自體驗科學探究過程，并且對創(chuàng)新意識和實踐能力的培養(yǎng)也是十分有效的。

而隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，在物理學科教學中，對一些傳統(tǒng)探究實驗的實驗手段進行重構(gòu)，筆者開展了以學生使用計算機軟件為主在開放式學習環(huán)境中的自主學習模式的教學實踐。

① 拓展型學習活動：在對氣體的壓強和體積之間的關(guān)系的定量實驗中，利用Ti圖形計算器及傳感器，組織學生分小組進行了拓展型學習活動。

在采集到實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，指導(dǎo)學生對實驗數(shù)據(jù)進行處理。通過小組間、師生間對實驗數(shù)據(jù)的交流、分析，歸納得出一定質(zhì)量氣體等溫變化過程壓強與體積之間的定量關(guān)系，即玻意耳定律。

相對于傳統(tǒng)的實驗教學，對實驗數(shù)據(jù)的采集、計算變得方便、準確和快捷。這樣使學生有更多的時間對實驗進行進一步的思考與探究，學習對實驗數(shù)據(jù)的擬合、化曲為直等多種科學研究方法，增強了學生學習的自主性。另外，通過小組實驗，增強與同組同學之間相互協(xié)作能力，通過各小組的交流過程，學會表達與傾聽，學會反思與質(zhì)疑。

② 自主研究型學習活動：學校的研究型課程為學生提供了更為開放的學習環(huán)境。在研究型課程教學中，筆者在運用DIS通用軟件介入學生的探究活動，也取得了良好的教學效果。

在“奇妙的水果電池”的研究型學習活動中，筆者利用DIS電流、電壓傳感器輔助學生開展相關(guān)的研究。在實驗中，學生們收集各種金屬材料（銅片、鐵片、鋅片、鋁片）作為電極、準備并切割各種水果（檸檬、蘋果、梨、土豆、番茄等）、打磨電極材料表面以去除氧化層、設(shè)計電路，忙得不亦樂乎。

學生們在完成部分研究任務(wù)后，又自主提出了下階段的研究設(shè)想。比如將對水果的成熟程度、電極間的距離、電極面積以及溫度等因素對水果電池性能的影響進行進一步的研究。體現(xiàn)出學生在動手實踐能力方面的提高。

4 信息技術(shù)在中學物理教學中的實踐反思

目前，信息技術(shù)在中學物理教學中的應(yīng)用，對提高課堂教學效率產(chǎn)生了積極作用。同時，也使教師的教學理念、教學行為等發(fā)生著明顯的轉(zhuǎn)變：

1）促進溫馨、情趣和有效課堂的創(chuàng)設(shè)

信息技術(shù)的融入，有利于將學科知識與技術(shù)、社會相結(jié)合，使學生能夠獲得更為豐富的感性體驗與認知，提高學習的興趣，促進對學科知識的深入理解。

信息技術(shù)的整合，大幅增加了課堂的容量與質(zhì)量。例如DIS、Ti等數(shù)字化技術(shù)的普及，縮短了學生的實驗操作時間，使實驗教學的重點轉(zhuǎn)移到探究與拓展上。在“探究彈簧的彈力與形變的關(guān)系”的實驗中，教師事先不作任何分析，學生僅根據(jù)課本上的提示，進行體驗、探究。從實驗報告中看出，對彈簧的原長、彈簧的長度和彈簧的形變這些概念，學生們也都能在操作中搞清楚。對實驗數(shù)據(jù)的記錄都較完整，能夠總結(jié)歸納出結(jié)論。經(jīng)過點撥，有的小組還利用圖像對數(shù)據(jù)進行了處理，反映出了彈力與形變的線性關(guān)系。

信息技術(shù)的運用，拓展了學生的學習方式，使學生能夠有效地參與到教學活動中。以《能源的開發(fā)和利用》一課為例，在課前的準備工作中，要求學生分小組利用課余時間查找資料，重點學習某一種新能源的特點、利用現(xiàn)狀等，并根據(jù)自己所了解的知識做出電子文稿。課堂上每個組選出一名同學就自己組找到的資料，結(jié)合電子文稿來介紹一種新能源。其他的學生可以提問進行互動。而介紹的同學也向聽眾做一個自我評價。

2）態(tài)度的轉(zhuǎn)變

隨著筆者將信息技術(shù)在教學中的應(yīng)用案例在教研組內(nèi)積極推介，大家都逐漸體驗到了信息技術(shù)與傳統(tǒng)教學相結(jié)合后課堂效率的提升。中、老年物理教師對信息技術(shù)持抵制態(tài)度轉(zhuǎn)變?yōu)榉e極響應(yīng)。目前，教研組內(nèi)已經(jīng)積累了較為豐富的多媒體教學素材，供組內(nèi)所有教師共享。而隨著以應(yīng)試教育為中心的管理型教師評價制度的改革，上級師訓(xùn)部門也采取了一系列的措施來促進教師專業(yè)水平的提高，如在各項師訓(xùn)項目中滲透了信息平臺的操作、課程資源的共享及課堂實錄的觀摩和評價，增加了中、老年教師對物理教學與信息技術(shù)整合項目的參與度，提高了這些教師的積極性?，F(xiàn)在，年輕教師不僅從中、老年教師那里傳承了豐富的教學經(jīng)驗，而且還將部分內(nèi)容轉(zhuǎn)化為電子資源，得以長期保存及傳遞。

3）行為的轉(zhuǎn)變

對信息技術(shù)的使用不十分積極轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂X應(yīng)用。以前，教師都是在上公開課、觀摩課時，物理教師才會和計算機教師一起合作制作一個課件，點綴一下而已。而自從學校的硬件設(shè)備普及后，在人手一臺計算機的情況下，教師在平時的教學中自學應(yīng)用信息技術(shù)，定期進行科研，分工協(xié)作、設(shè)計開發(fā)一些必要的教學軟件，并在學校相關(guān)部門的幫助下，在學校網(wǎng)站服務(wù)器中建立物理教學資源庫，方便教師教學。

4）培訓(xùn)的深入

教師意識到信息技術(shù)在物理教學應(yīng)用的重要性，但由于缺乏系統(tǒng)的信息技術(shù)知識，無法在教學中實現(xiàn)信息技術(shù)的應(yīng)用。為了解決這個問題，也為了改變教師們意識中某些傳統(tǒng)教學觀念，自1999年以來，筆者先后參加了多次關(guān)于信息技術(shù)與學科整合的理論培訓(xùn)，如在信息技術(shù)初級培訓(xùn)ABCD四個模塊的學習中，筆者學會了使用計算機設(shè)計、打印教案和試卷，實現(xiàn)了初步掃盲；然后還參加了市級培訓(xùn)項目“Intel?未來教育”，利用Internet搜索、查詢、下載、篩選、整合和傳送資料；近年來還參加了國家教委針對所有教師開設(shè)的“教育技術(shù)能力（中級）培訓(xùn)”，并順利考核通過；在教研員的組織下，筆者還參加了全區(qū)各中學物理教師共同參與的專業(yè)圖形繪制、TI圖形計算器、DIS通用軟件使用的培訓(xùn)。這些培訓(xùn)對于原先覺得缺乏系統(tǒng)信息技術(shù)知識的物理教師們能熟練利用信息技術(shù)進行物理教學起到很大幫助。

5）應(yīng)用的推行

為了能讓教師在學科教學與信息技術(shù)整合中得到更大的發(fā)揮，學校一方面不再只注重結(jié)果，并且改善了教育教學的評價制度，還注意到學習和教學過程的評價。另外，還加大了教育投入，不僅在學校建立了資源庫，還讓教師利用獨立的計算機在因特網(wǎng)上收集所需的教學素材，節(jié)省教師開發(fā)課件的時間，提高信息技術(shù)的利用效率。

5 信息技術(shù)在中學物理教學中的應(yīng)用前景

無論身處世界的何處，也無論我們教育之旅的目的地何在，在21世紀生存和生活的人們都面臨著同樣的教育主題：未來的世界在發(fā)生怎樣的變化？這些變化對于教育意味著什么？我們每個人以及我們的后代要在未來獲得成功，需要學習什么？

21世紀技能，這是在本世紀初提出來的一個概念，近年來無疑成為全世界關(guān)注的焦點問題之一。對于這個概念，有多種詮釋：21世紀技能合作組織認為其包含核心學科與21世紀主題、學習和創(chuàng)新技能、信息、媒體和技術(shù)技能、生活和職業(yè)技能四部分；《美國2010國家教育技術(shù)計劃》中提出，21世紀人才應(yīng)具備的能力素質(zhì)包括批判性思維能力、復(fù)雜問題解決能力、協(xié)作能力和多媒體通信能力。[5]

而在未來中學物理教學過程中，合理應(yīng)用信息技術(shù)是必然的趨勢。信息與交流技術(shù)，是21世紀不可多得的頂尖技術(shù)，今天的學生從生下來那一天起，就“浸泡在數(shù)字字節(jié)”中，很小的時候就抓著遙控器、手機和平板電腦了。盡管他們在使用技術(shù)方面一般比其父母或老師更出色，但在如何最有效地運用這些強大工具進行復(fù)雜的學習和完成創(chuàng)造性的任務(wù)方面，他們始終還需要正確的指點。把信息技術(shù)作為豐富的教學環(huán)境的創(chuàng)設(shè)工具、促進學生情感激勵工具、與自主學習的認知工具，并將這些工具全面應(yīng)用到高中物理學科教學過程中，從而促進以教師為中心的教學模式與教學結(jié)構(gòu)的變革，強調(diào)學生能夠使用信息技術(shù)進行探究、自主、協(xié)作式學習，也就是促進傳統(tǒng)教學方式的根本變革，從而達到培養(yǎng)學生實踐能力與創(chuàng)新精神的目標。

6 結(jié)束語

總之，物理學科教學與信息技術(shù)的整合強調(diào)的是融入和整合，是基于系統(tǒng)觀和全局觀的。它是教學模式、方法、內(nèi)容等多方面的全面的整合。它強調(diào)在物理課程教學設(shè)計中，采用信息化的設(shè)計方法，從學科的整體性考慮信息技術(shù)的功能與作用，強調(diào)整個單元或完整一節(jié)課的教學，而不是只關(guān)注某個知識點；在教學過程中，采用多種信息化的手段，使學生獲得對物理知識的感性體驗，最終成為學生習得知識的有效途徑；在教學評價中，信息技術(shù)的作用更應(yīng)該是促進學生自主學習的情感激勵工具，不僅僅是輔助教師教學的工具。

物理學科教學與信息技術(shù)的整合，具有很大的實踐和探索空間，不可能一舉成功。信息技術(shù)不再只是輔助工具，而是要從根本上改變傳統(tǒng)的教學模式。相信經(jīng)過中學物理教師，以及廣大教育工作者的不懈努力，信息技術(shù)的強大功能會得到充分發(fā)揮。

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