物理与信息技术的整合.doc

信息技术手段在物理教学中的运用与整合一、“整合”是时代的需要目前我国的基础教育改革，以推进素质教育为目标，以实现教育信息化为特征，正在突飞猛进的发展。陈至立部长明确指出，教育信息化的目标就是要实现课程的有机“整合”。在开好信息技术课程的同时，要努力推进信息技术与其它学科的整合，鼓励在其他学科的教学中广泛应用信息手段，并把信息技术教育融合在其它学科的学习中。在时代的驱使下，我们要积极探索信息技术教育与物理教学的整合。并且在这种整合中，要引入先进的教学观念，与之相应的新的教学目标、教学方法及评测手段，这样才能真正把整合进行到底。摆在物理学科面前的重要任务，就是要努力推进信息技术与物理学科的“整合”，在新的形势下，以新的条件、新的手段、新的教育教学观念、新的视角，对物理学科进行改革。要改就要改彻底。要在不同层次逐步推进，上至大纲教材，下至课堂、课外。这种改革带有信息时代的特色，对于每一个学校，每一个教师都是一个机遇、一次挑战。这种改革必然使物理教学步入一个崭新的跨跃阶段。信息技术与物理学科的整合，不是简单的“叠加”、“掺合”，而是使信息技术成为课堂教学内在的组成部分。信息技术是课堂不可缺少的组成部分，不是附加的、辅助的、可有可无的，而是与物理课程有机结合的、融为一体的。 信息技术与物理学科要整合，首先要转变观念，要懂得目前已经进入信息时代，人们生活在信息的海洋，但又感到信息的饥渴，日新月异的信息技术，涌进人们的生活，必将改善表达信息的形式与能力，缩短传播信息的时间与途径，提高处理信息的速度与质量，因此，必须寻求最佳的传递和处理信息的方法。多媒体教学根据思维科学关于形象思维与抽象思维交叉进行和谐发展的原理，既要充分发挥教师组织与主导教学的作用，又要启发学生通过对各类形象化教学媒体的观察思维去积极主动地、生动活泼地感知教材，只有这样才能跟上时代的步伐，实现物理教学的整体优化。 二、“整合”是改革的过程信息技术与物理学科的“整合”，不是一个简单的操作过程，而是一个长期的复杂的学习、研究和实践的过程，是一个上上下下，多方合作的整体工程。需要有体现“整合”观念的物理教学大纲及课程标准，需要有体现“整合”精神的物理教材，需要有经过培训具有“整合”思想的物理教师，需要有方便教师使用的经过科学整合的多媒体教育教学素材库，需要有与之相适应的硬件设施等，这就需要方方面面对众多的项目进行广泛的探索、研究、实践。信息技术与物理课程的“整合”，是一个教学改革过程，要破要立，要改变那种只重教师讲授，忽略学生因素，生搬硬灌的教学模式，改以发挥教师的主导作用，重视学生的主体地位，充分调动学生的积极性，生动活泼地学习模式；要改变那种只重知识结果的背诵，改以重过程的体会和理解，重能力的培养和提高；要改变那种只重抽象逻辑思维和推理，忽视形象思维的培养与提高；要改变那种傻教傻学的题海教学方式，变机械套用为灵活思考，变被动学习为主动学习，变固定式思维为发散型思维。只有这种“整合”才能达到更高的水平。 信息技术与物理课程“整合”时，首先要把握大纲的要求，了解教材的意图，抓住教学的重点，根据教学的条件，提出教学的设想，这种设想必须符合学生的实际水平，符合学生的认知规律，能充分调动学生的积极性，能充分展示自己教学特色，把教学的重点放在物理过程的研究上，放在能力的提高上，放在素质的培养上，要考虑如何运用信息技术，充分发挥信息技术的优势，要让学生动手操作，用眼观察、用耳聆听、动脑思考。一个完整的学习过程，是由吸收信息、评价信息、处理信息、反馈信息、输出信息组成的，没有完整的学习过程，学习效果就会受到影响。整个“整合”过程的核心，是先进教学理念、教学思想的展现；其关键是教学“课件”的创意、设计、制作与使用。 三、“整合”的思路与内容信息技术与物理课程相整合时，要充分发挥信息技术的优势，信息技术方便快捷、信息量大、联动力强，更具有可视性、模拟性、交互性、重组性、智能化。“整合”要精、要巧、要融合，不要生搬硬套，教材搬家，要采用各种现代化手段，以多媒体的形式（录音、录像、图片、动画等）将课程内容科学地、有机地展现在学生面前，使学生进入视、听、思并用的教学环境，使抽象思维与形象思维共同参与学习过程，易于突破抽象思维的难点与局限，使教学活动更为符合人的认识过程，从而获得更高的教学效益和更好的学习效果。 物理学是一门自然科学，它与人们的生活密切相关，物理学所讲授的内容基本上是客观实际存在的，因此，对它的展示带来了极大的方便和充足的素材，重点可从以下几个方面进行探索、研究、实践。下面介绍素材库中部分课件的整合思路。 1复杂物理现象物理过程的展示物理教学过程中，对许多复杂物理现象、物理过程、用语言、用文字、用挂图很难把它们讲清楚，学生也很难想象出它们的具体情景; 而利用信息技术却能变静为动、变难为易。如：素材库中的“超重与失重”、“平抛运动的剖析”、“电磁感应现象”等。2微观世界的放大，庞然大物的缩小微观世界看不见，摸不着，宠然大物又说不清道不明，过去教学中只能让学生看看挂图或用语言、文字加以描述，学生很难得到正确完整的认识与印象; 现在可以利用信息技术把微观世界加以放大，把庞然大物加以缩小，展示在学生眼前，许多情景不言自明，复杂情景图文并茂，有利于学生获取和理解。如：“布朗运动”、“日心说”、“地心说”、“理想气体分子运动模型”等。3能做实验的补充，难做实验的模拟物理学是一门实验科学，离开了物理实验，物理学就不可能产生，更谈不上发展，因此，要特别重视物理实验，在信息时代也不例外，凡大纲要求做的实验都要做，不能做的实验要想方设法创造条件也要做。即使如此许多实验可能看不清，可能过于复杂，可能呈现的时间过短,可能无法长期提供器材让学生动手，可能在教室中根本无法实施等原因，利用信息技术进行补充，进行模拟，就非常必要。如：“牛顿第二定律的演示实验”、“粒子散射实验”、“波的叠加”、“链式反应”。 四、“整合”中应注意的几个问题1“整合”的含意在逐步的发展和深化，“整合”是一个新的事物，对“整合”的含意并没有一个严格的定义，对“整合”的理解还需要在实践中加深，“整合”也将随着信息技术的发展而发展，随着人们对课程认识的加深而深化。2“整合”需从一点一滴做起“整合”是一个长期的庞大的工程，需要方方面面共同努力，因此在进行信息技术与物理学科“整合”的实践中，既要着眼于未来，着眼于大局，又要切实可行，从一点一滴做起；既要勇于创新探索，又要善于总结过去的宝贵经验；既要学习、了解、掌握信息技术，又要深刻认识物理教学的精髓与内含；“整合”水平的高低，关键在观念的转变、在实践的探索。3“整合”要特别注意科学性由物理学科本身特点决定，它特别注意所讲内容的科学性，因此，在进行“整合”的过程中，特别在容易出现问题的动画创意、课件的设计与制作中，更要把科学性放在首位。4“整合”要注意实用性“整合”的目的是为提高教学的水平、教学的质量，不是为“整合”而“整合”，不是摆样子，图虚名，因此,在进行“整合”实验时，要讲究实用，不能脱离实际，要把教学质量搞上去，这种“整合”才是真正有价值的，才是有生命力的。5“整合”也要符合学生年龄特征我们是在为中学生讲课，为中学生准备“整合”的素材，因此，这些素材一定要符合中学生的年龄特征，要提高艺术性，注意趣味性，让中学生爱听爱看，从中培养学生的兴趣，这样学生才能生动活泼的主动的学习，寓教于乐，事半功倍。整合”具有以下含义：（1） 整合的主体是课程，以实现课程目标为最根本的出发点，以改善学习者的学习为目的。整合要让信息技术服务于学科教学，既应用于教师的教，又适用于学生的学，让学生充分接触、使用信息技术，以信息技术促进学生学习的改善。 （2）整合是有机的融合。信息技术既是教学内容的有机组成部分，又发挥着教学环境的作用。通过创设数字化的学习环境，让学生主动学习，最大限度地接触信息技术，并使信息技术逐步成为学习者强大的认知工具。 （3）整合是革命性的教学模式，它使信息技术既是辅助教学的演示工具，又是学生学习的认知工具、研究工具。整合将引起学习方式的改变，改善传授式、接受式学习，加强指导性、探究式学习。（4）整合将以系统论的观点综合应用传统媒体与信息媒体，使两者各展所长、互为补充。“整合”的价值信息技术与物理课程整合，可以为新型教学结构的创建提供最理想的教学环境。 （1）整合使物理教学手段更加丰富、生动。信息技术中图文并茂、丰富多彩的知识表现形式，能克服传统物理教学中语言描述具有不确定性、文字说明比较抽象乏味、实验演示只能给学生以结论的缺陷，有利于激发学生的学习兴趣。 （2）整合突出了学生的主体性。信息技术能够突破教育环境的时空限制，使学生在特定的接近现实的情景中，主动地获取知识，学生从被动听讲的接受者，转变为主动参与的学习主体。 （3）整合有助于探究情境的创设。超文本特性与网络特性的结合，提供了极丰富的信息资源，构成进行自由探索和自主学习的开放环境，能有效地培养学生自主发现、探索学习的能力，有利于发挥学生思维的主动性，实现培养创新精神和促进信息能力发展的探究式学习。 （4）整合能真正落实因人施教的教学原则。借助人机交互和参数处理技术，建立虚拟学习环境，能对教育信息及时收集与反馈，使表现方式和节奏更符合学生的学习进程，从而为实现物理教学过程的因材施教提供技术保障。 （5）整合使物理教学更具开放性。信息技术既可以构建个别化学习环境，也可以营造协作式学习氛围。网络能使教学过程从局限在课堂中的封闭性走向开放性，不同地区的学生可以围绕同一课题组成小组进行网上合作学习。网络还为学习者提供对相同问题的多种不同的观点的比较、分析和思考的条件，在集思广益的基础上，深化对知识的理解和掌握。信息技术与物理课程整合的几个层面信息技术与课程的整合，将对物理课程教学的各个方面产生变革影响和作用。1、“整合”预示着教学内容从封闭走向开放 信息技术与物理学科的整合，使教学内容从封闭走向开放。信息技术为实现新的课程目标提供了非常自然的工具，它与课程的整合将是课程内容革新的一个有利促进因素，能有效克服传统物理教学内容缺乏鲜活时代气息、脱离现实生活的弊端。随着信息技术的发展，学生可以很容易获得丰富的、多样化的教育资源。教师应结合教学实践，因势利导地帮助和指导学生了解从何处获取以及如何有效地利用与课程相关的资源。这样，教学内容更具时代气息、更贴近生活和现代科技，纳米技术、非线性科学、全息图片、光手术刀等新科技随时可能进入学生的视野；同时，这也迫使教师拓展知识面，以更好地选择教学内容、设计教学过程。例如，结合“人造地球卫星”的学习，让学生进行“网上冲浪”，就能获得卫星的历史、卫星家族、载人航天、宇宙探测器、航天飞机、空间站、全球定位系统（GPS）乃至美国国家导弹防御系统（NMD）等大量信息。又如安排学生利用课余时间登录网站“高中物理参考”（），其“科学参考”栏目中“航天飞机可以在哪里降落？”、“天空和海水为什么是蓝色的？”、“香蕉球的奥秘”、“微波炉是怎样把食物加热的?” 、“神秘黑匣子”等大量与教科书、生活、科学前沿相关的知识内容就尽现眼前。在这一全新的教学环境中，知识内容呈现开放性，不惟“纲”、不惟“本”，不以教师、课堂、书本为中心，学生能选择不同的内容来构建自己的知识结构，以形成个体独特的知识体系。2、“整合”意味着学习方式的变革 建构在网络环境下学生自主学习的方式，是信息技术与课程整合所追求的目标。实现信息技术与课程的整合，意味着信息技术不再仅仅是一种技术手段，而是一种学习方式的根本变革。信息技术在学生自主学习、主动探究、合作交流等方面有明显的优势，学习者将从传统的接受式转变为主动学习，形成一种将书本知识与社会信息相结合、教师传授与自我探索相结合的观念和模式。 目前信息技术应用于物理课程教学的主要并且也是行之有效的方式是计算机辅助教学（CAI），教师使用多媒体课件，形象地演示某些难以理解的内容，或用图表、动画等展示动态的变化过程和理论模型等。这种演示型辅助教学的模式往往仅把信息技术作为知识呈现、情景展示的工具，忽视学生学习的内在规律，学生难以参与教学，其任务仅是理解和吸收教师传授的知识。信息技术与物理教学的整合应当走向更多地利用光盘、网络检索，获取大量信息资源，并通过与计算机的交互，在与教师和同学的协作交流下，进行自主学习和网络协作，以达到建构物理知识、提高学习能力的目的。教师的“讲”更多的由学生积极参与的活动所代替，学生由“听讲”、“记笔记”的学习方式更多地变为观察、实验和主动地思考。现代信息技术提供的大量资源构成有利于学生自主选择学习方向、自主进行意义建构的情境。例如，“万有引力”章节的Web教材可作为课堂学习的辅助,又可延伸到课外，让学生借助资源，自主发现。学生可以根据需要，随时转到“牛顿”或“地球同步卫星”章节或段落，根据自己的意愿对“万有引力定律”进行探源或者应用的联想探索。学生从单纯记忆“万有引力定律”，拓展到探索牛顿是如何发现这个定律、它与“地球同步卫星”或“蜂窝式移动电话”又有那些联系等，他们将更多地了解知识的形成过程以及拓展、应用。这种环境中，学生变整齐划一的“不得不学”为主动多样的“要求去学”，真正成为学习的主人。3、整合构造了自主探究的技术环境 新一轮基础教育课程改革中，学生将越来越多地参与到探究性课题的研究，进而意识到他们自己所学知识与科学发展、社会生活的关联。在探索过程中，他们不是机械地记忆信息，而是根据某项“任务”，自主搜寻、检索、分析、组合与探究课题有关的资讯，从而达到培养获取信息、处理信息的能力和基本的科学素养的目的。信息技术为学生在学科教学中的探究学习提供了技术工具和环境氛围。 工具软件是课题研究的重要辅助工具。“几何画板”是一种典型的可以直接辅助学生进行探索和研究的工具软件，学生可以从动态中去观察现象、读取数据、探索和发现研究对象之间的数量变化关系。如我们曾借助几何画板，制作“平面镜成像”让学生探索两相交平面镜成像的数目、对称性、像的观察范围等，制作“波的干涉”让学生探索一条直线（绳子）上两列波干涉加强与减弱区的范围，模拟演示日食月食基础上让学生尝试对地球月球轨道进行探究这样，学生在探索中学，在尝试中成功，对所学内容就有更深层次的理解, 同时有助于数理之间的联系和物理图景的动态分析。又如电荷的正负、电量、质量和初速度、磁场方向、磁场强度、是否匀强磁场等因素均对“点电荷在磁场中运动轨迹”有影响，学生可以应用仿真物理实验室（南京金华科软件有限公司开发），自己设计实验，通过人机交互对话框调整参数，探究不同参数状态下电荷的运动状态和轨迹，并获得相关的实时数据。网络虚拟实验环境还可以提供一些学生在现实中无法体验的情景，可以为学生就一些需要进行实验而缺少实验条件和实验环境的探究学习内容提供帮助。诸如几何画板、仿真物理实验室等平台，为学生提供自我动手、探索问题的模拟实验环境，学生面对问题时，可以使用它们自己做实验，来发现、总结一些规律。如此整合，信息技术扮演着“研发工具”的角色。 网上资源为物理课题探究提供了丰富的材料，学生不但可以看到、听到各种信息，而且可以进入学习内容中去。课程教学中，可不定期在校园网上公布一些“探索研究”的课题，以激励学生试着去设计实验、解决特定的问题，如：“运动场上的力学”、“城市中的热岛效应”、“生活中的电磁污染”等，使课堂探究性学习得到延伸。学生围绕选题，通过网络资源，查找有关资料，整理自己的成果，写成小论文在网上发布；也可利用电子邮件、BBS等，围绕探究的主题进行讨论交流，各自形成自己的判断，表达自己对问题的理解以及解决问题的不同思路，相互解疑、争辩和评价，相互合作解决各种问题。应当说国外一些以WEBQUEST等形式的探索型学习网站，为我们提供了网络与探究型课程结合的很好范例。在网络上提出和设计研究课题，指导学生在现实生活和文字资料中进行探究性学习，然后利用网络进行跨时空交流，综合各方面的信息，能大大提高学生在信息时代的学习与研究能力。4、“