例谈信息技术与物理学科教学的整合

1、例谈信息技术与物理学科教学的整合武穴中学 李江平摘要 信息技术与物理学科教学的整合首先要处理好物理实验、物理现象与计算机模拟的整合。关键词信息技术；物理学科；整合 什么是“信息技术与学科课程整合”？信息技术与学科课程整合即以现代教育理论为指导，基于多媒体和因特网的教育技术系统，将信息技术与学科课程教学融为一体，实现教学思想、策略、模式、过程的信息化，借此来提高教学效率，改善教学效果，充分发挥学生独立自主性，改变传统的教学形式。看来,所谓信息技术与课程整合，就是要把各种信息技术手段完美地融合到课程中就像在教学中使用黑板和粉笔一样自然、流畅。现代化的信息技术在教学中的作用就相当于以往的“粉笔+黑板

2、”，不过它在教学方面的某些作用是“粉笔+黑板”无法比拟的。几年来，我在教学实践中，将信息技术应用于物理教学方面进行了初步探索。物理学的研究有“实验物理”和“理论物理”两大块，但基础在实验，“理论”研究能够给实验研究提出问题和研究方向，但最终要由实验来检验、鉴定。所以，物理学科的教与学从来就强调“以实验为基础”，我认为信息技术与物理学科教学的整合首先要处理好物理实验、物理现象与计算机模拟的整合。本文就处理好物理的实验教学与“信息技术与课程整合”的关系谈一谈自己的一点思考。用计算机模拟基本可以分为以下四种情况：1复杂的物理现象物理过程的形象展示 物理教学过程中，对许多复杂物理现象、物理过程、用语言

3、、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。 比如：“平抛运动的剖析”。平抛物体运动是怎样分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的？这是难点，也是教学的重点。用常规教学时是用做实验的方法，让两个小球同时分别做平抛运动和自由落体运动，但那看不真切，一瞬间还没搞清是怎么回事两球都已落地，如果眼睛盯紧一点可看到最终两球同时落地了，但运动过程中呢？两小球是否总在同一高度（即竖直方向是否是相同性质的运动）？给人的感觉是“看不清”，或者“大概是”。那么我用电脑模拟平抛运动时，是在两球同时运动时，描出它们的运动轨迹，当然水平方向同时

4、也描出一个做匀速运动的小球的运动轨迹，在竖直和曲线轨迹上取出竖直间隔相等的一些点来表示它们的高度每时每刻相同，在水平和曲线轨迹上取出水平间隔相等的一些点来表示它们的水平位置每时每刻相同，这样就表达清楚了：平抛物体运动是怎样分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的，解决了重点和难点。这样就能引导学生观察分析、比较、判断、推理地思考问题，培养学生抽象思维能力。还有如：“机械波的产生过程”、“弹簧振子的回复力”、“速度与位移的关系”、“LC振荡过程”等，用计算所模拟时可化抽象为具体、变静为动、变难为易，还可以用“慢镜头”播放，形象地帮助学生理解具体情景和物理过程。再如波的叠加、干涉现象

5、和衍射现象。实验往往看到的是“结果”，而“过程”和“本质”是不容易看清楚的。没有现代信息技术之前，这个课题比较困难。现在处理方法可以先做有关实验，初步了解事实，然后用电脑模拟补充，实现“优化组合”来达到教学目标。 2模拟难做的实验和物理现象（1）夸张的表现微观世界和宏观世界微观世界看不见，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。例如：粒子散射是二十世纪物理的重大发现并引出原子核式结构的

6、认识，在高中物理教学里也是重要课题。新课程标准里明确建议是：“用录像片或计算机模拟，演示粒子散射实验”。又如：“理想气体模型”、“布朗运动”、“链式反应”、“自转的地球绕太阳公转”等等内容也可以用计算机来模拟。（2）超越时空展示日常生活中物理现象和科技成果有些物理现象是瞬间变化的，有的只能在特定的环境下才能观察到，科技成果会受到时间、空间的限制，一时无法“搬”到课堂上，象这些也可以通过电脑来模拟如“海市蜃楼”、“大炮反冲的现象”、“火箭发射”等及时地再现在学生面前，还可按教学的需要而延迟或加快时间，让学生有身临其境之感，真实地再现物理现象和科技成果，与学生发生“共鸣”。3能做实验的补充物理学是

7、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。一个很重要的物理研究方法便是近似，抓住主要矛盾，忽略次要因素，于是便有了许多理想化的模型，事实上每一位物理教师都明白，光滑、空气阻力不计、理想气体、质点、匀速直线运动，这些词语所描述的在实际中都无法找到完全相符的实例。尽管许多现象可以通过巧妙地设计达到近乎完美的近似，比如采用气垫、磁悬浮、真空等来减小摩擦力，但真正的理想化在现实中是绝不会出现的，有些现象甚至连近似都无法轻易达到。但是在计算机中你则可以完全不必担心次要因素对

8、现象的影响，因为程序设计过程中你可以预先将这些因素排除在外，做到真正的理想化了。但并不是每逢实验都只用电脑来模拟，完全取代传统实验。应让学生尽可能多地通过做实验去亲身体验，培养学生的实践能力。我们应该把教育技术与传统教学手段有机地结合在一起，找到恰当的结合点，才能最大限度地发挥其作用，提高教学效率。这是因为模拟现象无论如何精美逼真，立体感如何强，它也永远不可能取代实物，学生有充分的理由对这些现象保留自己的怀疑。当然，如果你理解计算机辅助教学的“辅助”二字的意义的话，你便不会认为这是什么遗憾，正如我们对其它教学手段的理解一样，它们之间只有相辅相成，才能发挥出最大的作用。因此，如果有可能的话，做每

9、个模拟实验时都应当同时进行实物实验，即使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，可能实物实验是惨不忍睹的，这都不要紧，也许让学生了解实物实验的惨状有时更能促进学生的思考。虚拟技术弥补了现实条件的不足，虚拟与现实是互补的。相关实验如：“牛顿第二定律的演示实验”、“动量守恒”等。象“光滑、空气阻力不计、理想气体、质点、匀速直线运动”这一类问题都可用计算机很好地进行模拟。4抽象概念、规律的剖析物理学中的许多抽象概念和理想化模型，如加速度、磁场、电场、质点、刚体、点电荷、光滑表面等，学生较难接受。利用信息技术，可以变抽象为具体、形象、直观，便于研究、便于理

10、解。 利用计算机课件辅助教学，能不受时间、空间的限制，向学生展示当时当地无法直接看到的事物形态、发生的现象和过程，有利于学生全面、整体的认识客观世界，建立表象。当个别表象积累到一定程度，融合产生一般表象。一般表象在人的活动中不断向概括表象发展。由于表象具有概括性，它已经能够反映同一事物或同一类事物在不同条件下经常表现出来的一般特点。这种概括性表象在语言作用下，提升为概念。概念舍弃了事物的非本质属性，只概括了事物的本质属性。学生有了足够的表象，自然能得出概念。例如制作“加速度概念”课件，利用截取的视频片段，分别展示各种交通工具的运动，如自行车刹车、公交车起动、火车匀速行驶、飞机匀加速飞行等，并列表假设数据，让学生分析数据规律，从而得到加速度的概念。学生能很好地掌握加速度概念，并理