信息技术与物理课程整合的问题与解决策略

1、摘要：信息技术的集成性、交互性、开放性、情景性和智能性等特点 给物理课程与教学带来深远的影响和巨大的变化。当前，我国信息技术与 物理课程整合中存在整合点不当、整合度不高、整合方式单一等问题。针 对这些问题，我们应该采取形式与内容并重，技术与设计融合，表现与效 果优化等策略，进行信息技术与物理课程的深度融合，从而以为中心逐步 过渡到以资源为中心的课程整合，并最终走向全方位的课程整合。关键词：信息技术；物理课程；课程整合一、引言信息技术改变了物理课程，物理课程在与信息技术的整合中展现出全 新的面貌，表现出更强的活力，呈现出更好的教学效果。但是，综观信息 技术与物理课程整合，也普遍存在着一些问题，如

2、整合点不当、整合度不 高、整合方式单一。这些问题导致物理课程的设计与开发，物理教学的设 计与实施不仅未能呈现与信息技术整合的优势，反而表现出不当的一面。 为了真正发挥信息技术对物理教育的促进作用，使二者相辅相成，相得益 彰，必须在整合时采取相应的策略，以解决信息技术与物理课程整合的问 题，实现二者的深度融合。二、信息技术与物理课程整合存在的主要问题信息技术与物理课程整合点选取不当信息技术与物理课程整合通常会有一个或者多个整合点。整合点的正 确选取是决定整合是否恰当、有效的先决条件。物理教学中过多依赖多媒 体，生搬硬套使用多媒体从而导致多媒体与传统媒体的融合不当都是整合 点选取不当所致。4信息技

3、术与物理课程整合点选取不当比较突出的一个表现是以课件代 替教师实验。物理课程须体现以实验为基础的学科特点，课件不能代替实 验，这是信息技术与物理课程整合的一个重要指导思想，力图把所有的实 验都纳入到虚拟实验系统中是错误的。例如在“自由落体运动”内容的教 学中，有些物理教师会选择利用“毛钱管”实验动画来代替演示实验，通 过动画向学生分别展示当毛钱管中充满空气、抽出一部分空气、抽出所有 空气三种情况下，毛钱管内的羽毛和石子下落快慢的差距较大、减小、完 全无差距三种情况，从而得出物体下落的快慢和物体的质量无关，而取决 于空气阻力，在空气阻力可以忽略的情况下，重物和轻物下落得一样快的 结论。物理教师选

4、取这个整合点的原因在于：课堂实验演示的时候“毛钱 管”中的羽毛和石子下落得比较快，Flah动画演示的时候羽毛和石子下 落得较慢，可以实现教学中将瞬态过程变为定格分析，增加实验的可观测 性，突破的教学难点。但是“眼见为实，耳听为虚”，模拟实验可以用于 真实实验的辅助分析，但是无法取代真实实验。学生在教师以Flah动画 代替“毛钱管”实验进行演示后，往往并不相信动画中呈现的理想现象， 没有起到信息技术与物理课程整合的作用。再如以微小形变的实验课件代 替课堂实验，再怎么努力也是枉然，学生不相信对玻璃瓶施压后会产生形 变，不如让学生看到真实的现象。“动画中做实验”虽然比“在黑板上做 实验”略好，但是远

5、不如实验的真实可信，起不到设疑、激趣、让人信服 的作用，也无法起到培养学生严格仔细、实事求是、一丝不苟的科学态度 和乐于动手，讲究科学方法等良好习惯。除此以外，信息技术与物理课程整合点选取不当还表现为滥定整合点 过度使用信息技术。有些物理教师在整合信息技术进行课程设计和教学时 会过多考虑信息技术所表现出来形式的美观性，而忽略物理课程和教学内容的适切性，忘记了内容决定形式，形式表现内容，而本末倒置，给人牵 强的感觉，起不到信息技术与课程整合的效果。信息技术与物理课程整合度不高不同的信息技术与物理课程整合具有程度上的差异，整合度的正确把 握是决定整合是否有效、高效的关键条件。物理教学课件以PPT课

6、堂教学 课件为主就是信息技术与物理课程整合度不高的典型体现。物理教学 PPT 课件往往集成文字、图片、音频、视频、动画等多种媒 体，它激发学习兴趣，丰富教学资源，拓展学习空间，可以很好地辅助物 理教学，深受物理教师和学习者的喜爱。在各种多媒体制作大赛，CAI课 件设计大赛中，收集到的作品中多数通常是PPT课件。PPT课件虽然使用 广泛，深受好评，但是 PPT 课件不是信息技术与物理课程整合的全部体现 其体现的整合程度也有很大的拓展空间。PPT课件存在整合范围较窄，整 合针对对象不全，整合传播方向单一等问题。（1）PPT课件显示的信息技术与物理课程整合的范围主要为课堂， 及课后的学生回顾和巩固，

7、课前的整合缺乏，课中的整合不够，课后的整 合不足。通常PPT课件是课堂上辅助教师教学的利器，教师在进行传统讲 解和板书的同时，播放PPT课件，呈现文字、图片、音频、视频、动画等 内容，和传统媒体有效补充，相得益彰，提升课堂效率、效益和效果。这 种用途的PPT课件往往不包括完整的内容结构，通常根据教学的需要而选 取某些片段进行整合。也有一小部分教师会将PPT课件用于课后学生的自 主学习或巩固复习，这种类型的PPT课件通常内容结构完整、描述细致。 但是一般而言， PPT 课件中缺乏课前的整合内容，如让学生课前自主学习 预习的整合内容往往极少在PPT课件中呈现。即使是课堂教学中，单纯的 PPT 课件

8、的整合度仍旧有拓展空间，学习者还需要几何画板、虚拟物理实 验室、游戏、物理学科工具等多种课件形式来补充和完善。课后的整合也 有较大的发展空间，如除了回顾和巩固PPT课件以外，还可以进行课外研 讨、课外制作、课外创新等。PPT课件显示的信息技术与物理课程整合的针对对象主要为教 师的教学，对学生学习的整合度还有待提高。在信息技术与物理课程整合 的 PPT 课件中，大多数课件服务的对象为教师，主要用于教师辅助教学， 对学生学习的关注虽然也有，但是程度还不够。而当今，教学是教师引起 维持和促进学生学习的过程，教师的“教”虽然重要，但是学生才是学习 的主体，“教”是为“学”服务的，学生的“学”更应该是信

9、息技术与物 理课程整合的主要关注对象。6PPT 课件显示的信息技术与物理课程整合的传播方向主要为讲 授式单向传播，对协作式多向传播的整合度不高。与关注教师的教相对应 目前的物理PPT课件主要用于教师讲授式教学的单向传播，对于协作式多 向传播的关注度还不够，整合度还不高。与之类似的 Authorware 课件的 交互性虽然更强，Flah课件的动画效果卓然出众，其他常用课件也各有 其优势，但是也或多或少存在着PPT课件类似的问题。不同的课件平台使 用不同的技术，适合不同的设计内容，随着科技的发展，将会出现越来越 多的新技术，发展出越来越多的课件平台，将物理课程与教学设计与多种 技术构筑下的课件平台

10、有效融合，增大信息技术与物理课程的整合度。涵 盖课前、课中、课外全范围，覆盖教师的教与学生的学所有对象，更多考 虑协作式多向传播整合，将开启信息技术与物理课程整合的新局面。信息技术与物理课程整合方式单一信息技术与物理课程整合的方式较多。整合方式的多元化是决定整合 是否恰当、有效的必要条件。信息技术与物理课程整合方式比较单一主要 表现在PPT课件，Authorware课件，几何画板制作的课件，虚拟实验课件等等几个方面，它们各有优势，异彩纷呈，给物理教学带来了生机和活 力。但是仅有这些还不够。随着教育的开放化、多元化程度的日益提高， 随着大数据时代的来临，游戏、电子投票表决系统、交互性电子双板系统

11、 数据处理软件系统、传感器、网络、密集型真实数据平台等都应该日益整 合到物理中来，实现信息技术与物理课程整合方式的多元化。三、信息技术与物理课程整合的解决策略针对上述三个问题，我们可以采取形式与内容并重，选取恰当的信息 技术与物理课程的整合点；技术与设计融合，把握恰当的信息技术与物理 课程的整合度；表现与效果优化，多元化信息技术与物理课程整合方式等 策略逐一解决。形式与内容并重，选取合适的信息技术与物理课程的整合点为求形式好看，而忽视内容、喧宾夺主是信息技术与课程整合的大忌 信息技术不能只是一个形式，它必须与物理内容结合起来，做到相辅相成 有机融合。如果某物理内容适合进行信息技术整合，那么我们

12、就果断选取 这个整合点进行设计；反之，如果某物理内容不适合进行信息技术整合， 那么我们应该坚决放弃整合，而采用传统媒体。任何技术都不是万能的， 但是没有这个技术是万万不能的在整合点的选取上，我们如果秉承这 个原则，那么整合一定大获全胜。例如模拟实验不能代替真实实验，但并不是信息技术与物理课程整合 排斥一切模拟实验。采用模拟实验大体上有以下方面：（1）现有教学条 件下无法进行的实验，如a粒子散射实验、原子核聚变、裂变的实验等; （2）可能造成毒害和污染的实验，如需用水银，而又难以保证不发生溅 洒的实验；（3）难以指导学生观察的实验，如用显微镜观察布朗运动的 实验；（4）提供情景以便深入分析的实验

13、；（5）以设计实验方案为目标 的实验；（6）以辅助技能训练或示范为目的的实验等。6除此以外，像 内部结构和运行过程无法看清的内容，如电冰箱、电动机的内部结构及运 转过程；7范围过大无法在现实生活中观察到的，如热电厂的发电原理， 远距离输电的内容等，可采用三维动画工具清晰明了地将其工作原理表现 出来。总之，整合点的选择应突出物理教学的重点，突破难点，充分发挥信 息技术的特长，实现科学性、教育性、艺术性的有机结合等。8在这些 情况下信息技术与物理课程的整合点的选取才是恰当的，盲目地以偏概全 包罗万象，必将导致二者的整合点不当，整合效果差。技术与设计融合，把握恰当的信息技术与物理课程的整合度整合度的

14、把握是信息技术与物理课程整合的难点。信息技术做到物尽 其用，尽量在于物理课程的整合中做到“增一分则肥，减一分则瘦”，将 技术与设计良好融合，是我们必须推崇的。以华中师范大学国家数字化学习工程技术研究中心开发的物理学科工 具为例，该工具的优点之一是通过修改物理元件的属性，从而演示对应的 物理现象。如通过调整弹簧的倔强系数，从而展示在同样的受力情况下弹 簧不同的伸长量，有利于辅助胡克定律的教学；修改凸透镜的焦距，显示 不同的凸透镜成像的光路、共同点和不同点，突出凸透镜成像内容的教学 重点，突破难点。物理学科工具和PPT有效结合，将提升信息技术与物理 课程的整合度，起到更好的教学效果。（2）将信息技

15、术与物理课程整合的形式从偏重整合教师的“教”转 变为整合学生的“学”。我们除了开发以教为主的课件以外，还应该多进 行以学为主课件的设计与开发，除了让信息技术作为教师演示工具以外， 还应更多让信息技术作为师生交流工具、个别辅导工具，进而让信息技术 作为学生资源环境、信息加工工具、协作工具和研发工具，全方位为学生 的学习服务，实现更高层次的信息技术与课程整合。（3）将信息技术与物理课程整合的学习方式从讲授式单向传播转变 为探究式、协作式多向传播，加强信息技术与学生自主学习、协作学习、 探究学习、体验学习的整合度。总之，信息技术整合到物理课程实施的课前、课中和课外三个阶段， 整合到包括教师的“教”和

16、学生的“学”的所有教学过程，整合到除了讲 授式教学以外的多种学习方式中，能提高信息技术与物理课程的整合度， 有助于技术与设计合二为一，形成一个有机整体。表现与效果优化，设计多元化信息技术与物理课程整合方式利用多种技术表现手段，如游戏、电子投票表决系统、电子双板系统 数据处理软件、传感器、密集型真实数据平台、网络等，采取多元化整合 方式，实现信息技术与物理课程效果的最优化，以实现更好的教学效果。（1）游戏：合理借鉴数字化游戏的趣味参与性、形象交互性、科学 有效性、及时反馈性等特征，为传统物理教学提供动力。例如通过国外设 计的“不可思议的机器”游戏学习单摆的周期、自由落体运动、能量守恒 等知识，通

17、过“三维弹球”游戏学习弹性碰撞、能量守恒灯知识，通过 “电力维修工”游戏学习电路的知识，通过“奇妙的反射镜”游戏学习光 的反射知识。9（2）电子投票表决系统：借鉴电子投票表决系统，利用接收器和学 生手持的发射器，通过 PPT、Word 等软件平台，实时反馈学生的学习结果 并通过分析和处理，进行交互式物理教学。还可以利用电子投票表决系统 进行同伴教学法等多种教学方法。（3）电子双板系统：利用电子双板平台，进行物理教学设计。例如 几乎每年的高考题中都有关于电路连线的题，利用盘古电子双板，左板呈 现电路图，右板呈现电路实物元件，让学生根据利用双板的手写功能进行 电路图进行连线训练，教师根据学生的情况

18、利用双板的擦除功能进行修正 评价反馈，突破教学难点。还可以左板呈现实验的点电荷的电场线实验图 右板呈现抽象出来的点电荷的电场线绘制图，通过比较明确显示在物理教 学中，抽象出模型的方法及其重要性等。（4）数据处理软件：将利用E某cel软件处理出学习“闭合电路欧 姆定律”内容时的实验数据，并作出图像，让学生看到物理实验数据的处 理方法，深入理解闭合电路欧姆定律。10通过黑体辐射的数据，利用 Matlab 等软件进行曲线的拟合，和普朗克一起感受量子世界的微妙与精 彩等。（5）传感器：利用传感器进行“牛顿第三定律”的学习，展示作用 力与反作用总是大小相等，方向相反；利用传感器辅助“超重与失重”内 容的学习，测定模拟电梯在上升和下降过程中超重和失重现象等。（6）密集型真实数据平台：利用全世界的数据“云”，借助于互联 网进行基于真实数据的学习。例如利用美国费米国家实验室高能数据，让 高中生和大学生计算顶夸克的质量，让他们和科学家一起面对真实的数据 世界，在其中学习、研究、创作。（7）网络：利用网络进行数据的