浅谈信息技术与物理课程教学整合性研究

 信息化是二十一世纪的标志，是当今世界经济和社会发展的大趋势，以网络技术和多媒体技术为核心的信息技术已成为拓展人类思维的创造性工具。近年来，计算机辅助教学工作在全国教育战线上逐渐深入，但大多以“观摩课”的形式开展，只是教育教学中的一个点缀而已，信息技术并没有真正与学科教学“融合”在一起。究其主要原因是在进行计算机辅助教学的过程中，没有合适的应用软件和操作平台，需要教师自己研制开发课件，而开发课件需要花费大量的时间和精力，有时候为了上好一节公开课，甚至要做数十小时的准备。鉴于此很多教师都反映计算机辅助教学是一项投入多（时间，人力，经费）、产出少的工作，基本上适应不了日常教学。在这种情况下，信息技术与学科课程整合在计算机辅助教学（简称CAI）的条件上日趋成熟发展起来。信息技术作为一项教学工具（Learn from IT），能够把各种技术手段完美地融合到课程之中？？就像教师在上课时使用黑板和粉笔一样，届时计算机演变成为真正的教学工具， 教师最主要的任务不再是开发软件，而是如何应用现有的软件把计算机的优势发挥出来，进行学科教学。

    本文就信息技术与物理课程教学的整合，结合自己物理教学的实践谈谈以下几点看法。

    一、 “课件”向“积件”思路发展，探讨物理学科整合新方法

    在计算机辅助物理教学这个领域里面，市场上已有相当数量的物理教学软件可供购买，但能够真正适用于教学的软件却不多，教师自制课件的水平又不高，容易造成“低水平重复”的现象。在此阶段上，寻求计算机辅助教学软件开发和应用的新路子──积件思路应运而生。其指导思想是：“课件”向“积件”发展，工具型、资料型、开放型的教学平台已成为计算机辅助教学软件的发展方向，它包括带有学科特色的平台和多媒体资料库。教师稍加培训就能够自如的运用它们来按自己的意愿制作课件，紧密配合自己的教学过程、为课堂教学所用，在真正意义上，实现计算机辅助教学……

    例如在物理学科平台方面：《CSC电子备课系统》初中物理版、天翼全景多媒体教学软件高中物理版都是面向教师设计的新一代大型集成化多媒体辅助教学软件，集众多教育专家和优秀教师的科研成果及教学经验于一体，为教师提高教学质量、探索新的教学模式和方法提供了丰富的资料和必要的教学手段；又如《青鸟师友多媒体课件开发平台》，是一个基于Windows操作系统，集声音、图形、图像、文字于一体的多媒体课件开发工具；再如几何教学平台的“几何画板”不仅适用于几何教学，而且也适用于物理教学中的力学课程，它界面简单、容易学习、直观好用，因此这样的软件很受老师的欢迎。以上四个多媒体计算机辅助教学软件开发平台，就很好的体现了“积件”思想。

    在多媒体资源处理方面，物理作为一门信息技术邻近学科，物理教师应该成为信息技术与学科整合的先行者。如今许多物理教师都在Internet 上建立了自己专门的网站，并把以网页浏览的形式制作的CAI课件、教案、论文等放在该网站中，同时还可以把其它网站已有的课件通过Internet 的超级链接功能揉合到自己的CAI课件里，以“搭积木”的形式，把在教学实践过程中制作的每一个课件链接起来，通过长时间教学的积累，逐步建立一个完整的教学课件体系。反之，其它教师也可通过网络共享自己的CAI课件，克服了传统的“软件包”形式的课件不能共享的缺点，提高了课件资源的利用率，充实了网上物理学科资料库，形成网上物理学科联盟，实行资源共享。此外，教师和学生可以在任何时间、任何有网络终端的地点，通过Internet 网络来访问这些网站，进行物理教学的探讨和巩固性学习。

    因此，运用“积件”思想，走素材资源库和制作平台相结合的新思路，是软件开发和应用走出目前困境的有效途径。学科教师应根据教学实际，运用“积件”思想，充分利用现有条件下的网络信息资源素材库和教学软件，以及相关的CD、VCD资源，从中选取适合教学需要的内容来制作自己的课件，从而适应不同教学情境的需要，彻底改变教学软件在设计、开发和使用上的相互割裂的局面，使CAI在课堂上的运用走出低谷，朝着信息技术与物理学科整合这一更为广阔的方向发展。
二、 电脑模拟，发挥物理演示实验、虚拟实验室的功能

    1、信息技术与物理实验教学整合，发挥演示实验作用

    物理是一门以实验为基础的学科，实验教学和演示实验是中学物理教学的重要一环。丰富多彩、生动有趣的实验是物理实验教学的特点，利用实验课不仅可以让学生记住某些相关结论、实验步骤，而更为重要的是能够使学生透彻理解并且完全掌握产生实验结论的过程。在普通物理课堂的演示实验中，由于受到常规实验仪器本身的限制，实验效果常不如人意。而通过多媒体技术模拟实验的辅助， 模拟一些重要的，但在现实实验环境下难以完成的一些物理实验，则可弥补常规实验仪器的不足，提高物理实验的演示效果。

    如本人在做凸透镜成像规律实验时，先用常规仪器按传统实验方法进行演示，由于常规实验仪器的限制蜡烛在光屏上所形成的像随着物距的变化而变化的这一现象不是很明显，致使学生对凸透镜成像的特点不甚理解，并产生迷惑。此时我改为采用多媒体技术进行凸透镜成像规律模拟实验，演示物距从无穷远至小于焦距的整个实验过程中物距、像距和像的变化的情况，整个模拟实验过程流畅、直观、明了，从而使学生对该实验有了一个清晰完整的认识。由此可知通过信息技术与物理实验整合，可以突破常规实验仪器的局限性，所以我们应当充分发挥信息技术的特长，对那些难以观察到的、复杂、困难的实验进行模拟和提供帮助，成为常规实验的补充，并把两者结合起来，使实验教学上升到一个新的层次，从而有助于学生发现规律、获得知识，提高学生的科学文化素质和实验技能水平。

    2、在网络技术环境支持下，发挥学生自主探讨性实验作用

    在传统物理实验室，一方面由于怕发生意外和造成实验仪器的损失，有许多实验室规章制度，对学生诸多限制；另一方面由于实验环境和实验条件的限制，实验结果往往和物理理论不一致，甚至出现相反的数据，这一切无不暴露出了传统实验室的弊端。

    让学生在网络环境下进行虚拟实验室操作，以自主模拟实验为基础进行多媒体教学，则可以解决这一难题。如笔者在上传统电学实验课时，通常会告诉学生，电流表的接线柱不能接错、电压表不能超过量程，电池组不能短路。很多实验不允许学生自己操作，这些规定无形中扼杀了学生的创造性思维，而有些学生自主意识很强，常常会进行一些“地下操作”，最终损坏了仪器。然而，须知这些“破坏性”强的学生实际上也是动手能力、创造能力强的学生。在网络环境下，倡导学生自主探讨性实验，既可保护仪器又能培养学生的创新能力，并能把很多传统实验做不到的效果一一再现。如本人曾在网络环境下采用“仿真物理实验室”虚拟电学实验室软件（在线版网络软件），实现网络与物理学科教学的整合。学生在网络技术环境进行多媒体实验操作，通过网上人机对话，学生可以一边操作一边在网上畅游，获取新知识，或与其他同学交流。如果学生在网络虚拟实验室遇到问题，就可以通过网络从其他同学那里获取相关信息，进行讨论，让学生自主学习，并自主观察模拟实验，从而掌握学习成果和学习方法。

    这种虚拟实验室为学生提供了全方位的开放性的操作环境，使学生在课堂上实现了在虚拟世界的真实体验。信息技术与物理实验教学整合，能够培养学生自主模拟实验、观察实验，并归纳、总结，抽象成所需知识的能力，从而学会学习，使学生主动地获取物理知识，发展能力，并促使他们建立科学的世界观。
三、充分利用网络资源，增进教学效果

    进入网络时代后，网络环境为学生提供了丰富的知识库、资源库，网上的资源开发和利用已成为一个现代教育工作者必备的信息素质。网上资源具有信息量大、更新快等特点，例如：中国中小学教育教学网（http://www.k12.com.cn ）教育资源库物理学科、广东教育资源网（http://www.edu123.com ）资源中心物理学科、中国物理教育网（http://www.cpenet.org ）等可谓是一间完整的中小学数字资源库，它为我们提供了同步教学、优秀课件等多种资源，且处于动态的更新之中。通过下载这些优秀课件、优秀习题再作进一步的组织、加工就能设计出适合自己风格的课件来。

    本人在进行初二第十二章第一节浮力教学时，须向学生解释浮力产生的原因。我先设想一个立方体浸没在水中，它的6个表面都受到水的压力，它的左右两侧面、前后两侧面，受到的压力都是大小相等、方向相反，互相平衡，只有上下两面由于深度不同，受到的压强大小不同，压力也因而不相等。浮力的产生是由下表面受到水的向上的压力和上表面受到水的向下的压力差，但如果使用语言和文字向学生讲授向上和向下压力差时，学生理解起来比较抽象，难懂，对整个过程反映比较茫然。所以我通过在中国中小学教育教学网（http://www.k12.com.cn ）物理学科课件库网站下载相关课件解决这一难题。该课件以动画的形式慢镜头表示前、后、左、右的压强、压力相等，小木块保持不动，但加载上、下表面压强、压力时，小木块慢慢向上移动，同时超级链接浮力大小的推导公式录相。活泼的动画效果、直观的图形，快速有效地激发了学生的学习兴趣，收到了良好的教学效果，学生很轻易就攻破这一难点，同时为讲授下一节阿基米德原理做好理论基础，而这一切都是传统教学很难做得到的。总之，让学生在生动、形象的环境中进行学习，由此达到事半功倍的作用，也就能很好地提高课堂教学效果。

    信息技术作为最先进的教学媒体与物理学科整合，不但深化了物理学科教学、加大了学科信息容量，而且提高了课堂四十五分钟的教学效率。

    四、扩大信息来源，提高教学水平

    1、了解物理学科发展时事形势、把握教学动态：

    我们通过Internet在官方权威网站上查看有关物理发展动态，可以做到在时事政策上紧跟形势，在物理学科教学时作出及时调整。物理作为一门理科学科，大量的习题是必要的，但订购的习题集往往又存在着题型偏旧、信息过时的缺点，这对于学生习题更新、掌握中考的习题形势是不利的。为了克服这一缺点，我们可以充分利用Internet这一信息资源，从网络如中国中小学教育教学网（http://www.k12.com.cn ）上的物理试题中心、中国园丁网（http://www.teacher.net.cn ）试题集锦栏目和其他一些重点中学网站试题库上下载最新的试卷、搜集物理相关试题，用来给学生作为测试题和平时练习。实际情况证明：这些题目题型新颖、信息准确，对于启发学生的思维，开阔学生的视野有着很大的帮助。

    2、增进学习交流、提高教学水平

    网络的交互性给物理教师互相学习交流提供了机会。教师可以一方面利用电子邮件与有关专家进行交流，学习前沿的理论知识，获取名教师的经典教案；另一方面还可以参与网上的教师继续教育和参与一系列教育门户网站的教育论坛，如在中国名师教育网（http://www.cenre.com ）我们可以与重点学校的名师专家探讨物理教育应培养怎样的人才，在中国园丁网（http://www.teacher.net.cn ）、中国物理教育网（http://www.cpenet.org ）的教育论坛我们可以与各地的同行探讨物理教学中遇到的问题以及对物理教学改革的看法，通过网上学习交流，实现资源共享，达到提高教学水平的目的。

    我们通过信息技术与物理课程教学的整合，激发了学生对物理学科的学习兴趣，课堂上参与意识很强，对知识的理解掌握程度较理想，尤其是实验教学，学生的实验理解能力、动手能力均取得了长足的进步。实践证明，信息技术与物理课程教学的整合能鞭策我们教师去进一步完善课堂教学，使教学过程更具有科学性，帮助教师在课堂上更合理地掌握和利用时间，吸引学生的注意力，使学生在课堂上接受和掌握更多的知识，提高物理课堂教学的效率。

    随着信息技术和物理学科教学整合的发展，将信息技术引进教育领域将给学生、教师、学校带来一个新的教学模式和新的契机，但同时也应看到，信息技术和物理教学整合是一个新兴事物，还有许多问题需要我们去研究、探索。但我们确信信息技术在和学科教学中整合中将大有作为。

    参考文献：

    1、徐平：《积件在计算机辅助教学中的地位和作用》，《中国电化教育》，1998年第7期

    2、章剑卫：《基于课程整合的新型信息技术课程模式》，《浙江教学研究》