信息技術與物理教學整合模式的研究

一、信息技術與物理教學整合的實質

物理教學獨特的學科特點要求在物理教學中，首先，重視物理現象的描述和分析，在此基礎上引出物理原理、定律和公式。其次，強調物理實驗，因為學生的實驗設計和操作能力是物理教學的基本要求。最后，鼓勵學生在大量的物理事實基礎上，通過排除干擾項，進行邏輯推理和數學分析，通過探索各種物理問題的本質聯系，建立理論體系。但是在現實教學中，一方面，物理現象再現和控制較難。很多物理實驗也無法、無條件在課堂中進行演示，特別是由于無關變量的干擾，實驗效度大打折扣。另一方面，學生在建構物理理論體系的過程中，保證過程順利進行的大量物理事實和史料，僅依靠任課教師的獨自力量很難做到。要解決這些問題，就必須將信息技術整合到物理課程教學中去，充分發揮信息技術的優勢，使物理教學效果最優化。

二、三種整合教學模式的探究

１．演示—講解整合模式

物理現象的描述是物理教學的出發點，在傳統的物理教學中因為條件的限制，不能為學生提供生動、形象的物理現象變化過程，使學生比較難有效地把握物理實質。信息技術與物理教學整合的演示—講解模式，它的特點是以教師為中心，系統授課和信息展示。

在這個模式中，首先教師利用信息技術媒體以圖文、動畫、視頻和音頻等信息形式有效地將難以表達的物理現象及物理變化過程在課堂上向學生展示。以具體形象教育為主，向學生提供具體和直觀的信息，使學生易于感知、想象和聯想。接著教師圍繞所展示的物理現象及變化過程，適時地做系統講授，促進學生建立起物理現象與物理概念和規律之間的聯系，再通過師生交互，讓學生再觀察和分析，直至學生領悟和理解教師所教的知識。

演示—講解整合模式中，教師依次承擔確定教學目標，選擇教學內容，描述物理現象，引導學生在現象中發現規律，提出問題，導出概念、原理、公式，驗證導出的結果，促進學生知識遷移等工作。通過師生直接的互動和教師利用信息技術媒體，對物理現象的模擬演示、反復再現、排除干擾項再現、展示實際應用等手段，引導學生依次完成對物理現象的感知、想象、聯想，注意現象間的相關變化，建立現象與概念、定律的聯系，表達意見，對物理現象的再觀察、比較、領悟，直至完成深化理解、知識遷移的任務。

在這個教學模式中，教師為中心，有計劃、有目的地組織整個教學過程，教師通過直接傳授和利用信息演示相結合的方法將教學內容形象、生動地傳授給學生，讓學生在單位時間內更有效地對知識進行理解、鞏固和應用。在這個模式中，信息技術主要幫助教師的“教”，讓學生更有效的“學”。

學生同時接受來自兩方面的信息，一方面接受教師的講授，這是抽象經驗的學習。另一方面接受信息媒體所演示的信息，這是觀察經驗的學習。在整個學的過程中，學生依靠教師的講解以替代性策略較快地掌握知識。依靠對演示現象和過程的觀察以生成性策略增進知識的理解，將所授知識與解決實際物理問題聯系起來，促進知識的遷移，從而培養對知識應用的能力。這其中學生必須有效將兩個通道的信息傳播內容相互配合起來，鍛煉和培養了學生對多通道傳播信息綜合處理的協調能力，為最終培養信息素養打下基礎。

２．實驗—探究整合模式

在物理教學中，物理實驗擺在較重要的位置。通常大部分學者認為物理學所特指的科學方法是實驗法。物理學是實驗科學，它的定理是借助于實驗而得到的。信息技術與物理教學整合的實驗—探索模式，它的特點是利用信息技術形成實驗中心，進行假設驗證，探索式學習。

在實驗—探究整合模式中，學生是教學過程的主體，學生在教師用信息技術編制的實驗模擬軟件所形成的類似實驗中心的學習環境中，獨立地進行各種試探性的實驗探索。在進行了大量的設計型實驗后，觀察到大量的物理現象和獲得大量的實驗數據，依據這些現象和數據，抽取數據間的本質聯系，揭示規律，提出假設，再利用實驗模擬軟件通過實驗來驗證自己的假設，從而得出具有普遍性的規律，提出定理、定律和公式。之后，根據已獲得的公式對已有的數據重新計算，看計算結果與實驗結果是否一致，分析原因，達到鞏固知識、深化知識和理解知識的目的。最后，同學之間互相討論，進行總結。

這個過程是學生自主探索知識的學習過程，學生依靠設計型實驗，通過觀察、比較、分析、驗證、討論和總結等環節達到對課程內容的了解和掌握。學生在學習中不停地與實驗模擬軟件進行交互，探索式前進，以達到理解物理知識、發展研究能力的目的。在學生學習過程中，教師主要通過實驗模擬軟件的編制、軟件的交互功能設計和軟件的幫助信息來實現對學生學習的指導。

在這個整合模式的實施中，學生獲得了豐富的感性知識，提高了學習興趣，有利于深入理解物理概念，在大腦中形成物理圖象，建立空間物理過程。學生思維得以啟發，增強了探索能力，培養了實驗技能，掌握了科學的研究方法，為今后進一步科學探索打下了基礎。另外，在整個學習過程中，學生始終要自己實際操作，強化了信息技術的操作技能，特別是面對實驗中展現的各種信息，要認真思考、系統分析和去偽求真，對形成科學的信息處理方法很有幫助，為樹立科學的信息觀打下了基礎。

３．文化—合作整合模式

物理學是人類文化的一部分，它包含相當豐富的物理學史，有獨特的科學思想和科學方法，與社會的各個方面相互聯系、相互影響，與其他學科如數學、天文學、化學和文學等學科有著密切的聯系。因此，物理學具有人文主義傾向。信息技術特別是網絡技術與物理教學整合的文化—合作模式，它的特征是文化中心，歷史地學、合作地學。

在這個整合模式中，教學內容主要是學科發現的過程、定理推理的步驟、概念形成的背景、定律對人類社會的影響等課程內容，內容傳播的特點是從歷史和哲學的角度進行闡釋。這就需要大量的歷史資料和相關學術資料作為基礎。信息網絡技術為這個基礎的形成提供了有效途徑，ＷＥＢ技術能多渠道地提供某一物理概念的形成、發展、研究動機和探究方法等資料，以及這個物理概念對人們的影響、社會的接受情況和產生的社會變革情況，從人文方面為學生構建與某一物理概念相適宜的學習情景。這樣學生就能在詳實資料組成的學習情景中，了解主要定理和重要概念的演變，理解判定科學思想正誤的標準，從而掌握知識，形成科學觀和培養科學精神。如果說傳統物理教學中重邏輯性探索，體現了科學主義精神，那么信息網絡技術與物理教學整合的文化—合作模式則是重歷史性的探討，體現人文主義精神。

在文化—合作整合模式中，信息網絡為學生建立了一個大的知識寶庫。教師已索取的和信息網絡上能索取的那些關于物理概念的歷史演變資料及學術資料，與學生的愛好、興趣、已有知識結構等信息共同決定學習目標和內容。

教師在學生學習中要先提供一些物理概念的演變資料，一些相關的學術資料，一些有代表性的ＷＥＢ站點，及相關概念對社會變革影響的材料以保證學習的正常進行。同時，教師在學生學習過程中還要不時地為學習小組提供指導，對學習小組的提問進行反饋，利用已掌握的資料和ＷＥＢ地址及時對學習小組進行導航。

學生首先依據學習目標和內容進行自由組合，建立多個學習小組。接著小組成員分工，對于學習目標所涉及的知識分別以不同的渠道和路徑在因特網上查找有價值的材料。第二步，小組成員整理獲得的資料，按時間排序，跟隨歷史演變的過程，發現問題，進行推理，形成概念。第三步，小組舉行討論，成員經過理性分析后發表自己的意見，對概念和定理的探索方法形成共識。第四步，小組成員分別去理解和運用操練這些概念、定理和公式，逐步掌握、深化、理解。第五步，小組根據查找的資料，分析這些概念、定理和公式出現后對社會發展的影響及解決實際問題時的作用，依據小組成員的不同觀點分成兩派進行辯論，通過辯論進一步理解這些知識的應用價值和應用方式。

在學習小組整個學習的過程中，學生可以適時與教師取得聯系，接受指導，調整學習方向。同時也要求小組成員間要相互尊重，取長補短，共同合作。這個模式顯現了物理學科發展深刻的人文內涵，這對學生是新穎的、有特色的，非常容易引起學生的興趣，有較好的學習效果。另外，學生在這個模式中學習，因面對因特網上如潮水般的信息，往往容易迷失方向，在教師的幫助和同學的互助下，能培養信息搜索的定向能力，為信息素養的獲得打下堅實的基礎。同時學生也能提高因特網的操作技能，加深對信息技術的理解，特別是能培養學生的信息獲取技能。

三、小結

以計算機技術為核心的信息時代的來臨，為傳統的教育、教學帶來了良好的改革和發展機遇，信息技術正走進我們的課堂，支持我們的教學改革。但信息技術在教學中如何才能真正發揮它的優勢，為教育、教學事業服務？我們認為信息技術必須與我們的學科建設統一起來，實現無縫鏈接，建立新型的學科教學的整合模式，最終實現學科教學的最優化。