現代信息技術與物理課程整合研究

一、現代信息技術與物理課程教學整合的內涵

信息技術與物理課程的整合，是指將信息技術融入到物理課程的有機整體中，成為物理課程的有機組成部分，經過整理、組合，相互融合，達到整體優化，以高效達成物理教學目標，這種整合具有以下兩方面的含義：整合的主體是課程，以實現課程目標為最根本的出發點，以改善學習者的學習為目的。整合要讓信息技術服務于物理教學，既應用于教師的教，又適用于學生的學，讓學生充分接觸、使用信息技術，以信息技術促進學生學習的改善；整合是有機的融合。信息技術既是物理教學內容的有機組成部分，又發揮著教學環境的作用。通過創設數字化的學習環境，讓學生主動地參與學習，最大限度地接觸信息技術，并使信息技術逐步成為學習者強大的認知工具。由此可見，信息技術與物理課程的整合要求將信息技術非常自然地應用到物理教學過程中，優化各種教學資源、各個教學要素，促進教學方式的根本變革，有效地應用信息技術的優勢來更好地達到物理學習的目標，從而達到培養學生創新精神與實踐能力的目的。

二、現代信息技術與物理課程教學整合的現實意義

通過將信息技術與物理課程教學的有機整合，將對物理教學的各個方面產生積極的影響和巨大的促進作用。

1、使教學內容從封閉走向開放。信息技術為實現新的課程目標提供了非常自然的工具，它與課程的整合將是課程內容革新的一個有利促進因素，能有效克服傳統物理教學內容缺乏鮮活時代氣息、脫離現實生活的弊端。隨著信息技術的發展，學生可以很容易獲得豐富的、多樣化的教育資源。教師應結合教學實踐，因勢利導地幫助和指導學生了解從何處獲取以及如何有效地利用與課程相關的資源。這樣，教學內容更具時代氣息、更貼近生活和現代科技，納米技術、非線性科學、全息圖片、光手術刀等新科技隨時可能進入學生的視野；同時，這也迫使教師拓展知識面，以更好地選擇教學內容、設計教學過程。在這一全新的教學環境中，知識內容呈現開放性，不惟“綱”、不惟“本”，不以教師、課堂、書本為中心，學生能選擇不同的內容來構建自己的知識結構，以形成個體獨特的知識體系。

2、意味著學生學習方式的變革。建構在網絡環境下學生自主學習的方式，是信息技術與課程整合所追求的目標。實現信息技術與課程的整合，意味著信息技術不再僅僅是一種技術手段，而是一種學習方式的根本變革。信息技術在學生自主學習、主動探究、合作交流等方面有明顯的優勢，學習者將從傳統的接受式轉變為主動學習，形成一種將書本知識與社會信息相結合、教師傳授與自我探索相結合的觀念和模式。

3、構建了自主探究學習的技術環境。學生將越來越多地參與到探究性課題的研究，進而意識到他們自己所學知識與科學發展、社會生活的關聯。在探索過程中，他們不是機械地記憶信息，而是根據某項“任務”，自主搜尋、檢索、分析、組合與探究課題有關的資訊，從而達到培養獲取信息、處理信息的能力和基本的科學素養的目的。信息技術為學生在學科教學中的探究學習提供了技術工具和環境氛圍。

4、物理教學資源產生變化。信息技術的飛速發展，網絡資源的豐富性和共享性，都沖擊著傳統的課程資源觀。課程資源的物化載體不單是教學用書、參考資料等紙質印刷品，學習者可以直接從信息化環境和數字資源中獲取知識；課程資源的生命載體也不單是教師，學習者可以通過信息技術從學習化社區、其他學習者、在線專家等方面獲取課程內容，達到最終的學習目標。網絡資源的突出優勢在于知識更新速度快、能夠突破教育環境的時空限制，用各種相關資源來豐富封閉的、孤立的課堂教學，極大擴充教學知識量。“整合”要求教師對課程教學內容進行信息化處理后成為學習者的學習資源，并提供給學習者共享。一種有效的策略是依照學科教學任務，組織人力收集與之相關的知識信息，尤其是最新科學發現、最新科技成果方面的信息，形成本校知識資源庫。其中應包含許多不同情境的應用實例和有關的信息資料，以方便學習者依據自己的興趣、愛好，去主動發現、主動探索，比如：演示型或交互型教學軟件、知識素材、學法指導、疑難解答、生活物理等等。若教學資源庫不能滿足要求，則可通過適當鏈接進入Internet網，以尋求更多的資源或信息。但應當承認資源仍是目前整合的瓶頸，真正從學習規律的角度去設計的數字化教學資源依然很匱乏，大量的冗余信息、過載信息成為人們快速獲取所需信息資源的障礙。

三、基于現代信息技術與物理課程教學整合的教學模式

教學模式是建立在一定的教學理論和教學經驗基礎上的，為設計、組織、實施、評估、優化教學而采用的基本教學結構的簡化形式。形象地說，教學模式就是架設在教學理論與教學實踐之間的一座橋梁，它使教學理論具體化，教學活動方式概括化。合理地選擇教學模式，可以使教學過程的各種要素及其關系更協調與優化，從而獲得最優化的效果。在現代信息技術環境下的物理教學模式，大體上可以分為以下幾類：

1、實驗——模擬——強化教學模式。物理學是以實驗為基礎的科學。新課教學中很多情況下是通過實驗總結出物理規律，但由于教師做演示實驗時，學生的觀察具有滯后性和被動性，并且實驗現象很快消失或者可視性較差，不清晰，容易造成大量學生的觀察困難。在這一教學模式中，先用實物進行演示，再利用計算機模擬實驗現象的物理過程，然后再進行抽象概括，形成概念規律。這樣就能充分利用計算機的模擬克服上述不足。這種模式的基本流程是：導入新課一演示實驗一模擬實驗一抽象概括一結論一應用舉例。以此基本流程為基礎可以有多種變式，如條件允許可以把演示實驗改為學生分組實驗，這樣可以把課堂變成以學生自主探索為主的探索課，更有利于突出學生的主體作用。在這種教學模式中，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。

2、文化——合作教學模式。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技術能多渠道的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某一物理概念適宜的學習情景。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。在這種教學模式中，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。

實施信息技術與物理課程的有機整合，可以利用網絡系統優化課堂教學，學生可以隨時對學習內容進行復習，使學習的知識更加鞏固，同時網站中的虛擬實驗室為學生提供了隨時進行虛擬實驗的條件，使學生的實驗技能和實驗能力得到進一步的提高和鞏固，使學生在學習物理知識的同時又學習了計算機技能，從而提高了學生的綜合素質。