信息技術與物理探究型新授課的深度整合模式研究——壓強教學設計

李祎

東北師范大學理想信息技術研究院 長春 130024

信息技術與物理探究型新授課的深度整合模式研究
——壓強教學設計

李祎

東北師范大學理想信息技術研究院 長春 130024

隨著素質教育的發展和教育信息化的推進，信息技術與課程整合作為一種新的教學模式正日益受到廣大教師的關注。雖然對整合問題，專家和學者有大量的研究理論，但是與具體學科的整合實踐理論和實施策略的研究還不夠深入和全面。著力探討信息技術與初中物理探究型課型整合的模式，并提供教學實踐案例供大家參考。

探究性學習；信息技術；壓強；教學設計

Author’s addressNortheast Normal University, Changchun, China 130024

隨著我國教育體制和人才機制改革步伐的加快，以知識為核心的教學方式已不能適應時代的需要，尤其是信息技術引入教學以后，普遍呼吁一種新的教學模式來取代舊有教學模式，于是信息技術環境下科學探究式教學以一種全新的教學理念應運而生，并且日益成為當今物理教學模式的一種主流，新的課程改革把探究精神和實踐能力的培養作為整個教育改革的靈魂，重點在于變革學生的學習方式，并將探究性學習置于突出地位。信息技術環境下實施探究性教學有利于開發學生的大腦，調動學生的積極性，使學生在“問題”中思考，在“探究”中創新，使學生在教學中的主體地位得以充分體現。筆者對信息技術與物理探究型新授課的整合模式進行探討。

1 探究性教學法的內涵

探究式教學法（Inquiry Teaching），又稱發現法、研究法，是指學生在學習物理概念和原理時，教師只是給他們一些事例和問題，讓學生自己通過閱讀、觀察、實驗、思考、討論、聽講等途徑去獨立探究，自行發現并掌握相應的原理和結論的一種方法。它的指導思想是在教師的指導下，以學生為主體，讓學生自覺地、主動地探索，掌握認識和解決問題的方法和步驟，研究客觀事物的屬性，發現事物發展的起因和事物內部的聯系，從中找出規律，形成自己的概念。在探究式教學的過程中，學生的主體地位、自主能力都得到加強，是物理教學一種核心的教學方法。

信息化是21世紀的標志，是當今世界經濟和社會發展的大趨勢，以網絡技術和多媒體技術為核心的信息技術已成為拓展人類思維的創造性工具。信息技術作為一項教學工具（Learn from IT），能夠把各種技術手段完美地融合到課程之中，屆時計算機演變成為真正的教學工具，教師最主要的任務不再是空洞的講授與繁瑣的實驗，而是如何將現有各種現代手段的優勢發揮出來，進行學科教學。

2 信息技術整合教學模式

在信息技術與課程整合的研究中，教學模式的研究可謂重中之重，是研究與實施整合的重要環節。教學模式又稱教學結構，簡單地說，就是在一定教學思想指導下所建立的比較典型的、穩定的教學程序或階段。它是影響教學的重要因素，對提高教學質量具有重要意義。

3 探究性學習的整合模式

一個完整的教學模式包含具體的操作步驟，信息技術作為教學中的要素，應該對教學起到媒介輔助作用，因為探究學習的教學模式不僅關注學生“知道什么”，更關注運用信息技術“讓學生自己探究動手”方面下工夫，通過學生主動探究、親身體驗，促進學生對科學知識的“動態建構”。圖1是教學模式結構圖。

下面提供九年級物理教學“壓強”一節教學案例。

4 教學案例

4.1 創設情境，導入課題

課題導入是一節課的開頭戲，導入的首要任務是使學生對與教學無關的活動得到抑制，迅速投入到新的學習中來，并使之得到保持。運用信息技術在此環節的作用是展現生活情境，目的是使學生有親臨其境的感覺，以激發學習熱情，形成躍躍欲試的心態。良好的開端是成功的一半。

引入情境：播放一段風光片：金色的海濱，松軟的沙灘（圖2），人們的身后是一串串大小不等、深淺不同的腳印；讓學生觀察視頻的同時說出它們有什么特點？

通過觀察和體驗，結合圖2提出自己想知道的問題，如：沙灘上為什么會留下腳印？腳印的深淺為什么不同？打針時，為什么會感到疼痛？什么樣的書包帶感覺更舒服一些？……

教師引導：既然上述現象都是由于壓力在物體上產生的效果不同引起的，那么現在，壓力作用的效果跟哪些因素有關？

【設計意圖】運用信息技術之所以創設這樣的教學情境，一是幫助學生消除壓力都是由重力產生的、大小總等于重力的誤區；二是調動學生的多種感官，感受壓力的存在與作用效果的不同；三培養學生的問題意識。

4.2 自主探究，解決問題

獲取新知識的過程應該是學生經歷探究發現的過程，在新課程理念下，讓學生“探究”是教學目標的重要組成部分。對物理教學來說，主要包括經歷概念的建立過程，經歷規律的發現過程，經歷方法的探究過程。探究實驗是學生經歷過程的根本保證和最基本的活動形式。物理是一門以實驗為基礎的學科，動手實驗是中學物理教學的重要一環。豐富多彩、生動有趣的實驗是物理實驗教學的特點，學生探究實驗不僅可以讓學生記住某些相關結論、探究步驟，更為重要的是能夠使學生透徹理解并且完全掌握產生結論的過程。在普通物理課堂的探究實驗中，由于受到常規實驗儀器本身的限制，實驗效果常不如人意。而通過多媒體技術模擬實驗軟件的輔助，模擬一些重要的，但在現實實驗環境下難以完成的物理實驗，則可彌補常規實驗儀器的不足，增強物理實驗的演示效果。

本環節信息技術是運用“東師理想”的物理虛擬實驗平臺（圖3），本平臺根據課型，提供各種課堂教學軟件，這些軟件大部分是素材的形式，根據教學需要和學生實際需求組合使用的課件。例如，壓強模擬實驗就有兩種不同形式的素材可選，學生可以根據興趣探究實驗。目前，用于課堂教學的課件多是基于PowerPoint、Flash等軟件制作而成的，便于教師根據需求修改操作。

引導學生探究“壓力的作用效果與壓力大小與受力面積大小有什么關系”的實驗，確定實驗方法：控制變量法。經討論，明確實驗方案：讓受力面積一定，研究壓力作用效果與壓力大小的關系；讓壓力一定，研究壓力作用效果與受力面積的關系（圖3）。

影響壓力作用效果的因素：壓力大小，受力面積——實驗變量。

思考：如果同時改變兩個實驗變量導致實驗結果發生改變，能否確定是哪個變量引發的實驗結果的改變？

大膽猜想：應該怎么做？

總結得出：當有多個實驗變量時，讓一個變量發生改變其他變量保證不變，看實驗結果是否因此改變——控制變量法。

學生相互切磋，合理分工，共同實驗，探究發現，分析歸納，得出結論。最后各小組邊演示邊講解，相互交流、取長補短。

學生得出結論：當受力面積相同時，壓力越大，壓力的作用效果越顯著；當壓力大小相同時，受力面積越小，壓力的作用效果越顯著。

【設計意圖】充分發揮學生的想象力和創造力，體驗“探究實驗”的樂趣。同時培養學生的歸納分析能力，運用小組合作的形式培養學生的合作交流意識及語言表達能力。

4.3 溫故知新，建立概念

學生掌握新的概念，應該從已有的概念入手。因為新知是在已有的知能基礎上建構起來的，一個人只有把自己所具有的知識和方法有機地整合在一起，才能形成解決問題的能力。運用已有的舊的概念既能抓住概念的內涵與外延、概念的構成要素、概念的本質特征、與相近概念的區別和聯系，又能引導學生運用所學的物理概念來分析、解決有關的物理問題，在運用中加深對概念的理解，形成自然記憶，促進學生思維的積極性，充分暴露概念理解中的誤區，及時組織學生解決存在的問題，走出誤區，完善認識。

提出問題：思考大象和芭蕾舞演員誰對地面的作用效果明顯？當壓力大小與壓力作用面積都不同時，應該如何比較壓力的作用效果？引導學生回憶之前學過的知識：一只獵豹2分鐘跑4800 m，一輛汽車2小時行120 km，比較它們誰跑得更快？通過比較速度即單位時間內行駛的路程。

用類比的方法：通常選擇用單位面積上的壓力，來比較壓力的作用效果。壓強的定義：把作用在物體單位面積上的壓力叫做壓強，用英文字母P表示。壓強定義式為P=F/S，國際單位是1 N/m2=1 Pa。

【設計意圖】利用圖片情境將速度的概念與壓強概念進行對比，運用類比的方法找出壓強的公式和單位。

4.4 應用拓展，內化完善

應用拓展是深化、完善對概念和規律的理解，內化知識和方法最有效的途徑，所以在新授課教學中，必須重視通過應用所學知識解決實際問題的教學來培養學生的能力。讓學生內化完善，學習的過程是一個知識不斷內化的過程。讓學生掌握新知、新概念的目的重在培養學生應用概念說明、解釋有關的物理現象，解決有關的簡單物理問題的能力。聯系實際是內化完善十分重要的教學環節，在此環節中，信息技術以資源庫的形式出現，教師在平時收集與生活相關的素材，建立生活常識資源庫供學生選擇使用。

【網上智力測驗題1】小女孩質量為40 kg（體重為400 N），平躺在1000枚釘子上，每枚釘尖的面積約為0.04 m2，請計算人對釘床的壓強有多大？根據測量知道一枚釘子刺穿紙的壓強為1×108Pa，請問釘床能刺傷人嗎？

【網上智力測驗題2】在海灘案發現場留下了犯罪嫌疑人清晰的站立腳印，公安人員立即用蠟澆注了鞋模，測量鞋模的平均厚度為3 cm，質量為675 g；又經測試達到腳印同樣深度壓強為1.5×104Pa，那么犯罪嫌疑人的體重是多少？（ρ蠟=0.9×103kg/m3）

【網上智力測驗題3】我國北方冬季的一天早晨，一個小孩發現河面結冰，便走上去滑冰。可沒想到只滑了五六米遠，“咯嚓”一聲，小孩壓破薄冰，落入水中。此時一個過路青年見此情景立即跑到了河邊……

【設計意圖】充分體現了物理知識與生活的密切聯系，培養學生熱愛科學、熱愛生活的情感。既考查學生的知識遷移能力，又內化了學生所學知識。

蘇霍姆林斯基說過：“在人的心靈深處，都有一種根深蒂固的需要，這就是希望自己是個發現者、研究者、探索者。”本節課，在探究實驗的環節中，打破傳統實驗教學的模式，充分發揮學生的創新思維，給學生提供廣闊的自主探索發現的空間，表現在：鼓勵學生自主選擇素材，來完成實驗；對同一探究問題，探討出多種實驗方案，擺脫對教師和教材的依賴。探究的過程既是暴露學生各種疑問、困難、障礙和矛盾的過程，又是展示學生的聰明才智、獨特個性、創新成果的過程。在這個過程中，信息技術解放學生的雙眼去觀察，解放學生的雙手去實驗，解放學生的大腦去思考，解放學生的嘴巴去交流，使他們可以無拘無束地盡情發揮，充分感受科學探究的樂趣，領略探究過程的美好與和諧，體驗探究問題成功時的喜悅，呈現出一種開放的、自主的學習格局。

[1]韓曉紅.現代信息技術環境下教學改革的實踐與探索[J].高等理科教育,2005(2):74-77.

[2]趙靜.《電子商務概論》課程教學設計的幾點思考[J].烏魯木齊成人教育學院學報,2005(3):74-76.

[3]孫衛國.交互式電子白板:課堂教學創新的新平臺[J].新疆師范大學學報:自然科學版,2006(4):99-102.

[4]李華鋒.淺談信息技術與課程整合[J].山西財經大學學報,2007(Z1):251.

[5]“信息技術與學科課程整合課例”獲獎名單[J].信息技術教育,2003(5).

[6]陳孟嫻,黃雪芳,杜志明.建設專題學習網站進行教學[J].高教探索,2006(5):97-98.

[7]陳萍.信息技術與英語課程相整合的教學設計[J].中小學電教,2005(2):45-46.

[8]張燕飛.新課程背景下的信息技術教學設計[J].教育信息化,2004(5):69-70.

[9]蔣鳴和.基于信息技術的教學設計及其策略[J].計算機教與學,2004(4):16-18.

[10]王奕標,梁斌.信息技術與學習方式的整合研究[J].信息技術教育,2003(4):52-53.

Study of IT and Physical Explore New Teaching Class Integrated Model

Li Yi

With the advance of the development of quality education and information technology in education, information technology and curriculum integration as a new mode of teaching is increasingly a concern of teachers. Integration experts and scholars have a lot of theory,research and the integration of practice of the discipline-specific theory and implementation strategy are not enough in-depth and comprehensive. This article will focus on exploring the mode of the type class integrating IT with junior high school physics, and the provision of teaching practice case for your reference.

inquiry learning; information technology; pressure; instructio nal design

G633.7

B

1671-489X(2012)27-0058-03

10.3969/j.issn.1671-489X.2012.27.058