利用信息技術(shù)深化物理教學(xué)

于曉丹

中學(xué)物理教育要求全面培養(yǎng)學(xué)生的觀察、分析、比較、歸納和實(shí)踐的能力。充分利用現(xiàn)代教育技術(shù)，即以計(jì)算機(jī)為核心的多種教育媒體及教學(xué)設(shè)計(jì)的理論和方法的應(yīng)用，可克服傳統(tǒng)課堂教學(xué)的不足，輔助和優(yōu)化課堂教學(xué)過程，以多媒體的強(qiáng)大功能來豐富完善教師的教法，使學(xué)生的學(xué)法得到培養(yǎng)和發(fā)展，以達(dá)到提高物理課堂教學(xué)質(zhì)量，發(fā)展學(xué)生素質(zhì)的需要。

一、信息技術(shù)與研究性學(xué)習(xí)相結(jié)合

物理教學(xué)的最大特點(diǎn)就是培養(yǎng)學(xué)生的能力。能力的培養(yǎng)和提高離不開一定的知識(shí)面。為了擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，教科書中都設(shè)置了一定量的閱讀材料，有的還提供了網(wǎng)址，便于學(xué)生查閱。在日常教學(xué)中，結(jié)合課程標(biāo)準(zhǔn)和教材要求，教師提出一些參考性的研究課題與略策，并提供一定的學(xué)習(xí)材料，或給出主題網(wǎng)頁(yè)，或指導(dǎo)學(xué)生上網(wǎng)查閱相關(guān)資料，或組織實(shí)地考察和調(diào)查，開展研究性學(xué)習(xí)，通過撰寫小論文，再進(jìn)行課堂交流。學(xué)生的協(xié)作學(xué)習(xí)、教師和學(xué)生的互動(dòng)和合作、學(xué)生和家長(zhǎng)及社會(huì)的互動(dòng)，可以達(dá)到擴(kuò)展閱讀，豐富學(xué)生的知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生從網(wǎng)絡(luò)獲取信息、篩選信息、加工信息和協(xié)作學(xué)習(xí)能力的目的。這一層面的應(yīng)用，一般難度不大，學(xué)生也十分愿意實(shí)踐。例如物理教學(xué)中關(guān)于人造衛(wèi)星，火箭，黑洞，傳感器，太陽(yáng)能電池原理與應(yīng)用，傳感器的分類及其應(yīng)用，磁性材料，磁與生物等研究性學(xué)習(xí)課題。通過研究性的實(shí)踐活動(dòng)，可積累一定的素材和學(xué)生作品，掛靠在班級(jí)網(wǎng)頁(yè)或?qū)W校網(wǎng)站上，為校園網(wǎng)提供豐富多彩的學(xué)生學(xué)習(xí)材料，為下一屆學(xué)生開展研究性學(xué)習(xí)提供參考。

二、信息技術(shù)與物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)整合

（一）發(fā)揮演示實(shí)驗(yàn)作用

物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)教學(xué)和演示實(shí)驗(yàn)是中學(xué)物理教學(xué)的重要一環(huán)。豐富多彩、生動(dòng)有趣的實(shí)驗(yàn)是物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)，利用實(shí)驗(yàn)課不僅可以讓學(xué)生記住某些相關(guān)結(jié)論、實(shí)驗(yàn)步驟，而更為重要的是能夠使學(xué)生透徹理解并且完全掌握產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)結(jié)論的過程。在普通物理課堂的演示實(shí)驗(yàn)中，由于受到常規(guī)實(shí)驗(yàn)儀器本身的限制，實(shí)驗(yàn)效果常常不如人意。而通過多媒體技術(shù)模擬實(shí)驗(yàn)的輔助，模擬一些重要的，但在現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)環(huán)境下難以完成的一些物理實(shí)驗(yàn)，則可彌補(bǔ)常規(guī)實(shí)驗(yàn)儀器的不足，提高物理實(shí)驗(yàn)的演示效果。

如凸透鏡成像規(guī)律實(shí)驗(yàn)，按傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行演示時(shí)，由于常規(guī)實(shí)驗(yàn)儀器的限制，現(xiàn)象不是很明顯，致使學(xué)生對(duì)凸透鏡成像的特點(diǎn)不甚理解，并產(chǎn)生迷惑。此時(shí)若改為采用多媒體技術(shù)進(jìn)行凸透鏡成像規(guī)律模擬實(shí)驗(yàn)，整個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)過程流暢、直觀、明了，可使學(xué)生對(duì)該實(shí)驗(yàn)有一個(gè)清晰完整的認(rèn)識(shí)。

由此可知，通過信息技術(shù)與物理實(shí)驗(yàn)整合，可以突破常規(guī)實(shí)驗(yàn)儀器的局限性，所以我們應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮信息技術(shù)的特長(zhǎng)，對(duì)那些難以觀察到的、復(fù)雜、困難的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行模擬和提供幫助，成為常規(guī)實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充，并把兩者結(jié)合起來，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)上升到一個(gè)新的層次，從而有助于學(xué)生發(fā)現(xiàn)規(guī)律、獲得知識(shí)，提高學(xué)生的科學(xué)文化素質(zhì)和實(shí)驗(yàn)技能水平。

（二）發(fā)揮學(xué)生自主探討性實(shí)驗(yàn)作用

在傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)室，一方面由于怕發(fā)生意外和造成實(shí)驗(yàn)儀器的損失，有許多實(shí)驗(yàn)室的規(guī)章制度，對(duì)學(xué)生有諸多限制；另一方面由于實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)條件的限制，實(shí)驗(yàn)結(jié)果往往和物理理論不一致，甚至出現(xiàn)相反的數(shù)據(jù)，這一切無不暴露出了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的弊端。

讓學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)室操作，以自主模擬實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)進(jìn)行多媒體教學(xué)，則可以解決這一難題。

如在上傳統(tǒng)電學(xué)實(shí)驗(yàn)課時(shí)，教師通常會(huì)告訴學(xué)生，電流表的接線柱不能接錯(cuò)、電壓表不能超過量程，電池組不能短路等。

很多實(shí)驗(yàn)不允許學(xué)生自己操作，這些規(guī)定無形中扼殺了學(xué)生的創(chuàng)造性思維，而有些學(xué)生自主意識(shí)很強(qiáng)，常常會(huì)進(jìn)行一些“地下操作”，最終損壞了儀器。然而，須知這些“破壞性”強(qiáng)的學(xué)生實(shí)際上很可能是動(dòng)手能力、創(chuàng)造能力強(qiáng)的學(xué)生。在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，倡導(dǎo)學(xué)生自主探討性實(shí)驗(yàn)，既可保護(hù)儀器又能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，并能把很多傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)做不到的效果一一再現(xiàn)。學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)環(huán)境進(jìn)行多媒體實(shí)驗(yàn)操作，通過網(wǎng)上人機(jī)對(duì)話，學(xué)生可以一邊操作一邊在網(wǎng)上暢游，獲取新知識(shí)，或與其他同學(xué)交流。如果學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室遇到問題，還可以通過網(wǎng)絡(luò)從其他同學(xué)那里獲取相關(guān)信息，進(jìn)行討論，讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)，并自主觀察模擬實(shí)驗(yàn)，從而掌握學(xué)習(xí)成果和學(xué)習(xí)方法。

虛擬實(shí)驗(yàn)室為學(xué)生提供了全方位的開放性的操作環(huán)境，使學(xué)生在課堂上實(shí)現(xiàn)了在虛擬世界的真實(shí)體驗(yàn)。信息技術(shù)與物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)整合，能夠培養(yǎng)學(xué)生自主模擬實(shí)驗(yàn)、觀察實(shí)驗(yàn)，并歸納、總結(jié)，抽象成所需知識(shí)的能力，從而學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，使學(xué)生主動(dòng)地獲取物理知識(shí)，發(fā)展能力，并促使他們建立科學(xué)的世界觀。

（三）物理課程整合設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下問題

1.“傳統(tǒng)”物理教學(xué)強(qiáng)調(diào)“以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)”仍然是正確的

在物理教學(xué)中推進(jìn)“信息技術(shù)與課程整合”，必須包括學(xué)生實(shí)驗(yàn)和演示實(shí)驗(yàn)。物理學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)學(xué)科，如果以信息技術(shù)與現(xiàn)代教育技術(shù)來取代實(shí)驗(yàn)則違背了教育的基本規(guī)律。

2.適時(shí)應(yīng)用，注重優(yōu)化

對(duì)于實(shí)驗(yàn)基本清晰的，要堅(jiān)持做好實(shí)驗(yàn)，不能用“虛擬實(shí)驗(yàn)”代替真實(shí)。現(xiàn)代信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)可以在科學(xué)模擬的基礎(chǔ)上疊加分析性信息，也就是提供由形象思維到抽象思維過度的橋，使得學(xué)習(xí)者更深刻地理解客觀物理規(guī)律及其應(yīng)用。“彈簧振子的動(dòng)力學(xué)分析”“牛頓第二定律的應(yīng)用”和“電磁感應(yīng)”等是這類例子。

對(duì)于實(shí)驗(yàn)不夠清晰的，需要用科學(xué)動(dòng)態(tài)模擬補(bǔ)充。在“補(bǔ)充”之前還是先要做實(shí)驗(yàn)的。“波的疊加”“波的干涉”和“帶電粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)”等課題是這類例子。

對(duì)于中學(xué)不可能做出的實(shí)驗(yàn)，可完全用計(jì)算機(jī)科學(xué)模擬和視頻資源來支持教與學(xué)。“氣體分子運(yùn)動(dòng)”“α粒子的散射”等是這類例子。

在“整合”研究中根據(jù)物理學(xué)科特點(diǎn)，要重視真實(shí)實(shí)驗(yàn)與計(jì)算機(jī)科學(xué)模擬這兩種信息技術(shù)的“整合”，還要注意“信息技術(shù)”與現(xiàn)代教育理念、教學(xué)方法研究的“整合”。

隨著信息技術(shù)和物理學(xué)科教學(xué)整合的發(fā)展，將信息技術(shù)引進(jìn)教育領(lǐng)域?qū)⒔o學(xué)生、教師、學(xué)校帶來一個(gè)新的教學(xué)模式和新的契機(jī)，但同時(shí)也應(yīng)看到，信息技術(shù)和物理教學(xué)整合是一個(gè)新興事物，還有許多問題需要我們?nèi)パ芯俊⑻剿鳌５覀兇_信信息技術(shù)在和學(xué)科教學(xué)中整合中將大有作為。