淺議信息技術(shù)與中學(xué)物理課程的整合

師光

推進(jìn)現(xiàn)代信息技術(shù)與學(xué)科課程的整合，是我國面向21世紀(jì)基礎(chǔ)教育教學(xué)改革的新視點(diǎn)。所謂信息技術(shù)主要是指計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字音像技術(shù)、電子通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、衛(wèi)星廣播電視技術(shù)、遠(yuǎn)程通信技術(shù)、人工智能技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)以及多媒體技術(shù)和信息高速公路；就是將計(jì)算機(jī)與電信技術(shù)有機(jī)結(jié)合而形成的對(duì)聲音、圖像、文字、數(shù)字和各種信息進(jìn)行獲取、加工、處理、存儲(chǔ)、傳播和使用的一種技術(shù)。

信息技術(shù)與中學(xué)物理課程的整合是指在課程教學(xué)過程中把信息技術(shù)、信息資源、信息方法、人力資源和課程內(nèi)容有機(jī)結(jié)合，共同完成課程教學(xué)任務(wù)的一種新型的教學(xué)方式。信息技術(shù)與學(xué)科課程整合要求將信息技術(shù)非常自然地應(yīng)用到課程教學(xué)過程中，優(yōu)化各種教學(xué)資源、各個(gè)教學(xué)要素，促進(jìn)教學(xué)方式的根本變革，有效地應(yīng)用信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)來更好地達(dá)到課程學(xué)習(xí)的目標(biāo)，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力的目的。

一、整合對(duì)中學(xué)物理教學(xué)的作用

將信息技術(shù)運(yùn)用于物理教學(xué)可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)的不足，提高教學(xué)效率，對(duì)促進(jìn)以提高學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力為主要目標(biāo)的素質(zhì)教育可謂錦上添花，如虎添翼。信息技術(shù)與物理教學(xué)整合主要有以下幾個(gè)方面的功能。

首先是模擬情境，建立模型，物理學(xué)科的知識(shí)是抽象的，所用的術(shù)語也很抽象，像“力”“場”“電流”等概念，在以往的教學(xué)過程中，由于這些概念比較抽象，教師講得乏味，學(xué)生聽得厭煩，教學(xué)效果差。信息技術(shù)的運(yùn)用可以幫助教師和學(xué)生解決這些重點(diǎn)、難點(diǎn)問題。用多媒體計(jì)算機(jī)進(jìn)行演示，則能起到事半功倍的效果。例如，“電流強(qiáng)度等于單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量”，學(xué)生是看不到自由電子的移動(dòng)，因此難以接受。用多媒體計(jì)算機(jī)模擬這一過程，用紅色的小球表示導(dǎo)體中的自由電子，在閉合開關(guān)后，紅色小球（自由電子）定向運(yùn)動(dòng)起來，通過一個(gè)橫截面，該模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)苁箤W(xué)生很直觀地知道其中的原理，而無需教師反復(fù)講解。

其次是轉(zhuǎn)換觀察空間。中學(xué)物理研究的對(duì)象大到宇宙天體，小到原子電子，都是學(xué)生不能直接感知的，因而學(xué)習(xí)起來有困難，借助信息技術(shù)我們可以將宏觀的天體微觀化，在多媒體計(jì)算機(jī)上模擬其運(yùn)行的過程；也可以將微觀的原子、電子宏觀化，在多媒體計(jì)算機(jī)上模擬其運(yùn)行的過程，從而增強(qiáng)學(xué)生的感知能力，促進(jìn)理解。例如在“分子運(yùn)動(dòng)論”的教學(xué)中，原子和分子等微粒是看不見、摸不著的，傳統(tǒng)的教學(xué)手段難以使之具體化、形象化，學(xué)生理解和接受起來有很大困難，應(yīng)用多媒體動(dòng)畫技術(shù)，能很好地使微觀粒子宏觀化，生動(dòng)具體地展現(xiàn)微觀粒子的形象，特別是發(fā)生變化的微觀過程，為學(xué)生探討微觀知識(shí)架設(shè)橋梁，巧妙地引導(dǎo)學(xué)生分析理解其本質(zhì)，也培養(yǎng)了學(xué)生的微觀想象能力。同樣的方法也適用于光學(xué)、力學(xué)。

再其次是轉(zhuǎn)換變化速度。很多物理運(yùn)動(dòng)過程都是瞬間發(fā)生、稍縱即逝的，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察很難細(xì)致全面。計(jì)算機(jī)動(dòng)畫技術(shù)能很好地重現(xiàn)某些物理現(xiàn)象，且可按需要隨時(shí)進(jìn)行控制，或化快速為慢速，或暫停，實(shí)驗(yàn)清楚、直觀地呈現(xiàn)于學(xué)生面前；例如在講解“重力勢(shì)能與彈性勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化”時(shí)，由于過程太快，學(xué)生無法觀察到小球和地面彈性形變的過程，覺得難于分析、無法理解；但是用多媒體動(dòng)畫技術(shù)將小球與地面相互作用的過程用“慢鏡頭”模擬出來，學(xué)生則很容易發(fā)現(xiàn)小球和地面確實(shí)發(fā)生了彈性形變，可以看到從形變開始到恢復(fù)原狀的全過程，小球到達(dá)最高處時(shí)速度確實(shí)等于0，從而輕松地掌握知識(shí)。當(dāng)然，在實(shí)驗(yàn)室中我們可能加快或減慢其中的一些過程，但更多的現(xiàn)象卻是無法改變它的進(jìn)程的，信息技術(shù)可以把一個(gè)自然界中無法變更的過程隨意地加快或減慢，幫助那些對(duì)物理現(xiàn)象和物理規(guī)律的理解力還十分有限的中學(xué)生更好地形成感性認(rèn)識(shí)。

最后是展現(xiàn)思維過程。物理教學(xué)是思維過程的教學(xué)，而很多物理方法、物理思維存在于人的大腦中，不能用實(shí)驗(yàn)展示，僅用語言又難以描述，所以傳統(tǒng)教學(xué)中教師并不能把握每一個(gè)學(xué)生的思維過程，從而不能給予及時(shí)反饋，信息技術(shù)的交互功能則能很好地解決這個(gè)問題，在課堂教學(xué)中，信息技術(shù)可以幫助學(xué)生直觀地感知物理過程，運(yùn)用電腦多媒體集成展示信息的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，圍繞教學(xué)目標(biāo)選用文字、圖片、聲音、動(dòng)畫、視頻等不同形態(tài)的信息來對(duì)課文的內(nèi)容、情景、模型、狀態(tài)、物理過程進(jìn)行生動(dòng)地呈現(xiàn)，從而深入淺出地揭示物理知識(shí)的形成過程，使學(xué)生輕松地理解深?yuàn)W的物理知識(shí)。

二、關(guān)于信息技術(shù)與物理課程整合的幾點(diǎn)感悟

第一，“課件”向“積件”發(fā)展。在計(jì)算機(jī)輔助物理教學(xué)這個(gè)領(lǐng)域里面，市場上已有相當(dāng)數(shù)量的物理教學(xué)軟件可供購買，但真正適用于實(shí)際教學(xué)的軟件卻不多，教師自制課件的水平又不高，容易造成“低水平重復(fù)”的現(xiàn)象。在此階段上，就應(yīng)該使“課件”向“積件”發(fā)展，例如各種工具型、資料型、開放型的教學(xué)設(shè)計(jì)平臺(tái)，它包括帶有學(xué)科特色的平臺(tái)和多媒體資料庫。教師稍加培訓(xùn)就能夠自如運(yùn)用它們來按自己的意愿制作課件，緊密配合自己的教學(xué)過程，為課堂教學(xué)所用，在真正意義上，實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與學(xué)科課程的整合。

第二，發(fā)揮物理演示實(shí)驗(yàn)、虛擬實(shí)驗(yàn)室的功能。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。

第三，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，增進(jìn)教學(xué)效果。進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時(shí)代后，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為學(xué)生提供了豐富的知識(shí)庫、資源庫。

我們通過信息技術(shù)與物理課程教學(xué)的整合，激發(fā)了學(xué)生對(duì)物理學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣，課堂上參與意識(shí)增強(qiáng)，對(duì)知識(shí)的理解掌握程度較理想，尤其是實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)理解能力、動(dòng)手能力均取得了長足的進(jìn)步，實(shí)踐證明，信息技術(shù)與物理課程教學(xué)的整合能進(jìn)一步完善課堂教學(xué)，使教學(xué)過程更具科學(xué)性，有助于教師在課堂上更合理地掌握和利用時(shí)間，吸引學(xué)生的注意力，最終提高物理課堂教學(xué)的效率。