信息技術(shù)與物理課程教學(xué)整合性研究與實(shí)踐

信息技術(shù)與物理課程教學(xué)整合性研究與實(shí)踐信息技術(shù)與物理課程教學(xué)整合性研究與實(shí)踐

信息化是二十一世紀(jì)的標(biāo)志，是當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的大趨勢，以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和多媒體技術(shù)為核心的信息技術(shù)已成為拓展人類思維的創(chuàng)造性工具。近年來，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)工作在全國教育戰(zhàn)線上逐漸深入，但大多以“觀摩課”的形式開展，只是教育教學(xué)中的一個點(diǎn)綴而已，信息技術(shù)并沒有真正與學(xué)科教學(xué)“融合”在一起。究其主要原因是在進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的過程中，沒有合適的應(yīng)用軟件和操作平臺，需要教師自己研制開發(fā)課件，而開發(fā)課件需要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力，有時(shí)候?yàn)榱松虾靡还?jié)公開課，甚至要做數(shù)十小時(shí)的準(zhǔn)備。鑒于此很多教師都反映計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)是一項(xiàng)投入多（時(shí)間，人力，經(jīng)費(fèi)）、產(chǎn)出少的工作，基本上適應(yīng)不了日常教學(xué)。在這種情況下，信息技術(shù)與學(xué)科課程整合在計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（簡稱CAI）的條件上日趨成熟發(fā)展起來。信息技術(shù)作為一項(xiàng)教學(xué)工具（Learn from IT），能夠把各種技術(shù)手段完美地融合到課程之中??就像教師在上課時(shí)使用黑板和粉筆一樣，屆時(shí)計(jì)算機(jī)演變成為真正的教學(xué)工具, 教師最主要的任務(wù)不再是開發(fā)軟件，而是如何應(yīng)用現(xiàn)有的軟件把計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢發(fā)揮出來，進(jìn)行學(xué)科教學(xué)。
本文就信息技術(shù)與物理課程教學(xué)的整合，結(jié)合自己物理教學(xué)的實(shí)踐談?wù)勔韵聨�點(diǎn)看法。

一、 “課件”向“積件”思路發(fā)展，探討物理學(xué)科整合新方法

在計(jì)算機(jī)輔助物理教學(xué)這個領(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，但能夠真正適用于教學(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，尋求計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)軟件開發(fā)和應(yīng)用的新路子──積件思路應(yīng)運(yùn)而生。其指導(dǎo)思想是：“課件”向“積件”發(fā)展，工具型、資料型、開放型的教學(xué)平臺已成為計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)軟件的發(fā)展方向，它包括帶有學(xué)科特色的平臺和多媒體資料庫。教師稍加培訓(xùn)就能夠自如的運(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)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)。。

例如在物理學(xué)科平臺方面：《CSC電子備課系統(tǒng)》初中物理版、天翼全景多媒體教學(xué)軟件高中物理版都是面向教師設(shè)計(jì)的新一代大型集成化多媒體輔助教學(xué)軟件,集眾多教育專家和優(yōu)秀教師的科研成果及教學(xué)經(jīng)驗(yàn)于一體，為教師提高教學(xué)質(zhì)量、探索新的教學(xué)模式和方法提供了豐富的資料和必要的教學(xué)手段；又如《青鳥師友多媒體課件開發(fā)平臺》，是一個基于Windows操作系統(tǒng)，集聲音、圖形、圖像、文字于一體的多媒體課件開發(fā)工具;再如幾何教學(xué)平臺的“幾何畫板”不僅適用于幾何教學(xué)，而且也適用于物理教學(xué)中的力學(xué)課程，它界面簡單、容易學(xué)習(xí)、直觀好用，因此這樣的軟件很受老師的歡迎。以上四個多媒體計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)軟件開發(fā)平臺，就很好的體現(xiàn)了“積件”思想。

在多媒體資源處理方面，物理作為一門信息技術(shù)鄰近學(xué)科，物理教師應(yīng)該成為信息技術(shù)與學(xué)科整合的先行者。如今許多物理教師都在Internet 上建立了自己專門的網(wǎng)站，并把以網(wǎng)頁瀏覽的形式制作的CAI課件、教案、論文等放在該網(wǎng)站中，同時(shí)還可以把其它網(wǎng)站已有的課件通過Internet 的超級鏈接功能揉合到自己的CAI課件里，以“搭積木”的形式，把在教學(xué)實(shí)踐過程中制作的每一個課件鏈接起來，通過長時(shí)間教學(xué)的積累，逐步建立一個完整的教學(xué)課件體系。反之，其它教師也可通過網(wǎng)絡(luò)共享自己的CAI課件，克服了傳統(tǒng)的“軟件包”形式的課件不能共享的缺點(diǎn)，提高了課件資源的利用率，充實(shí)了網(wǎng)上物理學(xué)科資料庫，形成網(wǎng)上物理學(xué)科聯(lián)盟，實(shí)行資源共享。此外，教師和學(xué)生可以在任何時(shí)間、任何有網(wǎng)絡(luò)終端的地點(diǎn)，通過Internet 網(wǎng)絡(luò)來訪問這些網(wǎng)站，進(jìn)行物理教學(xué)的探討和鞏固性學(xué)習(xí)。

因此，運(yùn)用“積件”思想，走素材資源庫和制作平臺相結(jié)合的新思路，是軟件開發(fā)和應(yīng)用走出目前困境的有效途徑。學(xué)科教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)實(shí)際，運(yùn)用“積件”思想，充分利用現(xiàn)有條件下的網(wǎng)絡(luò)信息資源素材庫和教學(xué)軟件，以及相關(guān)的CD、VCD資源，從中選取適合教學(xué)需要的內(nèi)容來制作自己的課件，從而適應(yīng)不同教學(xué)情境的需要，徹底改變教學(xué)軟件在設(shè)計(jì)、開發(fā)和使用上的相互割裂的局面，使CAI在課堂上的運(yùn)用走出低谷，朝著信息技術(shù)與物理學(xué)科整合這一更為廣闊的方向發(fā)展。

二、 電腦模擬，發(fā)揮物理演示實(shí)驗(yàn)、虛擬實(shí)驗(yàn)室的功能

1、信息技術(shù)與物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)整合，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。

如本人在做凸透鏡成像規(guī)律實(shí)驗(yàn)時(shí)，先用常規(guī)儀器按傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行演示，由于常規(guī)實(shí)驗(yàn)儀器的限制蠟燭在光屏上所形成的像隨著物距的變化而變化的這一現(xiàn)象不是很明顯，致使學(xué)生對凸透鏡成像的特點(diǎn)不甚理解，并產(chǎn)生迷惑。此時(shí)我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)，演示物距從無窮遠(yuǎn)至小于焦距的整個實(shí)驗(yàn)過程中物距、像距和像的變化的情況，整個模擬實(shí)驗(yàn)過程流暢、直觀、明了，從而使學(xué)生對該實(shí)驗(yàn)有了一個清晰完整的認(rèn)識。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，對那些難以觀察到的、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)上升到一個新的層次，從而有助于學(xué)生發(fā)現(xiàn)規(guī)律、獲得知識，提高學(xué)生的科學(xué)文化素質(zhì)和實(shí)驗(yàn)技能水平。

2、在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)環(huán)境支持下，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)室規(guī)章制度，對學(xué)生諸多限制；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。如筆者在上傳統(tǒng)電學(xué)實(shí)驗(yàn)課時(shí)，通常會告訴學(xué)生,電流表的接線柱不能接錯、電壓表不能超過量程，電池組不能短路。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)生自主意識很強(qiáng)，常常會進(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)際上也是動手能力、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)。如本人曾在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下采用“仿真物理實(shí)驗(yàn)室”虛擬電學(xué)實(shí)驗(yàn)室軟件（在線版網(wǎng)絡(luò)軟件），實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與物理學(xué)科教學(xué)的整合。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)對話，學(xué)生可以一邊操作一邊在網(wǎng)上暢游，獲取新知識，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，就可以通過網(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。

這種虛擬實(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)，抽象成所需知識的能力，從而學(xué)會學(xué)習(xí)，使學(xué)生主動地獲取物理知識，發(fā)展能力，并促使他們建立科學(xué)的世界觀。

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庫、資源庫，網(wǎng)上的資源開發(fā)和利用已成為一個現(xiàn)代教育工作者必備的信息素質(zhì)。網(wǎng)上資源具有信息量大、更新快等特點(diǎn)，例如：中國中小學(xué)教育教學(xué)網(wǎng)（http://www.k12.com.cn ）教育資源庫物理學(xué)科、廣東教育資源網(wǎng)（http://www.edu123.com ）資源中心物理學(xué)科、中國物理教育網(wǎng)（http://www.cpenet.org ）等可謂是一間完整的中小學(xué)數(shù)字資源庫，它為我們提供了同步教學(xué)、優(yōu)秀課件等多種資源，且處于動態(tài)的更新之中。通過下載這些優(yōu)秀課件、優(yōu)秀習(xí)題再作進(jìn)一步的組織、加工就能設(shè)計(jì)出適合自己風(fēng)格的課件來。

本人在進(jìn)行初二第十二章第一節(jié)浮力教學(xué)時(shí)，須向?qū)W生解釋浮力產(chǎn)生的原因。我先設(shè)想一個立方體浸沒在水中，它的6個表面都受到水的壓力，它的左右兩側(cè)面、前后兩側(cè)面，受到的壓力都是大小相等、方向相反，互相平衡，只有上下兩面由于深度不同，受到的壓強(qiáng)大小不同，壓力也因而不相等。浮力的產(chǎn)生是由下表面受到水的向上的壓力和上表面受到水的向下的壓力差，但如果使用語言和文字向?qū)W生講授向上和向下壓力差時(shí)，學(xué)生理解起來比較抽象，難懂，對整個過程反映比較茫然。所以我通過在中國中小學(xué)教育教學(xué)網(wǎng)（http://www.k12.com.cn ）物理學(xué)科課件庫網(wǎng)站下載相關(guān)課件解決這一難題。該課件以動畫的形式慢鏡頭表示前、后、左、右的壓強(qiáng)、壓力相等，小木塊保持不動，但加載上、下表面壓強(qiáng)、壓力時(shí)，小木塊慢慢向上移動，同時(shí)超級鏈接浮力大小的推導(dǎo)公式錄相�；顫姷膭赢嬓Ч�、直觀的圖形，快速有效地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，收到了良好的教學(xué)效果，學(xué)生很輕易就攻破這一難點(diǎn)，同時(shí)為講授下一節(jié)阿基米德原理做好理論基礎(chǔ)，而這一切都是傳統(tǒng)教學(xué)很難做得到的�？傊�，讓學(xué)生在生動、形象的環(huán)境中進(jìn)行學(xué)習(xí)，由此達(dá)到事半功倍的作用，也就能很好地提高課堂教學(xué)效果。

信息技術(shù)作為最先進(jìn)的教學(xué)媒體與物理學(xué)科整合，不但深化了物理學(xué)科教學(xué)、加大了學(xué)科信息容量，而且提高了課堂四十五分鐘的教學(xué)效率。

四、擴(kuò)大信息來源，提高教學(xué)水平

1、了解物理學(xué)科發(fā)展時(shí)事形勢、把握教學(xué)動態(tài)：

我們通過Internet在官方權(quán)威網(wǎng)站上查看有關(guān)物理發(fā)展動態(tài)，可以做到在時(shí)事政策上緊跟形勢，在物理學(xué)科教學(xué)時(shí)作出及時(shí)調(diào)整。物理作為一門理科學(xué)科，大量的習(xí)題是必要的，但訂購的習(xí)題集往往又存在著題型偏舊、信息過時(shí)的缺點(diǎn)，這對于

2、增進(jìn)學(xué)習(xí)交流、提高教學(xué)水平

網(wǎng)絡(luò)的交互性給物理教師互相學(xué)習(xí)交流提供了機(jī)會。教師可以一方面利用電子郵件與有關(guān)專家進(jìn)行交流，學(xué)習(xí)前沿的理論知識，獲取名教師的經(jīng)典教案；另一方面還可以參與網(wǎng)上的教師繼續(xù)教育和參與一系列教育門戶網(wǎng)站的教育論壇，如在中國名師教育網(wǎng)（http://www.cenre.com ）我們可以與重點(diǎn)學(xué)校的名師專家探討物理教育應(yīng)培養(yǎng)怎樣的人才，在中國園丁網(wǎng)（http://www.teacher.net.cn ）、中國物理教育網(wǎng)（http://www.cpenet.org ）的教育論壇我們可以與各地的同行探討物理教學(xué)中遇到的問題以及對物理教學(xué)改革的看法，通過網(wǎng)上學(xué)習(xí)交流，實(shí)現(xiàn)資源共享，達(dá)到提高教學(xué)水平的目的。

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)生對物理學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣，課堂上參與意識很強(qiáng)，對知識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)的整合能鞭策我們教師去進(jìn)一步完善課堂教學(xué)，使教學(xué)過程更具有科學(xué)性，幫助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，使學(xué)生在課堂上接受和掌握更多的知識，提高物理課堂教學(xué)的效率。

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)整合是一個新興事物，還有許多問題需要我們?nèi)パ芯�、探索。但我們確信信息技術(shù)在和學(xué)科教學(xué)中整合中將大有作為。

參考文獻(xiàn)：

1、徐平：《積件在計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)中的地位和作用》，《中國電化教育》，1998年第7期

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