初中物理获奖论文中学信息技术与物理课程整合初探

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初中物理获奖论文中学信息技术与物理课程整合初探
孙建平   奉贤区汇贤中学
摘要：21世纪信息技术蓬勃发展，已经对人们的生活产生重大影响。信息技术的大发展给传统课堂提供了丰富的资源，给教学带来了新的机遇。信息技术的发展引发传统课堂教学表达、教学方式甚至教学理念的变革，将信息技术更有效地运用于中学物理课堂教学中，是当前实现课堂有效性的重要手段之一。本文根据物理学科的特点及中学生认知发展的过程，结合三种整合的形式，分析整合过程中存在的问题，最后提出促进中学信息技术与物理课程整合的建议。
关键词：信息技术；物理；课程整合
根据物理学科的特点，根据中学生认知发展的规律，结合信息技术的发展，信息技术与物理课程的整合，是指在教育学、心理学等理论的指导下，将信息技术运用到物理教学过程中，有效提高物理课堂效率。整合的目的是通过师生在物理教学中有效地使用信息技术和学习，促进教师教学方式、学生学习方式、教学内容呈现方式和师生互动方式的变革，实现以教师为教学主体，学生为学习主体的双主体形式，从而为学生提供多样化的学习环境。
一、中学信息技术与物理课程整合的形式
（一）形式一：利用信息技术实现物理课堂的模拟实验的呈现
物理教学离不开实验，可以说没有实验就没有物理学大厦的建立。这种教学形式是教师对那些由于受到常规仪器的限制，实验效果不如人意的实验、在现实实验环境下难以完成的实验用动画录像等形式进行演示。另一种是基于多媒体软件建立的虚拟物理实验室给学生操作的机会。
利用信息技术与物理课堂的模拟实验的整合的优势是运用现代信息技术对实验加以补充，对难做实验加以模拟或者把现实与虚拟相结合。物理教学是以实验研究为基础的，教材中涉及到很多的物理实验，对于有些实验，教师可以借助实验器材进行课堂演示；而对于有些实验则不能在课堂上演示或再现。此时，采用动画模拟能产生非常好的视觉效果，把实验效果直观地呈现在学生面前，从而使学生对实验有感性认识，便于把这种感性认识上升到理性层面。根据皮亚杰认知发展理论研究表明，13至16岁的青少年认知水平处于具体运算阶段过渡到形式运算阶段。具体运算阶段出现了逻辑思维和零散的可逆运算，此时一般只能对具体可感的事物或形象进行运算，而形式运算阶段能在头脑中把形式和内容分开，能脱离具体事物进行抽象的逻辑思维和命题运算。[1]所以基于信息技术以动态的方式呈现出物理知识符合中学生认知发展过程。
对于突破重难点内容来说，信息技术也体现了其优越性。在初中物理凸透镜成像这个难点实验中，学生对凸透镜在两倍焦距以外成像和一倍焦距与两倍焦距之间成像的物距和像距总是混淆。如果此时，学生分组实验结合FLASH动画来完成探究凸透镜成像，就可以动态演示凸透镜成像全过程，使学生更容易理解静态的光路图。这样实物装置加上动画使学生集中注意力，调动学生脑、眼等器官同时工作，降低了物理知识的抽象性，从而提高教学效率。

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（二）形式二：利用信息技术建立数字化实验室
这种形式是一种以传感器和计算机为基础，以传统实验为基础，实现了信息技术与传统实验整合的新型实验模式。数字化实验包括两个方面，仿真实验，借助传感器计算机自动采集和处理数据。[2]第一，通过仿真实验模拟理想化的实验环境，帮助学生建立理想化的物理模型，从而得出物理规律。第二，在数字化物理实验中，通过传感器把各种物理量如温度、压强、力等转化为模拟信号，由计算机采集数据，再交由计算机处理。
利用信息技术建立的数字化实验室的优势在于数字化实验采集数据大，实验所用时间较少，没有时空限制，利用传感器可以做传统实验效果不佳或无法完成的内容。例如，在讲解“气体对外做功内能减少温度降低”时，教师只能通过演示空气压缩仪，使学生得出“对气体做功内能增加，温度升高”这一内容来反过来证明，“气体对外做功内能减少温度降低”这一结论。而利用温度传感器就可以采集数据，通过计算机处理数据，很清晰地看出温度降低这一结果。在这个过程中学生由被动接受变成了主动思考，加深了对知识的理解。这样的实验教学提升了教学效率，提高了课堂教学效果。
（三）形式三：利用信息技术整合教学资源、演示课件
这种形式是教师基于原来传统的教学设计，将自己积累的素材、学校校本资料或者网上搜集的素材如动画、图片等整合到自己的教学设计中，制作物理电子演示文稿(多媒体课件)。运用图片、动画等多种信息形式讲授知识内容，有效地突破难点、强调重点。例如，在讲解杠杆平衡条件及应用时，可以利用几何画板很好地诠释当阻力和阻力臂一定时，动力臂越大，动力越小，运用这种信息技术手段可以很好地突破学生一直以来的难点。
二、中学信息技术与物理课程整合存在的问题
（一）物理教师对信息技术在物理教学中的作用的理解存在偏颇
物理教师对信息技术在物理教学中的作用的理解分为两个方面，一方面，有些物理教师对信息技术持否定态度，他们相信黑板加粉笔的教学效果远胜于应用信息技术；另一方面，有些教师把信息技术当作“花瓶”，为炫耀信息技术的优势而使用信息技术，而忽略了教师的主导地位。这些教师过分依赖信息技术，所有的教学环节都用多媒体呈现，俨然成了信息技术课堂的一名“操作员”。[3]
整合的主体内容是物理课程，以课程目标为最根本的出发点，都应以学生的全面发展为最终目标。整合要既适用于作为教学主体的教师的“教”，又适用于作为学习主体的学生的“学”， 让信息技术服务于物理课程教学，从而提升学生学习效率，提高教师教学效果。
（二）虚拟实验充斥课堂
有些物理教师为了节约时间、教学便捷等原因，无论什么实验都采用虚拟实验。虚拟实验的好处就在于实验现象明显，增强学生感性认识，而它的劣势在于学生不能亲身经历科学探究的过程。为了获取大量数据学生必须手眼协调并用，反复操作，所以传统实验方法能培养学生观察、操作及计算能力。传统实验正是培养学生编制实验程序和数据处理的能力，而虚拟实验则替代学生完成了这些工作，学生参与的权利被剥夺，最终影响学生认知能力的发展。[4]物理是一门以观察和实验为基础的学科，任何模拟实验都不能替代学生的动手操作，学生做实验时可以了解器材的使用，完成记录实验数据以及实验结果的分析等步骤可以提高学生实验能力，养成科学探究的习惯，这是符合新课程标准要求的。

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（三）学生自主思考时间减少
运用信息技术后，教师把很多内容以课件的方式呈现给学生，很快就演示讲解完毕，演算过程匆匆而过，没有留给学生足够的思考时间。表面上看信息量很大，但实际上学习效果不佳。教师利用信息技术时要注意黑板加粉笔与信息技术的结合，使信息技术承载的信息量适度，给学生的想象、思考和理解留有时间。
三、优化中学信息技术与物理课程整合的建议
（一）提高物理教师课程整合教学与信息技术应用能力
在信息化教学环境下，传统的教师知识结构己经不能适应当前社会对课堂教学的要求。因此，教师要有本领恐慌意识，充分认识到信息技术的挑战，抓住时机更新自己的知识结构。
教师应能够熟练地使用计算机应用软件，具备处理常规故障的能力，以传统课程教学为基础，把信息技术和自己备课、授课、组织教学、指导学生活动高效地整合起来；教师在精通学科内容的同时应熟练掌握软件资源，如FLASH动画、几何画板、视频合并剪接等，学会用 BBS、博客等基于网络的教学设计和组织管理技术，并自如地驾御网络平台，汇集专题资源，高效地组织教学。另外教师要利用学校的硬件资源，同时教师要在教学过程中结合信息化教学环境采用全新的教育思想与教学方式和全新的教学设计[5]。教师平时应完善学科结构体系，同时掌握物理学科最新动态、信息技术发展的情况。
（二）注重学生能力、情感、价值观三维目标的达成
传统教学要求课堂上加强对学生“知识的理解，能力的培养”，在这种指导思想要求下，在教学实践中教师主要目标是传授学科知识、培养能力及信息技能的培养，但是对于学生的情感态度，价值观和信息素养的培养却被很多物理教师怱视或认为根本不必要，使学生成为知识能力的高手，却成为情感、伦理、道德的矮子，难以适应 21 世纪信息时代社会的发展与变革。
（三）加强教师主导作用、发挥学生主体潜能
信息技术与物理课程整合教学中，学生学习主体的实现离不开教师的主导作用的发挥。[6]在信息技术学习环境下，教师应为学生创设教学情境，引导学生思考；指导学生学会运用信息技术获取物理知识，引领学生“入门”；组织学生协作学习，引燃学生热情。要加强教师的主导地位，发挥学生主体潜能。首先与学生协定要达到的学习目标，同时要营造一种团结协作的学习氛围，教师为学生协作学习提供技术和资源支持，从而发挥学生的主观能动性，激发学生主体潜能。