凸显信息技术在物理教学中的生成功能

耿　建

一、三个日常教学情境的简单再现

情境一：教师将授课内容制成PPT，授课的过程就是幻灯片逐一展示的过程，其间的一些幻灯片中不时穿插有一些动画和视频，最后是利用幻灯片展示巩固练习和解答过程，

情境二：这是“向心力”一节的新授课，教师借助于DIS(数字化实验系统)，通过传感器将向心力大小、转动半径、角速度等物理量传输到计算机中，通过控制变量依次找出了向心力与物体质量之间的关系，向心力与半径之间的关系以及向心力与角速度之间的关系、特别是在找向心力与角速度之间的关系时，教师在计算机中先构建了F-ω坐标平面。发现F-ω的拟合图线是一条曲线；教师又构建了F-ω²坐标平面，发现F-ω²的拟合图线近乎是一条直线，由此得出向心力与物体质量、物体运动半径及角速度之间的定量关系。

情境三：这是“自由落体运动”的新授课，教师让全班学生分成若干个学习小组，各组都准备了一些纸片、不同面值的硬币、不同质量的砝码，还可以选用身边的物品，然后让各小组就给定的器材通过多次实验来探究“重的物体与轻的物体谁下落得快?”学生经过实验后发现重的物体和轻的物体下落的快慢并无规律：可能是重的物体下落得快，如一本书比一张纸下落得快；可能是轻的物体下落得快，如一枚硬币比一本书下落得快；同样重的物体下落的快慢也可能不一样，如两张一样的纸片下落快慢无确切结果，教师再引导学生比较不同质量的硬币与不同的砝码的下落规律，……学生经过实验后发现重的物体(如砝码)和轻的物体(如硬币)下落的快慢基本一样，在此基础上，教师引导学生建立自由落体运动的理论模型以及该模型成立的条件，介绍关于落体规律认识的历史曲折性，请学生上网利用搜索引擎寻找亚里士多德和伽利略关于落体运动规律研究的历史，鉴于在教室里毛线管演示效果的局限性，可以请学生登陆网站观看相应的视频，学生也可以到论坛上去发表各自的看法。

二、对以上教学案例的简单思考

目前以计算机和网络技术为代表的信息技术由于能提供界面漂亮、形象直观的学习环境，能提供图文声并茂的多重感官刺激，还能按超文本方式组织和管理各种教学信息和学科知识，进而有利于学生的认知结构的形成与发展，这是传统的教学环境与手段无法比拟的，因此，在课堂教学过程中综合使用信息技术就成了时代发展的需要，但在实际的教学过程中，信息技术的运用对于教学的“帮助”并不见得都是值得肯定的，如上面的情境一，虽然用到了计算机，客观上加快了课堂教学节奏、增大了课堂的容量，但此处的教学过程只是将幻灯片替换了原来的“小黑板”，“洁净美化”了我们的教学环境，对于有效地提升教学效果、发挥计算机的真正的辅助教学功能是十分有限的，在现实的课堂中。与情境二类似的例子也有很多：诸如用电脑的模拟来替代弹簧振子、欧姆定律的演示，在研究牛顿第二定律中的力、质量、加速度三者之间的关系时，教师在电脑内设计好电子表格。只要在表格中输入数值，相应的其他物理量的值就可以通过点击鼠标来完成，可以很快得出三者之间的关系，这当中，计算机的功能得到了拓展性的运用，但理性地分析一下，这样的教学过程只能说是借助于计算机替代学生“建立”了物理概念，课堂教学变成了“电灌”“机灌”，长久地经受这样的教学模式，学生很容易认为“计算机是万能的”，很容易在以后的学习过程中产生一种严重的依赖计算机的思想，这并不是一个有意义的教学过程，情境三中虽然只是部分地用到了计算机与网络，更多的时间是学生在主动地寻求规律与建构有意义的知识，网络是在学生积极的需求前提下有明确目的的运用，这样的学习过程是自然的，学生在运用计算机与网络的过程中会感觉到技术手段的一种便捷，但绝对不会认为信息技术是知识的唯一来源，也绝对不会认为技术是万能的，更不会成为技术的奴隶。

三、信息技术在物理课程中的作用再认识

随着信息技术成本的逐渐降低和功能的日渐强大，在日常教学中普遍使用信息技术变得可能，物理学科的特点就注定信息技术首先应该在日常的物理教学过程中加以使用，但“应该用”和“如何用”是两个层面的问题，上面的三个教学案例为我们提供了一个如何运用好信息技术的方向，对于培养学生的探究能力、收集处理运用信息的能力以及合作能力等方面，信息技术应凸显其特殊的工具功能，理想的教学过程应该是基于信息技术平台的一个自然的知识与能力的生成过程。

1，利用信息技术支持学生积极参与现象探究

比如现在的DIS实验，在计算机的平台上建立了中学物理中各个领域的实验，通过位移、力、声、电流、电压、磁感应强度等各种传感器，大大地提升了实验的精确度和对实验结果分析处理的效率，但这些实验过程需要学生亲自参与、动手操作去体验，而不仅仅是一个教学过程的旁观者，同时要培养学生在这样的教学过程中发现问题与解决问题的能力，对计算机获取信息、收集数据、展示结论等方面的功能要有一种追问的意识，

在人民教育出版社的高中物理选修教材3-3中的关于简谐振动的教学中，有一个振动图象的描绘过程，教材中简谐运动图象是通过摄像机或数码，相机拍摄小球的运动而得到的，因为相机是每隔0.04s就拍摄一帧照片，当在电脑中建立一个幻灯片的演示文稿后，把这些照片插入文稿中的同一张空白幻灯片中，照片就会按拍摄时间的先后一帧一帧地自动向右平铺开来，把这些照片的上端对齐，就能得到教材11.1-2所示的画面，在实际教学中笔者对教材中的处理方法进行了大胆的改进：因为利用数码相机拍的照片容易产生重叠现象，为此只能抓拍一个周期内的照片，在操作过程中要控制好有一定的难度，因此我利用了数码相机的摄像功能，数码相机的摄像只是一个连续拍照的过程，只不过时间间隔很短，在视觉上造成了一个连续的过程，我将气垫导轨上滑块(在滑块的正后方固定一刻度尺)的振动过程拍摄下来后，在电脑中逐帧播放，同时和学生一起将滑块每隔三帧的位置记录下来，将起始时刻规定为计时起点，就能得到一组等时间间隔的滑块的位置，将对应的时刻与位置记录到Excel中，学生们先在坐标纸中描点绘出位移时间图象，然后利用Excel自带的功能生成滑块的位移时间图象，拟合的结果与正弦函数图象很相似，通过这样的处理，创造性地利用了教材，达到了信息技术与教学很好整合的效果。

2，利用信息技术丰富学生的信息来源

现在的网络有诸多优点：具有宽广的信息源(学习者可以获得信息帮助他们认识问题和找到解决问题的方法)、有许多我们感兴趣的资料(学习者可以获得需要的如遥感等其他类型的数据)、有在线仪器与计算工具(在线的仪器有显微镜、遥感器等，一些网上的建模、模拟等工具可以帮助学习者

用新的方式分析和检测在线数据)、有发布工具和合作工具(学习者可以将自己的学习心得体会在网上发布和交流)，但对于学生而言，网络的运用也存在一些困难：如在定位和利用信息方面存在困难；在浏览时变得茫然和迷惑；他们在网上发布的信息常常没有得到恰当的评价；很难很好地使用网络工具而是代之以一些基本的操作，工具是一把双刃剑，要充分发挥信息技术的正向功能，在放手让学生操作的过程中也要很好地引导好。

3，利用信息技术帮助学生运用知识

信息技术是一种工具，运用好它也是一种能力，以往的教学过程中，学生除了以观众的身份观摩教师的教学过程之外，很少能亲身体验信息技术给自身的学习带来的帮助，一方面计算机强大的工具功能，另一方面是网络的普及，使得学生能在物理课堂中借助于计算机去解释、反思、运用他们所学的一些知识，比如从知识看可以分为陈述性的知识、程序性的知识与元认知知识，计算机程序，如Inspiration、Kidspiradon和Pic Map等软件就可以帮助学生形成一种链式结构的概念图，概念图有助于学生学习陈述性的知识，而运用这些计算机程序本身就是程序性知识的学习过程，通过对概念图的建构，最后达到对概念学习过程的再认识，

比如在高三复习阶段，学生利用Inspiration制作的关于万有引力的概念图，可以看出万有引力的演变过程及万有引力在中学阶段的具体应用，由此也反映出信息技术在学习中的辅助功能，也由此可以看出学生对于这部分概念理解的深刻程度。

4，利用信息技术帮助创建学习团体

远程通讯，包括电子邮件、在线讨论和聊天室等，使学生进入一个更广阔的、遍及世界的大社区，学生能利用电子邮件和别的学校、科研团体的成员进行交流，在线讨论让学生能够连续地进行交互式提问和回应：一个学生提交一个问题，然后几个学生或者相关学者可能给予回答，有时还能生成新的问题，这种技术的一个好处是响应的速度快、范围广，另—个好处是学会了交往与合作，

诚然，信息技术是现代教学过程中不可回避的、甚至是一项依赖性的工具，但最关键的是我们要有正确的动机和导向：工具不能取代我们根本的目标，我们的教育教学是一个培养全面发展的人的过程，最终是要将学生培养成为具有必备的科学素养、有继续学习愿望和学习能力的合格公民，因此，在运用信息技术的过程中，我们更需要少一点功利性多一点理性；少一点技术的炫耀多一点技术的实用；少一点技术的独占多一点信息与技术的交流与共享。