浅谈信息技术与物理探究教学的整合

邓蓉

摘要：本文结合教学实例从“创设情境，引导探究”、“突破难点，促进探究”、“仿真模拟，辅助探究”、“处理数据，规律探究”、“开发资源，拓展探究”、“合理利用，有效整合”六个方面探讨了信息技术与物理探究教学的整合问题。

关键词：信息技术；探究教学；整合

中国分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003—614B（2012）8（S）—0064—2

《基础教育课程改革纲要（试行）》中明确提出，“在教学过程中应大力推进信息技术的普遍应用，促进信息技术与学科课程的整合，逐步实现教学内容的呈现方式、学生的学习方式、教师的教学方式和师生互动方式的变革”。信息技术与物理教学的有效整合是以信息技术为载体，以新课程理念和教育技术理论为指导，根据物理学科特点和教学规律而进行的学科教学变革。通过在物理学科教学中有效地应用信息技术，可促进学生对科学概念、规律的建立、深化和应用，培养学生的信息技术素养和科学探究能力。

整合信息技术辅助物理教学，并不是传统意义上的仅用PowerPoint软件将本可用粉笔板书就能表现的教学内容生硬地编辑成幻灯片讲稿，而是在教学过程中能恰到好处地将常规方法不易达到的目标，运用计算机多媒体技术对视频、图片、网络检索等多种媒体信息的集成和再现功能，结合传统媒体工具展示出来。本文主要探讨在物理探究教学中如何充分发挥信息技术的优势，使其与科学探究过程有效整合等问题。

1 创设情境，引导探究

“在科学探究性教学活动中，学生首先会注意可直接观察的而且经常能感知到的现象。然后经历提出问题、利用信息资源、设计可行的实验方案、分析和处理原始数据、得出答案与解释，并将这些解释进行对照和交流的探究的具体过程。”因此，利用信息技术所具有的对图、文、声、像等多媒体信息的综合处理能力，可实现有声、可视、形象生动的表达效果，进而为物理探究教学创设有助于学生发现问题的探究情境。激发学生的探究欲望。例如：在《超重与失重》这一节的学习中，可先通过展示相关精彩的图片，让学生知道生活中的超重与失重现象，初步认识有趣的失重现象；也可以播放人站在电梯中的体重计上时，电梯运行全过程中体重计示数变化的视频，以便学生观察、比较并读数、记录。学生通过观察真实的实验过程，从而容易产生学习的兴趣和探究的欲望。

但值得注意的是，利用信息技术创设探究情境的过程中，教师应注意引导学生观察现象，不能只停留在多媒体所呈现的信息表面，而应挖掘现象的本质，提出可探究的问题。

2 突破难点，促进探究

由于学生认知水平、思维水平有限，高中物理概念的抽象和过程的复杂性，造成学生的认知困难，形成教学难点。信息技术在突破难点方面有着重要作用。可以利用信息技术直观动态地展示某些复杂过程的变化，帮助学生把握物理过程的变化特点和规律。实现意义建构，从而有效地突破教学难点。例如在进行《机械波的形成与传播》教学时，由于实验条件、教学空间的限制，若仅通过绳波的形成等演示实验很难使学生理解“波由近及远向前传播，而各介质质点在平衡位置上下做往复运动”，通过波的形成过程的动态演示，可以帮助学生构建形象的空间图景，形成正确的认知结构，促进学生对机械波传播过程与特点等知识的探究学习。但值得注意的是，在利用信息技术突破难点的过程中，教师应注意引导学生分析和探究波形成过程，传统讲授法的必要性也不可忽视。

3 仿真模拟，辅助探究

仿真实验是用计算机软件模拟物理过程，不同于一般的教学课件。仿真实验包含了一般实验的特点和主要过程，甚至可以做真实实验无法做到的实验。在物理探究教学过程中，仿真实验是通过模拟手段，特别是信息技术手段，再现真实世界的某些方面，并通过实际操作而学习的方式，使学生能看清楚快速运动情况下物体的运动情况或看到很大范围或很微小的运动情况。

在进行实验探究之前，可让学生借助几何画板或仿真物理实验室等仿真模拟平台，在微机上模拟各种实验情形，对物理现象或过程的规律形成初步的认识，这就减少了实际实验探究的盲目性增加了探究的针对性。利用信息技术的仿真模拟功能，对实验探究可以起到导向辅助作用，提高学生的实验探究能力。例如：在《恒定电流》一章的教学中，可以让学生利用“新课标实验室一高中电学”仿真模拟软件，从“器材室”里自选器材模拟连接电路，探究欧姆定律、电阻定律等。在本节中通过仿真模拟可以培养学生的电路设计能力及连接电路的实验技能。虽然仿真实验不能替代真实的实验，但仿真实验是整个现代物理实验的一个组成部分，研究它对物理实验教学的作用也是很有价值的。

4 处理数据。规律探究

对实验数据进行科学地处理和分析是一种重要的科学探究能力。表格和图像是处理、分析数据的常用方法，但图像比表格要更直观形象。在物理实验探究教学中，一般要求学生用表格记录和处理数据。用图像处理数据对许多学生来说难度较大。教学中可以充分发挥数字化实验系统（DIS实验）在绘制图像、处理数据方面的优势。数字化实验系统是根据物理实验教学的实际需求。综合运用包括硬件、软件在内的信息技术手段构造的，集实验数据采集、显示、分析、处理等功能于一体的实时实验系统。DIS技术应用于实验教学，使实验准备和数据处理时间大为缩短，其方便、精确、细微化等特点有利于充分挖掘物理实验的资源价值，提高实验的探索性与准确性。

例如：在《研究匀变速直线运动》的教学中，由于常规实验仪器在对运动物体的位移及其相应时间的测量方面存在一定困难，本节课可以利用DIS教学实验室系统进行实验，利用位移传感器和计算机的连接装置准确地确定运动物体的位移和时间。测量的原始数据可用表格进行呈现，也可以直接生成s—t图、v—t图、s—t²图。对实验得到的数据也可利用常用的Microsoft Office Excel数据处理软件进行处理，做出匀变速直线运动的图像。这样学生根据实验得到的直观的图表，能比较容易得出匀加速直线运动的基本规律。在《电阻定律》等电学探究实验教学中，可利用DIS实验测量、探究影响导体电阻的因素，快捷、准确地把实验过程和实验数据具体、直观地展示出来。

5 开发资源。拓展探究

构建在网络环境下学生自主学习的方式，是信息技术与物理课程整合追求的目标。互联网不仅为教师和学生提供了百科全书式的信息资源，并且综合运用语言、文字、声音、图形、动画和视频等多种信息呈现方式，创设了一个图文并茂、有声有色的数字化环境。在教学过程中，教师可以用多媒体集成工具或网页开发工具，将需要呈现的教学内容用光盘、网络检索，获取大量信息资源，并通过与计算机的交互进行集成、加工处理转化成为数字化学习资源，在教师和同学的协作交流中，开展自主学习和网络协作。但由于课堂教学时间的限制，应尽可能让学生带着实际探究目的进行网络学习，这要求教师课前有效地选择和开发资源，有效地引导学生利用网络进行探究。

6 合理利用，有效整合

物理课程与信息技术整合是中学物理教育改革的必然趋势，随着网络资源、多媒体教学手段、仿真实验、机器人和数字化实验系统的日益成熟，当今的教育正发生前所未有的革命性变化。信息技术手段引入物理教学后，教师可使用现代的计算机辅助教学软件和多媒体素材库来辅助教学，或采用可视化的模拟实验，或由课件直接给出图像，或从静态的图表发展到动态模型，帮助学生理解所学的知识。在物理课程与信息技术整合的过程中，必须贯彻适时、适量地使用信息技术的原则，正确处理现代教育技术与传统教学媒体的关系。

物理学科是一门建立在实验基础上的自然科学，由于模拟实验毕竟不是真实实验，其可信度不高。因此，传统的课堂演示实验、学生分组实验在教学中必不可少。另外，教学过程是动态的、发展的过程，时常会出现不可预见的情况；课件也存在着无法应对突发的错误、交互技术不完善等缺陷，所以信息技术仍不能解决常规教学中的一些难题。因此，在物理探究教学中，既要充分体现信息技术的优势，又要充分发挥传统实验手段的功用，使二者优势互补、相得益彰。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部，基础教育课程改革纲要（试行）[M]，北京：人民教育出版社，2001：6.

[2]陈佳圭，科学概念的建立、深化和应用——科学探究性教学的目的[J]物理教学探讨，2009，（3）：27.

（栏目编辑 邓磊）