浅谈中学物理教学与信息技术的有效结合

陈红

摘要：随着信息技术的迅速发展，人类已进入日新月异的信息时代，社会各行各业也随之有了新的改变。2013年因微课、慕课和翻转课堂，教育信息化也变得炙手可热起来。中学物理学科教学也同样应进行改变与变革，给学生提倡多样化的学习方式，加大信息技术与教学的整合等。该文通过笔者多年来的教学实践，浅谈高中物理学科教师对在物理教学中结合信息技术进行辅助教学的实践感悟及正面效应。

关键词：物理教学；信息时代；信息技术

中图分类号：G424 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）16-3948-05

随着信息技术的迅速发展，人类已进入日新月异的新时代——信息时代。在信息时代，为了能适应社会的发展和需求，教育需要变革，以培养出合格的社会主义事业建设者。在我国基础教育改革中就明确提出了：“要大力推进信息技术在教学过程中的普遍应用，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的教学方式的变革，充分发挥信息技术优势，为学生的学习和发展提供丰富多彩的教育环境和有利的学习工具。”[1]

作为一名高中物理教师，自1999年起，笔者便开始尝试信息技术在高中物理学科教学中的应用研究，十多年来，笔者坚持将信息技术渗透到高中物理学科教学，深刻体会了信息技术在物理学科教学中的应用具有重要的理论意义和现实意义。信息技术与物理课程的整合，是物理教学信息化的必由之路。它们之间的整合，绝非是简单的相加，而是如何以课程为出发点，让信息技术服务于课程，让两者有机的结合起来，以达到最优化整合。

1 中学物理课程特点及其变化

高中物理作为高中科学学习领域的一门基础课程，具有集基础、生活、科技、人文及社会等多方面、全方位和立体化的结构。

上海市中学物理课程标准中强调，“高中物理课程侧重提高学生思维能力、探究能力和解决物理问题的能力，应体现物理学自身及其与文化、经济和社会互动发展的时代性要求，肩负起提高学生科学素养、促进学生全面发展的重任。”[2]为此，课程标准中对“知识与技能”、“科学探究能力和思维方式”、“情感态度与价值观”以及“科学·技术·社会的观念渗透”提出了具体要求，“旨在进一步提高学生的科学素养，从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等三个方面培养学生，为学生终身发展、应对现代社会和未来发展挑战奠定扎实的基础。”[2]

与传统的教学相比，物理课程内容和教学方式的变化为：1）注重提高基本科学素养，使学生终身受益；2）推动学习方式的转变，强调科学探究过程；3）重视物理学与技术、社会的紧密联系，倡导科学和人文的自然融合；4）面向全体学生，增强学习的选择性；5）改进学习训练，完善学习评价；6）构筑信息技术平台，实现物理课程与信息技术的融合。

改革以讲授为主的传统教学模式，提倡多样化的教学方式。

2 信息技术及其特点

“信息”一词有着很悠久的历史。早在两千多年前的西汉，即有“信”字的出现，“信”字通常可做消息来理解。作为日常用语，“信息”经常指“音讯、消息”的意思。信息论的创始人香农认为：“信息是能够用来消除不确定性的东西。”[3]

信息技术就是指人们在获取、存储、加工、传递信息过程中所采用的方法、手段、工具的统称。信息技术主要是指利用计算机技术和现代通信技术，实现获取信息、传递信息、存储信息、显示信息、分配信息等的相关技术。广义地说，凡是能扩展人的信息功能的技术都是信息技术。计算机和网络是现代信息技术的主体，正是因为计算机和网络的高速发展才带动了整个信息技术的高速发展。也正是信息技术的高速发展，也使得教育信息化变得炙手可热起来。

3 信息技术在中学物理教学中的应用形式与实践

在笔者摸索物理学科教学与信息技术有效结合的过程中，大致可分为以下两种教学形式：第一种是教师演示型教学形式，第二种是学生自主学习型学习形式，这两种都以使用信息技术为主。就目前的情状看来，笔者觉得演示型教学仍然还有存在的必要性，但我们应特别加强后者的探索与实践。通过不断挖掘信息技术的潜在优势，并结合高中物理学科的特点，摸索出新的教学模式，笔者努力做到整合模式多样化，来达到全面整合的目的。因此，笔者从以下两个方面入手，进行了实践和探究。

3.1 进一步完善教师演示型教学

以使用信息技术为主的教师演示型教学，初期主要是在课堂教学中操作幻灯片进行演示，如今也多采取交互式电子白板的演示形式。在信息技术与学科整理的初期阶段，这种教学形式得到教学一线教师的普遍认可，并且被大量采用。许多教师也借此掌握了基本的计算机操作技术，这也为后期的学科与信息技术整合提供了技术保障。尽管在实践多年后，发现这种教学形式有许多不足，但在之前很长的一个阶段中，以教师使用信息技术为主的演示型教学仍然是一种较好的教学手段。当然，在应用的时候，也要特别注意结合新课改的要求，注重运用先进的教学理念和教学设计思想，加强人机对话的交互功能，突出学生自主学习的主体作用，和教师必不可少的主导作用，避免此形式的诸多不足。

以使用信息技术为主的教师演示型教学，对于前几年学校计算机硬件配备不足，以及当时计算机操作只有一般技能的笔者来说，也比较适合，并且可以应用于中学物理教学中最常见的新授课、复习课和习题课，甚至是实验课。

同时，在使用这种演示型教学形式时，笔者还尝试应用如今的一些播客平台、微信订阅账号、移动APP等，做到在移动终端上能即时播放课前拍摄的一些实验视频，让学生课后随时随地有机会温故这些实验过程及实验结果，使之相得益彰。

3.2 重点发展学生的自主学习

以使用信息技术为主的学生自主学习型教学，目前在中小学教学中正越来越受到重视，现阶段不断地探索中，参与的实践者还比较少。虽然不是特别成熟，但目前来说，在实践能力和创新意识等方面的培养，还是颇有成效的，笔者觉得应该加强推广。就目前来看，笔者主要采用以下三种类型：

1）网络化学习

网络化学习是指在教育领域建立互联网平台，学生通过网络进行学习的一种全新学习模式。这种学习形式以学生的自主学习为主，可以根据学生的个性差异有针对性地开展学习任务，但教师必须及时加强指导。为了避免学生受到网络上不良信息的影响，导致学习效率不高的现象。笔者在实践中采取的有效的做法是，教师事先把与学习相关的内容上传到对应的网站（如学校的学习论坛，或教师的个人博客）或服务器上，使学生是在一定范围内进行自主学习，这样即达到了学习目的，又提高了学习效率。

①课堂之内：在课堂教学中，对信息量较大的课程单元，笔者制作了相关主题的网页，尝试了网络教学模式。电磁感应现象涉及很多有趣的实验和丰富的物理学史，与课堂内有限的时间是一对矛盾。于是笔者设计制作了“电磁感应现象”网页，挂靠在学校资源网站上。在课堂（网络教室）中，学生可以自主浏览网页进行学习，尝试根据任务栏的提示完成自主学习目标。对于网页中更多的内容，可以延伸到课堂之外自主学习研究。

②课堂之外：为了实现师生课堂之外的互动，促进教学相长，笔者在学校网站的“师生论坛”开展了网络教学的初步探索。利用论坛，主要帮助学生解决学习上的疑难问题，介绍物理学习方法与解题技巧，提出一些学习问题供学生们讨论以及提供学习资源。一方面，个别学生提出的问题也许是具有普遍性的，便于教师了解教学反馈情况；另一方面，学生们可以共享某个学生提出的问题，从别人的问题中拓展自己的思路，提高学习水平，同时也提高了答疑的效率。

③假期中：前几年的寒暑假，由于学校服务器配套设施不完备，需要一直关闭，因此无法访问学校网站。笔者又通过公共邮箱的方式延续着与学生的网络联系。在公共邮箱中，笔者可以发布一系列辅助学生复习的参考文档等资料，还可以布置有关作业。学生可以自主下载资料和作业在家里学习并完成作业，并将作业提交到笔者的个人邮箱。通过这种方式，又增加了一种与学生交流互动的途径，是便利有效的辅助教学方式之一。

2）计算机辅助实验

在物理中占据重要地位与作用的，显然是物理实验，这是众所周知的。但物理实验在实际教学中却存在诸多问题。例如，有的实验，由于时间偏短，难以测量，或者无法观察；有的实验，如布朗运动，实验的可见度较小；由于教师实验水平以及实验器材的局限，一些实验，如静电实验、光的衍射实验等等，难以成功；还有一些实验的数据处理有一定难度，难以找出简明的物理规律。这些都影响了学生的学习，也制约了中学物理的实验教学。

而计算机辅助实验的这种形式，对物理教学尤其具有重要的意义。例如把一些在限定环境中无法做的实验（如α粒子散射实验）、现有条件中不方便做的实验（如卡文迪许扭秤实验）等等，这些由于各种原因而无法开展的实验，通过计算机辅助实验模拟出来，以此提高学生的学习兴趣，增强感性认识。[4]

另外还可利用一些仿真实验室（如国外的Wolfram Physics等，虽然都是一些英文界面，但这些仿真实验应用的可操作性却非常好，上手很快）的技术，使学生在计算机辅助实验的仿真实验环境下进行操作技能的训练，或进行一些探究性实验等，从而解决一些因实验设备不足而无法解决的问题。

3）开放式学习环境中以软件为载体的自主学习：

这种教学形式的主要特征是开放的学习环境。从目前的实际情况来看，这种形式比较适合进行一些创造性学习和探究性学习，如研究性学习，这种形式十分利于学生了解科学研究方法，亲自体验科学探究过程，并且对创新意识和实践能力的培养也是十分有效的。

而随着信息技术的不断发展，在物理学科教学中，对一些传统探究实验的实验手段进行重构，笔者开展了以学生使用计算机软件为主在开放式学习环境中的自主学习模式的教学实践。

① 拓展型学习活动：在对气体的压强和体积之间的关系的定量实验中，利用Ti图形计算器及传感器，组织学生分小组进行了拓展型学习活动。

在采集到实验数据的基础上，指导学生对实验数据进行处理。通过小组间、师生间对实验数据的交流、分析，归纳得出一定质量气体等温变化过程压强与体积之间的定量关系，即玻意耳定律。

相对于传统的实验教学，对实验数据的采集、计算变得方便、准确和快捷。这样使学生有更多的时间对实验进行进一步的思考与探究，学习对实验数据的拟合、化曲为直等多种科学研究方法，增强了学生学习的自主性。另外，通过小组实验，增强与同组同学之间相互协作能力，通过各小组的交流过程，学会表达与倾听，学会反思与质疑。

② 自主研究型学习活动：学校的研究型课程为学生提供了更为开放的学习环境。在研究型课程教学中，笔者在运用DIS通用软件介入学生的探究活动，也取得了良好的教学效果。

在“奇妙的水果电池”的研究型学习活动中，笔者利用DIS电流、电压传感器辅助学生开展相关的研究。在实验中，学生们收集各种金属材料（铜片、铁片、锌片、铝片）作为电极、准备并切割各种水果（柠檬、苹果、梨、土豆、番茄等）、打磨电极材料表面以去除氧化层、设计电路，忙得不亦乐乎。

学生们在完成部分研究任务后，又自主提出了下阶段的研究设想。比如将对水果的成熟程度、电极间的距离、电极面积以及温度等因素对水果电池性能的影响进行进一步的研究。体现出学生在动手实践能力方面的提高。

4 信息技术在中学物理教学中的实践反思

目前，信息技术在中学物理教学中的应用，对提高课堂教学效率产生了积极作用。同时，也使教师的教学理念、教学行为等发生着明显的转变：

1）促进温馨、情趣和有效课堂的创设

信息技术的融入，有利于将学科知识与技术、社会相结合，使学生能够获得更为丰富的感性体验与认知，提高学习的兴趣，促进对学科知识的深入理解。

信息技术的整合，大幅增加了课堂的容量与质量。例如DIS、Ti等数字化技术的普及，缩短了学生的实验操作时间，使实验教学的重点转移到探究与拓展上。在“探究弹簧的弹力与形变的关系”的实验中，教师事先不作任何分析，学生仅根据课本上的提示，进行体验、探究。从实验报告中看出，对弹簧的原长、弹簧的长度和弹簧的形变这些概念，学生们也都能在操作中搞清楚。对实验数据的记录都较完整，能够总结归纳出结论。经过点拨，有的小组还利用图像对数据进行了处理，反映出了弹力与形变的线性关系。

信息技术的运用，拓展了学生的学习方式，使学生能够有效地参与到教学活动中。以《能源的开发和利用》一课为例，在课前的准备工作中，要求学生分小组利用课余时间查找资料，重点学习某一种新能源的特点、利用现状等，并根据自己所了解的知识做出电子文稿。课堂上每个组选出一名同学就自己组找到的资料，结合电子文稿来介绍一种新能源。其他的学生可以提问进行互动。而介绍的同学也向听众做一个自我评价。

2）态度的转变

随着笔者将信息技术在教学中的应用案例在教研组内积极推介，大家都逐渐体验到了信息技术与传统教学相结合后课堂效率的提升。中、老年物理教师对信息技术持抵制态度转变为积极响应。目前，教研组内已经积累了较为丰富的多媒体教学素材，供组内所有教师共享。而随着以应试教育为中心的管理型教师评价制度的改革，上级师训部门也采取了一系列的措施来促进教师专业水平的提高，如在各项师训项目中渗透了信息平台的操作、课程资源的共享及课堂实录的观摩和评价，增加了中、老年教师对物理教学与信息技术整合项目的参与度，提高了这些教师的积极性。现在，年轻教师不仅从中、老年教师那里传承了丰富的教学经验，而且还将部分内容转化为电子资源，得以长期保存及传递。

3）行为的转变

对信息技术的使用不十分积极转变为自觉应用。以前，教师都是在上公开课、观摩课时，物理教师才会和计算机教师一起合作制作一个课件，点缀一下而已。而自从学校的硬件设备普及后，在人手一台计算机的情况下，教师在平时的教学中自学应用信息技术，定期进行科研，分工协作、设计开发一些必要的教学软件，并在学校相关部门的帮助下，在学校网站服务器中建立物理教学资源库，方便教师教学。

4）培训的深入

教师意识到信息技术在物理教学应用的重要性，但由于缺乏系统的信息技术知识，无法在教学中实现信息技术的应用。为了解决这个问题，也为了改变教师们意识中某些传统教学观念，自1999年以来，笔者先后参加了多次关于信息技术与学科整合的理论培训，如在信息技术初级培训ABCD四个模块的学习中，笔者学会了使用计算机设计、打印教案和试卷，实现了初步扫盲；然后还参加了市级培训项目“Intel?未来教育”，利用Internet搜索、查询、下载、筛选、整合和传送资料；近年来还参加了国家教委针对所有教师开设的“教育技术能力（中级）培训”，并顺利考核通过；在教研员的组织下，笔者还参加了全区各中学物理教师共同参与的专业图形绘制、TI图形计算器、DIS通用软件使用的培训。这些培训对于原先觉得缺乏系统信息技术知识的物理教师们能熟练利用信息技术进行物理教学起到很大帮助。

5）应用的推行

为了能让教师在学科教学与信息技术整合中得到更大的发挥，学校一方面不再只注重结果，并且改善了教育教学的评价制度，还注意到学习和教学过程的评价。另外，还加大了教育投入，不仅在学校建立了资源库，还让教师利用独立的计算机在因特网上收集所需的教学素材，节省教师开发课件的时间，提高信息技术的利用效率。

5 信息技术在中学物理教学中的应用前景

无论身处世界的何处，也无论我们教育之旅的目的地何在，在21世纪生存和生活的人们都面临着同样的教育主题：未来的世界在发生怎样的变化？这些变化对于教育意味着什么？我们每个人以及我们的后代要在未来获得成功，需要学习什么？

21世纪技能，这是在本世纪初提出来的一个概念，近年来无疑成为全世界关注的焦点问题之一。对于这个概念，有多种诠释：21世纪技能合作组织认为其包含核心学科与21世纪主题、学习和创新技能、信息、媒体和技术技能、生活和职业技能四部分；《美国2010国家教育技术计划》中提出，21世纪人才应具备的能力素质包括批判性思维能力、复杂问题解决能力、协作能力和多媒体通信能力。[5]

而在未来中学物理教学过程中，合理应用信息技术是必然的趋势。信息与交流技术，是21世纪不可多得的顶尖技术，今天的学生从生下来那一天起，就“浸泡在数字字节”中，很小的时候就抓着遥控器、手机和平板电脑了。尽管他们在使用技术方面一般比其父母或老师更出色，但在如何最有效地运用这些强大工具进行复杂的学习和完成创造性的任务方面，他们始终还需要正确的指点。把信息技术作为丰富的教学环境的创设工具、促进学生情感激励工具、与自主学习的认知工具，并将这些工具全面应用到高中物理学科教学过程中，从而促进以教师为中心的教学模式与教学结构的变革，强调学生能够使用信息技术进行探究、自主、协作式学习，也就是促进传统教学方式的根本变革，从而达到培养学生实践能力与创新精神的目标。

6 结束语

总之，物理学科教学与信息技术的整合强调的是融入和整合，是基于系统观和全局观的。它是教学模式、方法、内容等多方面的全面的整合。它强调在物理课程教学设计中，采用信息化的设计方法，从学科的整体性考虑信息技术的功能与作用，强调整个单元或完整一节课的教学，而不是只关注某个知识点；在教学过程中，采用多种信息化的手段，使学生获得对物理知识的感性体验，最终成为学生习得知识的有效途径；在教学评价中，信息技术的作用更应该是促进学生自主学习的情感激励工具，不仅仅是辅助教师教学的工具。

物理学科教学与信息技术的整合，具有很大的实践和探索空间，不可能一举成功。信息技术不再只是辅助工具，而是要从根本上改变传统的教学模式。相信经过中学物理教师，以及广大教育工作者的不懈努力，信息技术的强大功能会得到充分发挥。

参考文献：

[1] 万虹.信息技术在中学物理教学中应用问题研究[D]. 武汉：华中师范大学，2006.

[2] 上海市教育委员会.上海市中学物理课程标准（试行稿）[M]. 2版. 上海：上海教育出版社，2004.

[3] 王荣良.高中信息科技（统一模块）[M].上海：华东师范大学出版社，2013.

[4] 何蓁.谈物理实验的创新[J].中国教育技术装备，2003（10）.

[5] 伯尼·特里林 查尔斯·菲德尔.21世纪技能为我们所生存的时代而学习[M].天津：天津社会科学院出版社，2011.

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