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信息技術與物理課程教學整合性研究與實踐
信息技術與物理課程教學整合性研究與實踐
信息化是二十一世紀的標志，是當今世界經(jīng)濟和社會發(fā)展的大趨勢，以網(wǎng)絡技術和多媒體技術為核心的信息技術已成為拓展人類思維的創(chuàng)造性工具。近年來，計算機輔助教學工作在全國教育戰(zhàn)線上逐漸深入，但大多以“觀摩課”的形式開展，只是教育教學中的一個點綴而已，信息技術并沒有真正與學科教學“融合”在一起。究其主要原因是在進行計算機輔助教學的過程中，沒有合適的應用軟件和操作平臺，需要教師自己研制開發(fā)課件，而開發(fā)課件需要花費大量的時間和精力，有時候為了上好一節(jié)公開課，甚至要做數(shù)十小時的準備。鑒于此很多教師都反映計算機輔助教學是一項投入多（時間，人力，經(jīng)費）、產出少的工作，基本上適應不了日常教學。在這種情況下，信息技術與學科課程整合在計算機輔助教學（簡稱CAI）的條件上日趨成熟發(fā)展起來。信息技術作為一項教學工具（Learn from IT），能夠把各種技術手段完美地融合到課程之中??就像教師在上課時使用黑板和粉筆一樣，屆時計算機演變成為真正的教學工具, 教師最主要的任務不再是開發(fā)軟件，而是如何應用現(xiàn)有的軟件把計算機的優(yōu)勢發(fā)揮出來，進行學科教學。
本文就信息技術與物理課程教學的整合，結合自己物理教學的實踐談談以下幾點看法。
一、 “課件”向“積件”思路發(fā)展，探討物理學科整合新方法
在計算機輔助物理教學這個領域里面，市場上已有相當數(shù)量的物理教學軟件可供購買，但能夠真正適用于教學的軟件卻不多，教師自制課件的水平又不高，容易造成“低水平重復”的現(xiàn)象。在此階段上，尋求計算機輔助教學軟件開發(fā)和應用的新路子──積件思路應運而生。其指導思想是：“課件”向“積件”發(fā)展，工具型、資料型、開放型的教學平臺已成為計算機輔助教學軟件的發(fā)展方向，它包括帶有學科特色的平臺和多媒體資料庫。教師稍加培訓就能夠自如的運用它們來按自己的意愿制作課件，緊密配合自己的教學過程、為課堂教學所用,在真正意義上，實現(xiàn)計算機輔助教學。。
例如在物理學科平臺方面：《CSC電子備課系統(tǒng)》初中物理版、天翼全景多媒體教學軟件高中物理版都是面向教師設計的新一代大型集成化多媒體輔助教學軟件,集眾多教育專家和優(yōu)秀教師的科研成果及教學經(jīng)驗于一體，為教師提高教學質量、探索新的教學模式和方法提供了豐富的資料和必要的教學手段；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;再如幾何教學平臺的“幾何畫板”不僅適用于幾何教學，而且也適用于物理教學中的力學課程，它界面簡單、容易學習、直觀好用，因此這樣的軟件很受老師的歡迎。以上四個多媒體計算機輔助教學軟件開發(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鄰近學科，物理教師應該成為信息技術與學科整合的先行者。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，把在教學實踐過程中制作的每一個課件鏈接起來，通過長時間教學的積累，逐步建立一個完整的教學課件體系。反之，其它教師也可通過網(wǎng)絡共享自己的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，提高了課件資源的利用率，充實了網(wǎng)上物理學科資料庫，形成網(wǎng)上物理學科聯(lián)盟，實行資源共享。此外，教師和學生可以在任何時間、任何有網(wǎng)絡終端的地點，通過Internet 網(wǎng)絡來訪問這些網(wǎng)站，進行物理教學的探討和鞏固性學習。
因此，運用“積件”思想，走素材資源庫和制作平臺相結合的新思路，是軟件開發(fā)和應用走出目前困境的有效途徑。學科教師應根據(jù)教學實際，運用“積件”思想，充分利用現(xiàn)有條件下的網(wǎng)絡信息資源素材庫和教學軟件，以及相關的CD、VCD資源，從中選取適合教學需要的內容來制作自己的課件，從而適應不同教學情境的需要，徹底改變教學軟件在設計、開發(fā)和使用上的相互割裂的局面，使CAI在課堂上的運用走出低谷，朝著信息技術與物理學科整合這一更為廣闊的方向發(fā)展。
二、 電腦模擬，發(fā)揮物理演示實驗、虛擬實驗室的功能
1、信息技術與物理實驗教學整合，發(fā)揮演示實驗作用
物理是一門以實驗為基礎的學科，實驗教學和演示實驗是中學物理教學的重要一環(huán)。豐富多彩、生動有趣的實驗是物理實驗教學的特點，利用實驗課不僅可以讓學生記住某些相關結論、實驗步驟，而更為重要的是能夠使學生透徹理解并且完全掌握產生實驗結論的過程。在普通物理課堂的演示實驗中，由于受到常規(guī)實驗儀器本身的限制，實驗效果常不如人意。而通過多媒體技術模擬實驗的輔助, 模擬一些重要的，但在現(xiàn)實實驗環(huán)境下難以完成的一些物理實驗，則可彌補常規(guī)實驗儀器的不足，提高物理實驗的演示效果。
如本人在做凸透鏡成像規(guī)律實驗時，先用常規(guī)儀器按傳統(tǒng)實驗方法進行演示，由于常規(guī)實驗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，致使學生對凸透鏡成像的特點不甚理解，并產生迷惑。此時我改為采用多媒體技術進行凸透鏡成像規(guī)律模擬實驗，演示物距從無窮遠至小于焦距的整個實驗過程中物距、像距和像的變化的情況，整個模擬實驗過程流暢、直觀、明了，從而使學生對該實驗有了一個清晰完整的認識。由此可知通過信息技術與物理實驗整合，可以突破常規(guī)實驗儀器的局限性，所以我們應當充分發(fā)揮信息技術的特長，對那些難以觀察到的、復雜、困難的實驗進行模擬和提供幫助，成為常規(guī)實驗的補充，并把兩者結合起來，使實驗教學上升到一個新的層次，從而有助于學生發(fā)現(xiàn)規(guī)律、獲得知識，提高學生的科學文化素質和實驗技能水平。
2、在網(wǎng)絡技術環(huán)境支持下，發(fā)揮學生自主探討性實驗作用
在傳統(tǒng)物理實驗室，一方面由于怕發(fā)生意外和造成實驗儀器的損失，有許多實驗室規(guī)章制度，對學生諸多限制；另一方面由于實驗環(huán)境和實驗條件的限制，實驗結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)實驗室的弊端。
讓學生在網(wǎng)絡環(huán)境下進行虛擬實驗室操作，以自主模擬實驗為基礎進行多媒體教學，則可以解決這一難題。如筆者在上傳統(tǒng)電學實驗課時，通常會告訴學生,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。很多實驗不允許學生自己操作，這些規(guī)定無形中扼殺了學生的創(chuàng)造性思維，而有些學生自主意識很強，常常會進行一些“地下操作”，最終損壞了儀器。然而，須知這些“破壞性”強的學生實際上也是動手能力、創(chuàng)造能力強的學生。在網(wǎng)絡環(huán)境下，倡導學生自主探討性實驗，既可保護儀器又能培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，并能把很多傳統(tǒng)實驗做不到的效果一一再現(xiàn)。如本人曾在網(wǎng)絡環(huán)境下采用“仿真物理實驗室”虛擬電學實驗室軟件（在線版網(wǎng)絡軟件），實現(xiàn)網(wǎng)絡與物理學科教學的整合。學生在網(wǎng)絡技術環(huán)境進行多媒體實驗操作，通過網(wǎng)上人機對話，學生可以一邊操作一邊在網(wǎng)上暢游，獲取新知識，或與其他同學交流。如果學生在網(wǎng)絡虛擬實驗室遇到問題，就可以通過網(wǎng)絡從其他同學那里獲取相關信息，進行討論，讓學生自主學習，并自主觀察模擬實驗，從而掌握學習成果和學習方法。
這種虛擬實驗室為學生提供了全方位的開放性的操作環(huán)境，使學生在課堂上實現(xiàn)了在虛擬世界的真實體驗。信息技術與物理實驗教學整合，能夠培養(yǎng)學生自主模擬實驗、觀察實驗，并歸納、總結，抽象成所需知識的能力，從而學會學習，使學生主動地獲取物理知識，發(fā)展能力，并促使他們建立科學的世界觀。
三、充分利用網(wǎng)絡資源，增進教學效果
進入網(wǎng)絡時代后，網(wǎng)絡環(huán)境為學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。網(wǎng)上資源具有信息量大、更新快等特點，例如：中國中小學教育教學網(wǎng)（http://www.k12.com.cn ）教育資源庫物理學科、廣東教育資源網(wǎng)（http://www.edu123.com ）資源中心物理學科、中國物理教育網(wǎng)（http://www.cpenet.org ）等可謂是一間完整的中小學數(shù)字資源庫，它為我們提供了同步教學、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)秀習題再作進一步的組織、加工就能設計出適合自己風格的課件來。
本人在進行初二第十二章第一節(jié)浮力教學時，須向學生解釋浮力產生的原因。我先設想一個立方體浸沒在水中，它的6個表面都受到水的壓力，它的左右兩側面、前后兩側面，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，受到的壓強大小不同，壓力也因而不相等。浮力的產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學生講授向上和向下壓力差時，學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教育教學網(wǎng)（http://www.k12.com.cn ）物理學科課件庫網(wǎng)站下載相關課件解決這一難題。該課件以動畫的形式慢鏡頭表示前、后、左、右的壓強、壓力相等，小木塊保持不動，但加載上、下表面壓強、壓力時，小木塊慢慢向上移動，同時超級鏈接浮力大小的推導公式錄相�；顫姷膭赢嬓Ч�、直觀的圖形，快速有效地激發(fā)了學生的學習興趣，收到了良好的教學效果，學生很輕易就攻破這一難點，同時為講授下一節(jié)阿基米德原理做好理論基礎，而這一切都是傳統(tǒng)教學很難做得到的�？傊�，讓學生在生動、形象的環(huán)境中進行學習，由此達到事半功倍的作用，也就能很好地提高課堂教學效果。
信息技術作為最先進的教學媒體與物理學科整合，不但深化了物理學科教學、加大了學科信息容量，而且提高了課堂四十五分鐘的教學效率。
四、擴大信息來源，提高教學水平
1、了解物理學科發(fā)展時事形勢、把握教學動態(tài)：
我們通過Internet在官方權威網(wǎng)站上查看有關物理發(fā)展動態(tài)，可以做到在時事政策上緊跟形勢，在物理學科教學時作出及時調整。物理作為一門理科學科，大量的習題是必要的，但訂購的習題集往往又存在著題型偏舊、信息過時的缺點，這對于
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學生習題更新、掌握中考的習題形勢是不利的。為了克服這一缺點，我們可以充分利用Internet這一信息資源，從網(wǎng)絡如中國中小學教育教學網(wǎng)（http://www.k12.com.cn ）上的物理試題中心、中國園丁網(wǎng)（http://www.teacher.net.cn ）試題集錦欄目和其他一些重點中學網(wǎng)站試題庫上下載最新的試卷、搜集物理相關試題，用來給學生作為測試題和平時練習。實際情況證明：這些題目題型新穎、信息準確，對于啟發(fā)學生的思維，開闊學生的視野有著很大的幫助。
2、增進學習交流、提高教學水平
網(wǎng)絡的交互性給物理教師互相學習交流提供了機會。教師可以一方面利用電子郵件與有關專家進行交流，學習前沿的理論知識，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 ）我們可以與重點學校的名師專家探討物理教育應培養(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中遇到的問題以及對物理教學改革的看法，通過網(wǎng)上學習交流，實現(xiàn)資源共享，達到提高教學水平的目的。
我們通過信息技術與物理課程教學的整合，激發(fā)了學生對物理學科的學習興趣，課堂上參與意識很強，對知識的理解掌握程度較理想，尤其是實驗教學，學生的實驗理解能力、動手能力均取得了長足的進步。實踐證明，信息技術與物理課程教學的整合能鞭策我們教師去進一步完善課堂教學，使教學過程更具有科學性，幫助教師在課堂上更合理地掌握和利用時間，吸引學生的注意力，使學生在課堂上接受和掌握更多的知識，提高物理課堂教學的效率。
隨著信息技術和物理學科教學整合的發(fā)展，將信息技術引進教育領域將給學生、教師、學校帶來一個新的教學模式和新的契機，但同時也應看到，信息技術和物理教學整合是一個新興事物，還有許多問題需要我們去研究、探索。但我們確信信息技術在和學科教學中整合中將大有作為。
參考文獻：
1、徐平：《積件在計算機輔助教學中的地位和作用》，《中國電化教育》，1998年第7期
2、章劍衛(wèi)：《基于課程整合的新型信息技術課程模式》，《浙江教學研究》 上一頁 [1] [2] 【信息技術與物理課程教學整合性研究與實踐】相關文章： 信息技術與課程整合的研究與實踐08-17 信息技術與其他課程整合的實踐研究08-17 基于網(wǎng)絡環(huán)境下的信息技術課程教學的探討與研究08-17 物理課程教學反思03-12 《農村初中物理教學中培養(yǎng)學習動機的實踐研究》方案08-23 物理課程教學計劃02-07