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1、例談信息技術(shù)與物理學(xué)科教學(xué)的整合 [摘要] 信息技術(shù)與物理學(xué)科教學(xué)的整合首先要處理好物理實驗、物理現(xiàn)象與計算機模擬的整合。 [關(guān)鍵詞]信息技術(shù)；物理學(xué)科；整合 什么是“信息技術(shù)與學(xué)科課程整合”？信息技術(shù)與學(xué)科課程整合即以現(xiàn)代教育理論為指導(dǎo)，基于多媒體和因特網(wǎng)的教育技術(shù)系統(tǒng)，將信息技術(shù)與學(xué)科課程教學(xué)融為一體，實現(xiàn)教學(xué)思想、策略、模式、過程的信息化，借此來提高教學(xué)效率，改善教學(xué)效果，充分發(fā)揮學(xué)生獨立自主性，改變傳統(tǒng)的教學(xué)形式?？磥?所謂信息技術(shù)與課程整合，就是要把各種信息技術(shù)手段完美地融合到課程中——就像在教學(xué)中使用黑板和粉筆一樣自然、流暢?，F(xiàn)代化的信息技術(shù)在教學(xué)中的作用就相當于以

2、往的“粉筆+黑板”，不過它在教學(xué)方面的某些作用是“粉筆+黑板”無法比擬的。 幾年來，我在教學(xué)實踐中，將信息技術(shù)應(yīng)用于物理教學(xué)方面進行了初步探索。物理學(xué)的研究有“實驗物理”和“理論物理”兩大塊，但基礎(chǔ)在實驗，“理論”研究能夠給實驗研究提出問題和研究方向，但最終要由實驗來檢驗、鑒定。所以，物理學(xué)科的教與學(xué)從來就強調(diào)“以實驗為基礎(chǔ)”，我認為信息技術(shù)與物理學(xué)科教學(xué)的整合首先要處理好物理實驗、物理現(xiàn)象與計算機模擬的整合。本文就處理好物理的實驗教學(xué)與“信息技術(shù)與課程整合”的關(guān)系談一談自己的一點思考。用計算機模擬基本可以分為以下四種情況： 1．復(fù)雜的物理現(xiàn)象物理過程的形象展示 物理教學(xué)過程中，對許多復(fù)

3、雜物理現(xiàn)象、物理過程、用語言、用文字、用掛圖很難把它們講清楚，學(xué)生也很難想象出它們的具體情景; 而利用信息技術(shù)卻能變靜為動、變難為易。 比如：“平拋運動的剖析”。平拋物體運動是怎樣分解為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動的？這是難點，也是教學(xué)的重點。用常規(guī)教學(xué)時是用做實驗的方法，讓兩個小球同時分別做平拋運動和自由落體運動，但那看不真切，一瞬間還沒搞清是怎么回事兩球都已落地，如果眼睛盯緊一點可看到最終兩球同時落地了，但運動過程中呢？兩小球是否總在同一高度（即豎直方向是否是相同性質(zhì)的運動）？給人的感覺是“看不清”，或者“大概是”。那么我用電腦模擬平拋運動時，是在兩球同時運動時，描出它

4、們的運動軌跡，當然水平方向同時也描出一個做勻速運動的小球的運動軌跡，在豎直和曲線軌跡上取出豎直間隔相等的一些點來表示它們的高度每時每刻相同，在水平和曲線軌跡上取出水平間隔相等的一些點來表示它們的水平位置每時每刻相同，這樣就表達清楚了：平拋物體運動是怎樣分解為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動的，解決了重點和難點。這樣就能引導(dǎo)學(xué)生觀察分析、比較、判斷、推理地思考問題，培養(yǎng)學(xué)生抽象思維能力。 還有如：“機械波的產(chǎn)生過程”、“彈簧振子的回復(fù)力”、“速度與位移的關(guān)系”、“LC振蕩過程”等，用計算所模擬時可化抽象為具體、變靜為動、變難為易，還可以用“慢鏡頭”播放，形象地幫助學(xué)生理解具體情景

5、和物理過程。 再如波的疊加、干涉現(xiàn)象和衍射現(xiàn)象。實驗往往看到的是“結(jié)果”，而“過程”和“本質(zhì)”是不容易看清楚的。沒有現(xiàn)代信息技術(shù)之前，這個課題比較困難。現(xiàn)在處理方法可以先做有關(guān)實驗，初步了解事實，然后用電腦模擬補充，實現(xiàn)“優(yōu)化組合”來達到教學(xué)目標。 2．模擬難做的實驗和物理現(xiàn)象 （1）夸張的表現(xiàn)微觀世界和宏觀世界 微觀世界看不見，摸不著，寵然大物又說不清道不明，過去教學(xué)中只能讓學(xué)生看看掛圖或用語言、文字加以描述，學(xué)生很難得到正確完整的認識與印象；現(xiàn)在可以利用信息技術(shù)把微觀世界加以放大，把龐然大物加以縮小，展示在學(xué)生眼前，許多情景不言自明，復(fù)雜情景圖文并茂，有利于學(xué)生獲取和理解。 例如

6、：α粒子散射是二十世紀物理的重大發(fā)現(xiàn)并引出原子核式結(jié)構(gòu)的認識，在高中物理教學(xué)里也是重要課題。新課程標準里明確建議是：“用錄像片或計算機模擬，演示α粒子散射實驗”。又如：“理想氣體模型”、“布朗運動”、“鏈式反應(yīng)”、“自轉(zhuǎn)的地球繞太陽公轉(zhuǎn)”等等內(nèi)容也可以用計算機來模擬。 （2）超越時空展示日常生活中物理現(xiàn)象和科技成果 有些物理現(xiàn)象是瞬間變化的，有的只能在特定的環(huán)境下才能觀察到，科技成果會受到時間、空間的限制，一時無法“搬”到課堂上，象這些也可以通過電腦來模擬如“海市蜃樓”、“大炮反沖的現(xiàn)象”、“火箭發(fā)射”等及時地再現(xiàn)在學(xué)生面前，還可按教學(xué)的需要而延遲或加快時間，讓學(xué)生有身臨其境之感，真實地再

7、現(xiàn)物理現(xiàn)象和科技成果，與學(xué)生發(fā)生“共鳴”。 3．能做實驗的補充 物理學(xué)是一門實驗科學(xué)，離開了物理實驗，物理學(xué)就不可能產(chǎn)生，更談不上發(fā)展，因此，要特別重視物理實驗，在信息時代也不例外，凡大綱要求做的實驗都要做，不能做的實驗要想方設(shè)法創(chuàng)造條件也要做。 一個很重要的物理研究方法便是近似，抓住主要矛盾，忽略次要因素，于是便有了許多理想化的模型，事實上每一位物理教師都明白，光滑、空氣阻力不計、理想氣體、質(zhì)點、勻速直線運動，這些詞語所描述的在實際中都無法找到完全相符的實例。盡管許多現(xiàn)象可以通過巧妙地設(shè)計達到近乎完美的近似，比如采用氣墊、磁懸浮、真空等來減小摩擦力，但真正的理想化在現(xiàn)實中是絕不會出現(xiàn)的

8、，有些現(xiàn)象甚至連近似都無法輕易達到。但是在計算機中你則可以完全不必擔心次要因素對現(xiàn)象的影響，因為程序設(shè)計過程中你可以預(yù)先將這些因素排除在外，做到真正的理想化了。但并不是每逢實驗都只用電腦來模擬，完全取代傳統(tǒng)實驗。應(yīng)讓學(xué)生盡可能多地通過做實驗去親身體驗，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力。我們應(yīng)該把教育技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)手段有機地結(jié)合在一起，找到恰當?shù)慕Y(jié)合點，才能最大限度地發(fā)揮其作用，提高教學(xué)效率。 這是因為模擬現(xiàn)象無論如何精美逼真，立體感如何強，它也永遠不可能取代實物，學(xué)生有充分的理由對這些現(xiàn)象保留自己的懷疑。當然，如果你理解計算機輔助教學(xué)的“輔助”二字的意義的話，你便不會認為這是什么遺憾，正如我們對其它教學(xué)手

9、段的理解一樣，它們之間只有相輔相成，才能發(fā)揮出最大的作用。因此，如果有可能的話，做每個模擬實驗時都應(yīng)當同時進行實物實驗，即使許多實驗可能看不清，可能過于復(fù)雜，可能呈現(xiàn)的時間過短,可能無法長期提供器材讓學(xué)生動手，可能實物實驗是慘不忍睹的，這都不要緊，也許讓學(xué)生了解實物實驗的慘狀有時更能促進學(xué)生的思考。虛擬技術(shù)彌補了現(xiàn)實條件的不足，虛擬與現(xiàn)實是互補的。 相關(guān)實驗如：“牛頓第二定律的演示實驗”、“動量守恒”等。象“光滑、空氣阻力不計、理想氣體、質(zhì)點、勻速直線運動”這一類問題都可用計算機很好地進行模擬。 4．抽象概念、規(guī)律的剖析 物理學(xué)中的許多抽象概念和理想化模型，如加速度、磁場、電場、質(zhì)點、剛

10、體、點電荷、光滑表面等，學(xué)生較難接受。利用信息技術(shù)，可以變抽象為具體、形象、直觀，便于研究、便于理解。 利用計算機課件輔助教學(xué)，能不受時間、空間的限制，向?qū)W生展示當時當?shù)責(zé)o法直接看到的事物形態(tài)、發(fā)生的現(xiàn)象和過程，有利于學(xué)生全面、整體的認識客觀世界，建立表象。 當個別表象積累到一定程度，融合產(chǎn)生一般表象。一般表象在人的活動中不斷向概括表象發(fā)展。由于表象具有概括性，它已經(jīng)能夠反映同一事物或同一類事物在不同條件下經(jīng)常表現(xiàn)出來的一般特點。這種概括性表象在語言作用下，提升為概念。概念舍棄了事物的非本質(zhì)屬性，只概括了事物的本質(zhì)屬性。 學(xué)生有了足夠的表象，自然能得出概念。例如制作“加速度概念”課件，利用截取的視頻片段，分別展示各種交通工具的運動，如自行車剎車、公交車起動、火車勻速行駛、飛機勻加速飛行等，并列表假設(shè)數(shù)據(jù)，讓學(xué)生分析數(shù)據(jù)規(guī)律，從而得到加速度的概念。學(xué)生能很好地掌握加速度概念，并理解概念的內(nèi)涵和處延。 隨著信息技術(shù)和物理學(xué)科教學(xué)整合的發(fā)展，將信息技術(shù)引進教育領(lǐng)域?qū)⒔o學(xué)生、教師、學(xué)校帶來一個新的教學(xué)模式和新的契機，但同時也應(yīng)看到，信息技術(shù)和物理教學(xué)整合是一個新興事物，還有許多問題需要我們?nèi)パ芯俊⑻剿?。但我們確信信息技術(shù)在和學(xué)科教學(xué)中整合中將大有作為。