物理课程与信息技术整合的实践与反思

上海市长宁区教育学院 赵伟新


　　数字化、信息化已成为时代的潮流，人们的日常生活、学习、工作等已越来越离不开信息技术。信息化环境是我们的学生生活和学习的环境，也是学生未来踏上社会工作的环境，让信息技术进入中学物理课程，成为物理课程的组成部分，可以帮助学生熟悉信息化环境，加强物理课程内容与现实世界的联系，促进学生学习方式的改变，促进学生的发展。因此，中学物理课程必须进行改革，“中学物理未来课堂”必须构筑信息技术平台，实现物理课程与信息技术的整合。

　　一、物理课程与信息技术整合的目的与意义

　　1．推进中学物理教育跨越式发展

　　现代教育不仅必须适应现代社会发展的需求，而且必须通过培养新型人才来促进现代社会的进步与发展。近年来，现代通讯、传感等高新技术迅猛发展，极大推动了以计算机为核心的网络、仿真、人工智能等技术的发展，进而为教育的信息化推进提供了可能。多媒体教学技术的应用、网络资源的积累和发展、数字化实验系统的开发和普遍使用，已经开始改变传统的中学物理课堂，大大拓展了学生研究的视界。

　　近年来，中共中央、国务院和教育部在其召开的全国教育工作会议与全国基础教育工作会议上，都反复强调：必须深化教育改革；必须全面推进素质教育；必须大力发展教育信息技术，利用信息技术推动教育的跨越式发展。因此，开展物理课程与信息技术的整合，目的是针对实施素质教育的对象学生这个重点，体现“以学生发展为本”的课程理念，充分发挥现代信息技术的优势，深化基础教育的改革、促进素质教育的实施、推进物理教育向现代化的跨越式发展。

　　2．促使中学物理教育革命性变化

　　《上海市中学物理课程标准（试行稿）》（以下简称《物理课程标准》）明确指出：物理课程必须与信息技术整合，构筑信息技术平台，建立数字化信息系统（Digital Information System，简称DIS）实验室；充分运用教学软件和计算机网络，实现信息共享和互动交流，增强在信息化环境下自主学习的意识和能力。在《物理课程标准》中，信息技术实际上已经成为物理课程的一个组织部分，也是物理课程改革的重要改革理念之一，其整合的成败关系到课程改革的推进。运用信息技术不仅是改进教学的手段，而且是改变学生的学习方式，进而促使学生自主学习，引发物理教育模式变革，为培养信息时代的接班人开辟了新的途径。只有物理课程与信息技术的整合，才能使物理课程符合时代的要求。

　　信息化是现代教育手段所具有的重要特征，它能为物理教育过程创设具有多元化特征的良好的学习环境，从而为在物理教育过程中实施现代教育理念提供了可能性。充分运用信息技术，培养学生信息意识，提高学生信息获取、处理和应用信息的能力，以适应学生在信息时代终身可持续发展的需求。在物理课堂教学中，利用DIS显示一些无法演示的物理过程，实时采集、处理数据，迅速得出结论；在探究性学习中，可利用网上资源优势，在网上进行交流评价；还可以通过网络进行人机之间、师生之间和学生之间的交流，使合作学习、个性化学习成为可能。

　　二、物理课程与信息技术整合的途径与方法

　　1．利用网络资源整合物理课程

　　国际互联网凝聚了全世界人类的智慧和奉献，其内容丰富程度和搜索的便捷程度是以前的人们难以想象的。网络资源对于中学物理教育来说，其价值不仅仅是指存在于各服务器内部的及其丰富的内容，还在于网络是一种交流与沟通的平台，平等、灵活、开放的特点，这对于教师和学习者来说显得尤为重要。有的教师和学生在互联网上建立了自己的网站，专门收集和发布物理教学资源，这个过程不仅促进了自己对物理教学和学习的自觉性与质量，更重要的是他们已经在教学和学习过程中创造了──为互联网增添了新资源，也就是为其他人的教学和学习提供了便利与知识。

　　2．利用多媒体教学手段整合物理课程

　　由于计算机与多媒体技术的迅速发展，越来越多的教师开始在课堂教学中应用最新的电脑科技及多媒体技术，很多地方和学校加强了对教师的应用技能培训及多媒体教学资源库的建设，并创造了大量动态、直观的优秀课件，这大大提高了课堂教学的效率，甚至在某种程度上已经开始改变传统的课堂教学模式。多媒体是一种特殊的教学载体和工具，提供了学生更多主动学习的机会。另外，由于多媒体教学的高效性，在课堂上学生将拥有更多的讨论、提问的时间等等。多媒体教学的出现在客观上能够使教师养成终身学习的习惯，促成教师、学生、教材、课件和媒体间的良好互动，更快实现教育向现代化迈进的步伐。

　　3．利用仿真实验整合物理课程

　　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。之所以称其为实验，是因为它包含了一般实验的特点和主要过程，仿真实验甚至可以做真实实验无法做到的实验。由于可以调节观察的时间和空间，仿真实验可以使学生看清楚快速运动情况下物体的运动情况；也可以让学生看到很长时间的变化，或者看到很大范围或很微小的运动情况。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是很有价值的。

　　4．利用机器人技术整合物理课程

　　机器人是集传感技术、控制技术、计算机技术和机械设计为一体的新技术。机器人在工业生产、科学研究和生活中得到越来越多的应用。在《物理课程标准》中引进了机器人要求，在新编的物理教材中也编入了“机器人学习包”。机器人教学内容已经成为新物理课程的一个部分。机器人制作和学习实际上是一个综合性的实践活动，通过对提供的模块进行熟悉和组装，并自行设计软件来控制相应的机械活动，达到寻迹、灭火、跳舞、声控等多种效果。这个过程对促进学生综合运用所学到的物理知识有很大的促进作用，同时也能让学生体会技术的一般过程，即需求、设计、制作和评价，体验科学、技术和社会之间的相互关系。

　　5．利用数字化实验系统（DIS）整合物理课程

　　数字化实验系统，是根据物理实验教学的实际需求，贯彻二期课改的理念，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。它实际上已经成为新物理课程的重要内容，开创了一条信息技术与物理课程整合的新途径。由于引入DIS实验后，使物理实验的目的等都会发生变化，进一步突显物理实验教育的功能，从而大大加强物理实验教学，如，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，为师生节省了大量时间，用于探索研究，实现了课改的理念。在物理课程中引入DIS技术，还具有方便、精确、细微化等优势，解决传统实验技术方法无法进行的或无法显示的实验或无法处理数据的实验，充分挖掘物理实验的资源价值，提高实验的探索性，使信息技术从学习对象转变为学习工具。运用信息技术不仅是改进教学的手段，而是改变学生的学习方式，进而促使学生自主学习，引发物理教学模式变革，为培养信息时代的接班人开辟了新的途径。

　　三、物理课程与信息技术整合的作用与效益

　　1．带动了教师教学方式的变革

　　物理课程与信息技术的整合，使得物理教师的备课，不仅仅是备教材、备学生，还应该备课堂教学与信息技术的结合。完美的结合能够给学习者带来美妙的享受，能够激发学生的学习热情，能够提高课堂教学效率；完美的结合还能够给教师带来成功的感触，能够激发教师的工作热情，能够提高教师专业水平。

　在全国第七届中学物理青年教师大奖赛中，河南省开封市十四中学杨凯老师在《家庭电路》一课中，在教学中设计了认识家庭电路的组成、连接、试电笔的使用、触电与急救，安全用电常识和从物理走向社会等六个教学环节具体落实和评价三维目标，并利用信息技术将六个教学环节有机地组合在一起。新课教学时，利用课件展示了不同时代家庭电路中保护装置的图片，通过历史变迁的介绍，引导学生感悟到电路元件在不断的完善中变的更安全、更方便，感受到科技的进步；通过小组合作连接电路，给学生创造实践的机会，强化将科学技术应用于日常生活的意识，体会成功的快乐；在了解触电与急救环节，用模拟人演示触电的两种类型，帮助学生直观感受触电现象，建立自我保护意识，学会科学的救助方法。课的结束，以查阅资料、写小论文的形式布置作业，培养学生收集信息的能力，学以致用，体现“从物理走向社会”的理念。本节课是一堂体现新课程理念，实现教师教学方式改变和学生学习方式转变的成功课例。

　　2．带动了学生学习方式的变革

　　物理课程与信息技术的整合，可以使更多的学生能够主动、自主的学习，更能够体现因材施教的原则。有效的利用丰富了学生的学习方式，提供了学生更多的学习时间和更大的学习空间。

　　上海市延安初级中学何卫萍老师在二期课改新教材试点教学的过程中，尝试自建网站进行物理课堂教学，取得了显著成效。她的具体做法是：选择较适宜于网络教学的课题，搜集大量的资料、图片，并制作相关的动画，建立资源丰富的网站，在多媒体教室中进行教学。教师提出探究主题，引导学生在网站上进行探索研究，有效地实现自主学习，提高学习效率。为了运用好主题网站教学的优势，在教学过程中，何卫萍老师把探究问题过程分类为三个阶段：一是感知物理事实阶段，教师提出教学目标及探究的任务，引导学生在网站及教材中收集有效信息。二是思考交流阶段，教师