現(xiàn)代信息技術環(huán)境下中學物理探究教學的實踐與思考

1、現(xiàn)代信息技術環(huán)境下中學物理探究教學的實踐與思考江蘇省前黃高級中學 周國建一、問題的提出 近些年來，隨著我國中小學科學教育改革的深入，探究教學受到了前所未有的重視。今年國家教育部頒布的全日制義務教育物理課程標準（實驗稿）不僅將探究作為一種學習方式，而且將科學探究作為課程的內容標準。與此同時，國家基礎教育課程改革綱要（試行）中明確指出：“大力推進信息技術在教學過程中的普遍應用，促進信息技術與學科課程的整合，逐步實現(xiàn)教學內容的呈現(xiàn)方式、學生的學習方式、教師的教學方式和師生的互動方式的變革，充分發(fā)揮信息技術的優(yōu)勢，為學生的學習和發(fā)展提供豐富多彩的教育環(huán)境和有力的學習工具。”很顯然，現(xiàn)代信息技術對中學物

2、理教學改革具在重要意義，特別是對促進學生探究性學習具有重要作用。因此我們必需對現(xiàn)代信息技術環(huán)境下，中學物理教學如何促進學生探究性學習作必要的探討。二、理論思考1、探究性學習1957年，著名教育心理學家布魯納倡導“發(fā)現(xiàn)學習”（Discovery Learning），教育家施瓦布則提出了“探究性學習”（Inquiry Learning）。這些思想和教學方法對美國后來的科學教育產(chǎn)生了深遠的影響，并逐漸形成世界性的教育改革浪潮。1996年美國國家科學教育標準對探究給出了一個操作性定義：“探究是一種多側面的活動：需要做觀察；需要提出問題；需要查閱書刊和其他信息資源；需要設計調研方案；需要運用各種手段來搜

3、集、分析和解讀數(shù)據(jù)；需要提出答案、解釋和預測；需要對所作的解釋加以檢驗；需要把自己的看法和意思傳達給別人”。我們認為探究性學習可以定義為：學生在學科領域或現(xiàn)實生活的情境中，通過發(fā)現(xiàn)問題、調查研究、動手操作、表達與交流等探究性活動，獲得知識、技能和態(tài)度的學習方式。探究性學習過程一般可分成以下幾個環(huán)節(jié)：問題事實（證據(jù)）解釋評價發(fā)表與交流，探究性學習基本是以建構主義學習理論為指導的學習方式。2、建構主義學習理論教師是教學過程組織者、指導者，知識意義建構的幫助者、促進者，教學資源的提供者、設計者；學生是知識意義的主動建構者，是學習的主體；教材所提供的知識是學生主動建構意義的對象；媒體是創(chuàng)設學習情景、學

4、生主動學習、協(xié)作探索，完成知識意義建構的認知工具。充分發(fā)揮學生主動性、積極性和創(chuàng)新精神，最終達到使學生有效地實現(xiàn)對當前所學知識意義建構的目的。 3、何克抗教授關于現(xiàn)代信息技術與課程整合的理論 何克抗教授指出：當前深化教學改革的主要目標以建構主義理論為指導來創(chuàng)建新型教學結構，而以計算機為核心的信息技術可為新型教學結構的創(chuàng)建、為學生創(chuàng)新能力和信息能力的培養(yǎng)營造最理想的教學環(huán)境。 （l）多媒體計算機的交互性有利于激發(fā)學生的學習興趣和認知主體作用的發(fā)揮。 （2）多媒體計算機提供外部刺激的多樣性有利于知識的獲取與保持。 （3）多媒體系統(tǒng)的超文本特性可實現(xiàn)對教學信息最有效的組織與管理。 （4）計算機網(wǎng)絡特

5、性有利于實現(xiàn)培養(yǎng)合作精神并促進高級認知能力發(fā)展的協(xié)作式學習。（5）超文本特性與網(wǎng)絡特性的結合有利于實現(xiàn)培養(yǎng)創(chuàng)新精神和促進信息能力發(fā)展的探究式學習。三、現(xiàn)代信息技術環(huán)境下物理探究性學習的教學模式 l組建物理資源庫（l）硬件。?！艾F(xiàn)代教育技術中心”為探究性學習提供：一間演播式多媒體教室（配有高配置電腦、投影儀、錄像機、高性能DVD機、無線話筒、電子教鞭等）一間交互式多媒體計算機機房（配有服務器、教師機、學生機的局域網(wǎng)，TOP2000交互教學系統(tǒng)）；配有Inter 510交換機、浪潮服務器、方正客戶機、千兆主干100M到桌面等的校園網(wǎng)。另外學校還為探究性學習提供兩間物理實驗室及所需的儀器。（2）軟件

6、。構建新一代高中物理教學軟件系統(tǒng)主題知識庫（或網(wǎng)站），即圍繞學習主題把豐富的知識資源組織起來，它可由以下幾部分組成：高中物理教學素材積件庫，高中物理教學課件庫；高中物理教學策略庫；高中物理教學資料庫；工具軟件庫（方正奧思、Authorware、Flash 、Microsoft Powerpint、Microsoft Frontpage 等工具軟件與幾何圖板、物理實驗室等實驗工具軟件）。（3）潛件。教師以自學為主，采取專題培訓、講座、討論和外出參加培訓等多種方式，學習現(xiàn)代教育理論特別是建構主義理論，更新教學觀念和思想，掌握教育實驗研究方法；學習現(xiàn)代信息技術，掌握多媒體與網(wǎng)絡教學方法和多媒體與網(wǎng)絡

7、教學軟件開發(fā)方法。學生由物理和計算機教師共同進行培訓，計算機教師負責培訓學生電腦基本操作、輸入法、多媒體演示文稿的制作、網(wǎng)頁的制作，物理教師負責培訓學生幾何畫板、物理實驗室等物理實驗工具軟件的使用。 2、信息技術成為學生探究性學習的認知工具 （1） 應用信息技術，啟發(fā)學生提出問題提出問題是探究性學習中的首要環(huán)節(jié)，對于誘發(fā)學生探究動機、引導學生進入主動探究狀態(tài)具有重要作用。平時教師應有意識地指導學生通過主題知識庫以及互聯(lián)網(wǎng)了解有關物理的“科學、技術、社會”問題，應用網(wǎng)絡技術從中發(fā)現(xiàn)與課堂學習有關的內容進行探究。如學生在我們組建的“物理性污染” 主題知識網(wǎng)站上看到有關電磁污染的資料時，會在學習電磁

8、場、電磁波、無線電波的發(fā)射和接上收等物理課上提出有關問題，尤其會對電磁污染的來源、危害、防治原理、手機與輻射等問題產(chǎn)生探究的欲望。另外，教師可利用信息技術，創(chuàng)設直觀、生動、富有啟發(fā)性的問題情境，喚起學生發(fā)現(xiàn)問題的欲望和解決問題的熱情。如在平拋物體的運動的教學中，教師先給學生播放作水平勻速飛行的飛機空投炸彈的錄象片段，生動的畫面、真實的場景使學生提出了許多問題：炸彈運動的軌跡是怎樣的？炸彈在空中為什么排在一直線上？地上的彈坑是如何分布的？（2） 應用信息技術，收集證據(jù)在提出問題基礎上，學生根據(jù)已有的知識和經(jīng)驗作出假說和猜想，然后要制定出較詳細的探究計劃，計劃中應明確所要收集的事實（證據(jù)）以及收集

9、事實的方法。在收集事實的過程中，除了物理實驗外，信息技術可以幫助學生更方便、快捷、高質量地完成某些探究任務。學生可從主題知識庫以及互聯(lián)網(wǎng)中查找、評價、收集有關信息。例如，研究“占星術與天文學”、“噪聲污染”、“太陽能的利用”等STS類課題時，學生從網(wǎng)站上搜集物理學史、生活中的物理知識、最新的物理科學研究進展等資料，以幫助學生分析和研究某些問題。學生還可以通過網(wǎng)上調查來獲得廣大網(wǎng)民對物理性污染、能源等認識情況的事實。學生可利用物理實驗工具軟件進行模擬實驗研究。例如，應用仿真物理實驗室等軟件可以讓學生在計算機上研究“牛頓擺”、“帶電粒子在電場中的偏轉”、“人造地球衛(wèi)星”等問題。某些學校實驗條件無法

10、完成的實驗，學生可以通過計算機模擬的實驗，收集實驗數(shù)據(jù)，例如通過模擬的“粒子散射”實驗，可觀察到粒子通過金箔后的偏轉情況，這使學生有可能像科學家那樣進行科學研究，從而使學生獲得進行科學探究活動的經(jīng)驗。（3） 應用信息技術，作出解釋學生可應用信息技術（例如Microsoft Excel）對所收集的證據(jù)進行篩選、歸類、統(tǒng)計和列表分析等綜合處理，并運用已有的知識得出符合證據(jù)的結論，對問題作出科學的解釋。Microsoft Excel是由微軟公司開發(fā)的Windows應用軟件，該軟件具有電子表格、商用圖表、數(shù)據(jù)庫、簡報及宏功能。對于實驗數(shù)據(jù)的處理主要應用了它的數(shù)據(jù)處理能力和強大的圖表功能。例如，利用電子

11、表格的數(shù)據(jù)處理技術及繪制圖表功能可方便地解決“加速度與力的關系、加速度與質量的關系”、“單擺振動周期與擺長的關系”、“閉合電路的路端電壓與電流的關系”等問題。（4） 應用信息技術，發(fā)表與交流在檢查和思考探究計劃的嚴密性，收集證據(jù)的周密性，以及解釋的科學性，并對結論的可靠性作出的評價后，學生可應用信息技術進行發(fā)表與交流。學生可利用Microsoft Word 撰寫論文或調查報告，利用Microsoft Powerpint制作多媒體演示文稿，同時在課內外進行展示，與班級的其他人共享。并且可利用Microsoft Frontpage制作網(wǎng)頁，制作完網(wǎng)頁后，學生就可以上傳他們的網(wǎng)頁。利用網(wǎng)絡技術的BB

12、S和電子郵件開展合作學習，實現(xiàn)網(wǎng)上交流，與其他師生就感興趣的探究問題做更深入、廣泛的交流。四、結論我們在高一年級的部分班級進行了現(xiàn)代信息技術環(huán)境下物理探究性學習的教學實踐，教學內容是物理課本（人教社的試驗修訂本·必修）第一冊的第三章至第六章。針對教學內容根據(jù)學生的需求，確立了學生學習的主題并組建了主題知識網(wǎng)站，（我們組建了以下主題知識庫：“牛頓與動力學”、“幾何畫板與物理圖景”、“球類活動中的科學與技術”、“萬有引力與天體運動”）；制定了單元教學計劃，提倡應用現(xiàn)代信息技術進行"獨立探究"和"合作研究"式的學習，鼓勵學生發(fā)現(xiàn)"較復雜、較

13、深層的問題"，鼓勵學生經(jīng)常進行"自我評鑒"，實現(xiàn)"自我反饋調節(jié)。通過教學實踐，我們發(fā)現(xiàn)：信息技術全面引入物理教學過程，使之成為學生學習、教師教學、師生互動的重要工具和手段，它促進了物理教學過程的根本性變革。1、學生的學習方式由接受變?yōu)樘骄俊Ｔ诂F(xiàn)代信息技術環(huán)境下，學生有更大的空間和時間可以自主地選擇適合自己的學習內容，并可通過上網(wǎng)查詢、模擬實驗、交流研討等手段解決某些物理問題。信息技術成為學生自主探究學習的重要工具和手段。2、教師教學方式由講授變?yōu)檩o助，變成促進學生探究性學習的組織者、協(xié)助者。3、實現(xiàn)師生互動方式的多元化和個別化。信息技術使建構主義理想中的

14、個別學習、合作學習成為現(xiàn)實，使每個師生都能平等交流、和諧共處。4、提高了教學效率。應用信息技術，教師為學生提供了更為廣闊的學習空間，每一個學生都能參與教學活動，豐富的多媒體學習資源促進了學生對學習內容的理解、掌握和探究能力的培養(yǎng)。5、促進了學生認知結構的形成與發(fā)展，作為學習的重要知識資源之一的主題知識網(wǎng)站，它反映了教師頭腦里組織知識而形成的某種結構。這種一個又一個具有結構性的網(wǎng)站、它們自身的組織特性，即非線性結構，幫助學生圍繞主題建立一個又一個相互關聯(lián)的概念框架。優(yōu)化了學生的認知結構，幫助學生掌握最基礎、最具有發(fā)展性的知識，為終身學習打下基礎。6、發(fā)展了學生的信息素養(yǎng)在物理探究性學習中，計算機象筆、紙一樣成了學生學習的工具。學生不僅學會了文字、數(shù)據(jù)處理，動畫、演示文稿的制作、網(wǎng)頁設計等信息技術，更重要的是他