現(xiàn)代信息技術(shù)環(huán)境下中學(xué)物理探究教學(xué)的實(shí)踐與思考

1、現(xiàn)代信息技術(shù)環(huán)境下中學(xué)物理探究教學(xué)的實(shí)踐與思考江蘇省前黃高級(jí)中學(xué) 周國(guó)建一、問(wèn)題的提出 近些年來(lái)，隨著我國(guó)中小學(xué)科學(xué)教育改革的深入，探究教學(xué)受到了前所未有的重視。今年國(guó)家教育部頒布的全日制義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)稿）不僅將探究作為一種學(xué)習(xí)方式，而且將科學(xué)探究作為課程的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)。與此同時(shí)，國(guó)家基礎(chǔ)教育課程改革綱要（試行）中明確指出：“大力推進(jìn)信息技術(shù)在教學(xué)過(guò)程中的普遍應(yīng)用，促進(jìn)信息技術(shù)與學(xué)科課程的整合，逐步實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)方式、學(xué)生的學(xué)習(xí)方式、教師的教學(xué)方式和師生的互動(dòng)方式的變革，充分發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，為學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展提供豐富多彩的教育環(huán)境和有力的學(xué)習(xí)工具?！焙茱@然，現(xiàn)代信息技術(shù)對(duì)中學(xué)物

2、理教學(xué)改革具在重要意義，特別是對(duì)促進(jìn)學(xué)生探究性學(xué)習(xí)具有重要作用。因此我們必需對(duì)現(xiàn)代信息技術(shù)環(huán)境下，中學(xué)物理教學(xué)如何促進(jìn)學(xué)生探究性學(xué)習(xí)作必要的探討。二、理論思考1、探究性學(xué)習(xí)1957年，著名教育心理學(xué)家布魯納倡導(dǎo)“發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)”（Discovery Learning），教育家施瓦布則提出了“探究性學(xué)習(xí)”（Inquiry Learning）。這些思想和教學(xué)方法對(duì)美國(guó)后來(lái)的科學(xué)教育產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，并逐漸形成世界性的教育改革浪潮。1996年美國(guó)國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)對(duì)探究給出了一個(gè)操作性定義：“探究是一種多側(cè)面的活動(dòng)：需要做觀察；需要提出問(wèn)題；需要查閱書(shū)刊和其他信息資源；需要設(shè)計(jì)調(diào)研方案；需要運(yùn)用各種手段來(lái)搜

3、集、分析和解讀數(shù)據(jù)；需要提出答案、解釋和預(yù)測(cè)；需要對(duì)所作的解釋加以檢驗(yàn)；需要把自己的看法和意思傳達(dá)給別人”。我們認(rèn)為探究性學(xué)習(xí)可以定義為：學(xué)生在學(xué)科領(lǐng)域或現(xiàn)實(shí)生活的情境中，通過(guò)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、調(diào)查研究、動(dòng)手操作、表達(dá)與交流等探究性活動(dòng)，獲得知識(shí)、技能和態(tài)度的學(xué)習(xí)方式。探究性學(xué)習(xí)過(guò)程一般可分成以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：?jiǎn)栴}事實(shí)（證據(jù)）解釋評(píng)價(jià)發(fā)表與交流，探究性學(xué)習(xí)基本是以建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論為指導(dǎo)的學(xué)習(xí)方式。2、建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論教師是教學(xué)過(guò)程組織者、指導(dǎo)者，知識(shí)意義建構(gòu)的幫助者、促進(jìn)者，教學(xué)資源的提供者、設(shè)計(jì)者；學(xué)生是知識(shí)意義的主動(dòng)建構(gòu)者，是學(xué)習(xí)的主體；教材所提供的知識(shí)是學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)意義的對(duì)象；媒體是創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情景、學(xué)

4、生主動(dòng)學(xué)習(xí)、協(xié)作探索，完成知識(shí)意義建構(gòu)的認(rèn)知工具。充分發(fā)揮學(xué)生主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)新精神，最終達(dá)到使學(xué)生有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)前所學(xué)知識(shí)意義建構(gòu)的目的。 3、何克抗教授關(guān)于現(xiàn)代信息技術(shù)與課程整合的理論 何克抗教授指出：當(dāng)前深化教學(xué)改革的主要目標(biāo)以建構(gòu)主義理論為指導(dǎo)來(lái)創(chuàng)建新型教學(xué)結(jié)構(gòu)，而以計(jì)算機(jī)為核心的信息技術(shù)可為新型教學(xué)結(jié)構(gòu)的創(chuàng)建、為學(xué)生創(chuàng)新能力和信息能力的培養(yǎng)營(yíng)造最理想的教學(xué)環(huán)境。 （l）多媒體計(jì)算機(jī)的交互性有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和認(rèn)知主體作用的發(fā)揮。 （2）多媒體計(jì)算機(jī)提供外部刺激的多樣性有利于知識(shí)的獲取與保持。 （3）多媒體系統(tǒng)的超文本特性可實(shí)現(xiàn)對(duì)教學(xué)信息最有效的組織與管理。 （4）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)特

5、性有利于實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)合作精神并促進(jìn)高級(jí)認(rèn)知能力發(fā)展的協(xié)作式學(xué)習(xí)。（5）超文本特性與網(wǎng)絡(luò)特性的結(jié)合有利于實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)創(chuàng)新精神和促進(jìn)信息能力發(fā)展的探究式學(xué)習(xí)。三、現(xiàn)代信息技術(shù)環(huán)境下物理探究性學(xué)習(xí)的教學(xué)模式 l組建物理資源庫(kù)（l）硬件。?！艾F(xiàn)代教育技術(shù)中心”為探究性學(xué)習(xí)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(jī)、高性能DVD機(jī)、無(wú)線話筒、電子教鞭等）一間交互式多媒體計(jì)算機(jī)機(jī)房（配有服務(wù)器、教師機(jī)、學(xué)生機(jī)的局域網(wǎng)，TOP2000交互教學(xué)系統(tǒng)）；配有Inter 510交換機(jī)、浪潮服務(wù)器、方正客戶機(jī)、千兆主干100M到桌面等的校園網(wǎng)。另外學(xué)校還為探究性學(xué)習(xí)提供兩間物理實(shí)驗(yàn)室及所需的儀器。（2）軟件

6、。構(gòu)建新一代高中物理教學(xué)軟件系統(tǒng)主題知識(shí)庫(kù)（或網(wǎng)站），即圍繞學(xué)習(xí)主題把豐富的知識(shí)資源組織起來(lái)，它可由以下幾部分組成：高中物理教學(xué)素材積件庫(kù)，高中物理教學(xué)課件庫(kù)；高中物理教學(xué)策略庫(kù)；高中物理教學(xué)資料庫(kù)；工具軟件庫(kù)（方正奧思、Authorware、Flash 、Microsoft Powerpint、Microsoft Frontpage 等工具軟件與幾何圖板、物理實(shí)驗(yàn)室等實(shí)驗(yàn)工具軟件）。（3）潛件。教師以自學(xué)為主，采取專題培訓(xùn)、講座、討論和外出參加培訓(xùn)等多種方式，學(xué)習(xí)現(xiàn)代教育理論特別是建構(gòu)主義理論，更新教學(xué)觀念和思想，掌握教育實(shí)驗(yàn)研究方法；學(xué)習(xí)現(xiàn)代信息技術(shù)，掌握多媒體與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)方法和多媒體與網(wǎng)絡(luò)

7、教學(xué)軟件開(kāi)發(fā)方法。學(xué)生由物理和計(jì)算機(jī)教師共同進(jìn)行培訓(xùn)，計(jì)算機(jī)教師負(fù)責(zé)培訓(xùn)學(xué)生電腦基本操作、輸入法、多媒體演示文稿的制作、網(wǎng)頁(yè)的制作，物理教師負(fù)責(zé)培訓(xùn)學(xué)生幾何畫(huà)板、物理實(shí)驗(yàn)室等物理實(shí)驗(yàn)工具軟件的使用。 2、信息技術(shù)成為學(xué)生探究性學(xué)習(xí)的認(rèn)知工具 （1） 應(yīng)用信息技術(shù)，啟發(fā)學(xué)生提出問(wèn)題提出問(wèn)題是探究性學(xué)習(xí)中的首要環(huán)節(jié)，對(duì)于誘發(fā)學(xué)生探究動(dòng)機(jī)、引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入主動(dòng)探究狀態(tài)具有重要作用。平時(shí)教師應(yīng)有意識(shí)地指導(dǎo)學(xué)生通過(guò)主題知識(shí)庫(kù)以及互聯(lián)網(wǎng)了解有關(guān)物理的“科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)”問(wèn)題，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)從中發(fā)現(xiàn)與課堂學(xué)習(xí)有關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行探究。如學(xué)生在我們組建的“物理性污染” 主題知識(shí)網(wǎng)站上看到有關(guān)電磁污染的資料時(shí)，會(huì)在學(xué)習(xí)電磁

8、場(chǎng)、電磁波、無(wú)線電波的發(fā)射和接上收等物理課上提出有關(guān)問(wèn)題，尤其會(huì)對(duì)電磁污染的來(lái)源、危害、防治原理、手機(jī)與輻射等問(wèn)題產(chǎn)生探究的欲望。另外，教師可利用信息技術(shù)，創(chuàng)設(shè)直觀、生動(dòng)、富有啟發(fā)性的問(wèn)題情境，喚起學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的欲望和解決問(wèn)題的熱情。如在平拋物體的運(yùn)動(dòng)的教學(xué)中，教師先給學(xué)生播放作水平勻速飛行的飛機(jī)空投炸彈的錄象片段，生動(dòng)的畫(huà)面、真實(shí)的場(chǎng)景使學(xué)生提出了許多問(wèn)題：炸彈運(yùn)動(dòng)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(yīng)用信息技術(shù)，收集證據(jù)在提出問(wèn)題基礎(chǔ)上，學(xué)生根據(jù)已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)作出假說(shuō)和猜想，然后要制定出較詳細(xì)的探究計(jì)劃，計(jì)劃中應(yīng)明確所要收集的事實(shí)（證據(jù)）以及收集

9、事實(shí)的方法。在收集事實(shí)的過(guò)程中，除了物理實(shí)驗(yàn)外，信息技術(shù)可以幫助學(xué)生更方便、快捷、高質(zhì)量地完成某些探究任務(wù)。學(xué)生可從主題知識(shí)庫(kù)以及互聯(lián)網(wǎng)中查找、評(píng)價(jià)、收集有關(guān)信息。例如，研究“占星術(shù)與天文學(xué)”、“噪聲污染”、“太陽(yáng)能的利用”等STS類課題時(shí)，學(xué)生從網(wǎng)站上搜集物理學(xué)史、生活中的物理知識(shí)、最新的物理科學(xué)研究進(jìn)展等資料，以幫助學(xué)生分析和研究某些問(wèn)題。學(xué)生還可以通過(guò)網(wǎng)上調(diào)查來(lái)獲得廣大網(wǎng)民對(duì)物理性污染、能源等認(rèn)識(shí)情況的事實(shí)。學(xué)生可利用物理實(shí)驗(yàn)工具軟件進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)研究。例如，應(yīng)用仿真物理實(shí)驗(yàn)室等軟件可以讓學(xué)生在計(jì)算機(jī)上研究“牛頓擺”、“帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)”、“人造地球衛(wèi)星”等問(wèn)題。某些學(xué)校實(shí)驗(yàn)條件無(wú)法

10、完成的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬的實(shí)驗(yàn)，收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，例如通過(guò)模擬的“粒子散射”實(shí)驗(yàn)，可觀察到粒子通過(guò)金箔后的偏轉(zhuǎn)情況，這使學(xué)生有可能像科學(xué)家那樣進(jìn)行科學(xué)研究，從而使學(xué)生獲得進(jìn)行科學(xué)探究活動(dòng)的經(jīng)驗(yàn)。（3） 應(yīng)用信息技術(shù)，作出解釋學(xué)生可應(yīng)用信息技術(shù)（例如Microsoft Excel）對(duì)所收集的證據(jù)進(jìn)行篩選、歸類、統(tǒng)計(jì)和列表分析等綜合處理，并運(yùn)用已有的知識(shí)得出符合證據(jù)的結(jié)論，對(duì)問(wèn)題作出科學(xué)的解釋。Microsoft Excel是由微軟公司開(kāi)發(fā)的Windows應(yīng)用軟件，該軟件具有電子表格、商用圖表、數(shù)據(jù)庫(kù)、簡(jiǎn)報(bào)及宏功能。對(duì)于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理主要應(yīng)用了它的數(shù)據(jù)處理能力和強(qiáng)大的圖表功能。例如，利用電子

11、表格的數(shù)據(jù)處理技術(shù)及繪制圖表功能可方便地解決“加速度與力的關(guān)系、加速度與質(zhì)量的關(guān)系”、“單擺振動(dòng)周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系”、“閉合電路的路端電壓與電流的關(guān)系”等問(wèn)題。（4） 應(yīng)用信息技術(shù)，發(fā)表與交流在檢查和思考探究計(jì)劃的嚴(yán)密性，收集證據(jù)的周密性，以及解釋的科學(xué)性，并對(duì)結(jié)論的可靠性作出的評(píng)價(jià)后，學(xué)生可應(yīng)用信息技術(shù)進(jìn)行發(fā)表與交流。學(xué)生可利用Microsoft Word 撰寫(xiě)論文或調(diào)查報(bào)告，利用Microsoft Powerpint制作多媒體演示文稿，同時(shí)在課內(nèi)外進(jìn)行展示，與班級(jí)的其他人共享。并且可利用Microsoft Frontpage制作網(wǎng)頁(yè)，制作完網(wǎng)頁(yè)后，學(xué)生就可以上傳他們的網(wǎng)頁(yè)。利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的BB

12、S和電子郵件開(kāi)展合作學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上交流，與其他師生就感興趣的探究問(wèn)題做更深入、廣泛的交流。四、結(jié)論我們?cè)诟咭荒昙?jí)的部分班級(jí)進(jìn)行了現(xiàn)代信息技術(shù)環(huán)境下物理探究性學(xué)習(xí)的教學(xué)實(shí)踐，教學(xué)內(nèi)容是物理課本（人教社的試驗(yàn)修訂本·必修）第一冊(cè)的第三章至第六章。針對(duì)教學(xué)內(nèi)容根據(jù)學(xué)生的需求，確立了學(xué)生學(xué)習(xí)的主題并組建了主題知識(shí)網(wǎng)站，（我們組建了以下主題知識(shí)庫(kù)：“牛頓與動(dòng)力學(xué)”、“幾何畫(huà)板與物理圖景”、“球類活動(dòng)中的科學(xué)與技術(shù)”、“萬(wàn)有引力與天體運(yùn)動(dòng)”）；制定了單元教學(xué)計(jì)劃，提倡應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)進(jìn)行"獨(dú)立探究"和"合作研究"式的學(xué)習(xí)，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)現(xiàn)"較復(fù)雜、較

13、深層的問(wèn)題"，鼓勵(lì)學(xué)生經(jīng)常進(jìn)行"自我評(píng)鑒"，實(shí)現(xiàn)"自我反饋調(diào)節(jié)。通過(guò)教學(xué)實(shí)踐，我們發(fā)現(xiàn)：信息技術(shù)全面引入物理教學(xué)過(guò)程，使之成為學(xué)生學(xué)習(xí)、教師教學(xué)、師生互動(dòng)的重要工具和手段，它促進(jìn)了物理教學(xué)過(guò)程的根本性變革。1、學(xué)生的學(xué)習(xí)方式由接受變?yōu)樘骄?。在現(xiàn)代信息技術(shù)環(huán)境下，學(xué)生有更大的空間和時(shí)間可以自主地選擇適合自己的學(xué)習(xí)內(nèi)容，并可通過(guò)上網(wǎng)查詢、模擬實(shí)驗(yàn)、交流研討等手段解決某些物理問(wèn)題。信息技術(shù)成為學(xué)生自主探究學(xué)習(xí)的重要工具和手段。2、教師教學(xué)方式由講授變?yōu)檩o助，變成促進(jìn)學(xué)生探究性學(xué)習(xí)的組織者、協(xié)助者。3、實(shí)現(xiàn)師生互動(dòng)方式的多元化和個(gè)別化。信息技術(shù)使建構(gòu)主義理想中的

14、個(gè)別學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)成為現(xiàn)實(shí)，使每個(gè)師生都能平等交流、和諧共處。4、提高了教學(xué)效率。應(yīng)用信息技術(shù)，教師為學(xué)生提供了更為廣闊的學(xué)習(xí)空間，每一個(gè)學(xué)生都能參與教學(xué)活動(dòng)，豐富的多媒體學(xué)習(xí)資源促進(jìn)了學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解、掌握和探究能力的培養(yǎng)。5、促進(jìn)了學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的形成與發(fā)展，作為學(xué)習(xí)的重要知識(shí)資源之一的主題知識(shí)網(wǎng)站，它反映了教師頭腦里組織知識(shí)而形成的某種結(jié)構(gòu)。這種一個(gè)又一個(gè)具有結(jié)構(gòu)性的網(wǎng)站、它們自身的組織特性，即非線性結(jié)構(gòu)，幫助學(xué)生圍繞主題建立一個(gè)又一個(gè)相互關(guān)聯(lián)的概念框架。優(yōu)化了學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，幫助學(xué)生掌握最基礎(chǔ)、最具有發(fā)展性的知識(shí)，為終身學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。6、發(fā)展了學(xué)生的信息素養(yǎng)在物理探究性學(xué)習(xí)中，計(jì)算機(jī)象筆、紙一樣成了學(xué)生學(xué)習(xí)的工具。學(xué)生不僅學(xué)會(huì)了文字、數(shù)據(jù)處理，動(dòng)畫(huà)、演示文稿的制作、網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)等信息技術(shù)，更重要的是他