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现代信息技术与物理课程整合研究
作者：张彩霞 刘 升
信息技术与物理课程的整合，是指将信息技术融入到物理课程的有机整体中，成为物理课程的有机组成部分，经过整理、组合，相互融合，达到整体优化，以高效达成物理教学目标，这种整合具有以下两方面的含义：整合的主体是课程，以实现课程目标为最根本的出发点，以改善学习者的学习为目的。整合要让信息技术服务于物理教学，既应用于教师的教，又适用于学生的学，让学生充分接触、使用信息技术，以信息技术促进学生学习的改善；整合是有机的融合。信息技术既是物理教学内容的有机组成部分，又发挥着教学环境的作用。通过创设数字化的学习环境，让学生主动地参与学习，最大限度地接触信息技术，并使信息技术逐步成为学习者强大的认知工具。由此可见，信息技术与物理课程的整合要求将信息技术非常自然地应用到物理教学过程中，优化各种教学资源、各个教学要素，促进教学方式的根本变革，有效地应用信息技术的优势来更好地达到物理学习的目标，从而达到培养学生创新精神与实践能力的目的。
二、现代信息技术与物理课程教学整合的现实意义
通过将信息技术与物理课程教学的有机整合，将对物理教学的各个方面产生积极的影响和巨大的促进作用。
1、使教学内容从封闭走向开放。信息技术为实现新的课程目标提供了非常自然的工具，它与课程的整合将是课程内容革新的一个有利促进因素，能有效克服传统物理教学内容缺乏鲜活时代气息、脱离现实生活的弊端。随着信息技术的发展，学生可以很容易获得丰富的、多样化的教育资源。教师应结合教学实践，因势利导地帮助和指导学生了解从何处获取以及如何有效地利用与课程相关的资源。这样，教学内容更具时代气息、更贴近生活和现代科技，纳米技术、非线性科学、全息图片、光手术刀等新科技随时可能进入学生的视野；同时，这也迫使教师拓展知识面，以更好地选择教学内容、设计教学过程。在这一全新的教学环境中，知识内容呈现开放性，不惟“纲”、不惟“本”，不以教师、课堂、书本为中心，学生能选择不同的内容来构建自己的知识结构，以形成个体独特的知识体系。
2、意味着学生学习方式的变革。建构在网络环境下学生自主学习的方式，是信息技术与课程整合所追求的目标。实现信息技术与课程的整合，意味着信息技术不再仅仅是一种技术手段，而是一种学习方式的根本变革。信息技术在学生自主学习、主动探究、合作交流等方面有明显的优势，学习者将从传统的接受式转变为主动学习，形成一种将书本知识与社会信息相结合、教师传授与自我探索相结合的观念和模式。
3、构建了自主探究学习的技术环境。学生将越来越多地参与到探究性课题的研究，进而意识到他们自己所学知识与科学发展、社会生活的关联。在探索过程中，他们不是机械地记忆信息，而是根据某项“任务”，自主搜寻、检索、分析、组合与探究课题有关的资讯，从而达到培养获取信息、处理信息的能力和基本的科学素养的目的。信息技术为学生在学科教学中的探究学习提供了技术工具和环境氛围。
4、物理教学资源产生变化。信息技术的飞速发展，网络资源的丰富性和共享性，都冲击着传统的课程资源观。课程资源的物化载体不单是教学用书、参考资料等纸质印刷品，学习者可以直接从信息化环境和数字资源中获取知识；课程资源的生命载体也不单是教师，学习者可以通过信息技术从学习化社区、其他学习者、在线专家等方面获取课程内容，达到最终的学习目标。网络资源的突出优势在于知识更新速度快、能够突破教育环境的时空限制，用各种相关资源来丰富封闭的、孤立的课堂教学，极大扩充教学知识量。“整合”要求教师对课程教学内容进行信息化处理后成为学习者的学习资源，并提供给学习者共享。一种有效的策略是依照学科教学任务，组织人力收集与之相关的知识信息，尤其是最新科学发现、最新科技成果方面的信息，形成本校知识资源库。其中应包含许多不同情境的应用实例和有关的信息资料，以方便学习者依据自己的兴趣、爱好，去主动发现、主动探索，比如：演示型或交互型教学软件、知识素材、学法指导、疑难解答、生活物理等等。若教学资源库不能满足要求，则可通过适当链接进入Internet网，以寻求更多的资源或信息。但应当承认资源仍是目前整合的瓶颈，真正从学习规律的角度去设计的数字化教学资源依然很匮乏，大量的冗余信息、过载信息成为人们快速获取所需信息资源的障碍。
三、基于现代信息技术与物理课程教学整合的教学模式
教学模式是建立在一定的教学理论和教学经验基础上的，为设计、组织、实施、评估、优化教学而采用的基本教学结构的简化形式。形象地说，教学模式就是架设在教学理论与教学实践之间的一座桥梁，它使教学理论具体化，教学活动方式概括化。合理地选择教学模式，可以使教学过程的各种要素及其关系更协调与优化，从而获得最优化的效果。在现代信息技术环境下的物理教学模式，大体上可以分为以下几类：
1、实验——模拟——强化教学模式。物理学是以实验为基础的科学。新课教学中很多情况下是通过实验总结出物理规律，但由于教师做演示实验时，学生的观察具有滞后性和被动性，并且实验现象很快消失或者可视性较差，不清晰，容易造成大量学生的观察困难。在这一教学模式中，先用实物进行演示，再利用计算机模拟实验现象的物理过程，然后再进行抽象概括，形成概念规律。这样就能充分利用计算机的模拟克服上述不足。这种模式的基本流程是：导入新课一演示实验一模拟实验一抽象概括一结论一应用举例。以此基本流程为基础可以有多种变式，如条件允许可以把演示实验改为学生分组实验，这样可以把课堂变成以学生自主探索为主的探索课，更有利于突出学生的主体作用。在这种教学模式中，教师依次承担确定教学目标，选择教学内容，描述物理现象，引导学生在现象中发现规律，提出问题，导出概念、原理、公式，验证导出的结果，促进学生知识迁移等工作。通过师生直接的互动和教师利用信息技术媒体，对物理现象的模拟演示、反复再现、排除干扰项再现、展示实际应用等手段，引导学生依次完成对物理现象的感知、想象、联想、注意现象间的相关变化，建立现象与概念、定律的联系，表达意见，对物理现象的再观察、比较、领悟，直至完成深化理解、知识迁移。
2、文化——合作教学模式。物理学是人类文化的一部分，它包含相当丰富的物理学史，有独特的科学思想和科学方法，与社会的各个方面相互联系、相互影响，与其他学科如数学、天文学、化学和文学等学科有着密切的联系。因此，物理学具有人文主义倾向。信息技术特别是网络技术与物理教学整合的文化——合作模式，它的特征是文化中心，历史地学、合作地学。在这个整合模式中，教学内容主要是学科发现的过程、定理推理的步骤、概念形成的背景、定律对人类社会的影响等课程内容，内容传播的特点是从历史和哲学的角度进行阐释。这就需要大量的历史资料和相关学术资料作为基础。信息网络技术为这个基础的形成提供了有效途径，WEB技术能多渠道的提供某一物理概念的形成、发展、研究动机和探究方法等资料，以及这个物理概念对人们的影响、社会的接受情况和产生的社会变革情况，从人文方面为学生构建某一物理概念适宜的学习情景。这样学生就能在详实资料组成的学习情景中，了解主要定理和重要概念的演变，理解判定科学思想正误的标准，从而掌握知识，形成科学观和培养科学精神。如果说传统物理教学中重逻辑性探索，体现了科学主义精神，那么信息网络技术与物理教学整合的文化——合作模式则是重历史性的探讨，体现人文主义精神。在这种教学模式中，学生首先依据学习目标和内容进行自由组合，建立多个学习小组。接着小组成员分工，对于学习目标所涉及的知识分别以不同的渠道和路径在因特网上查找有价值的材料。第二步，小组成员整理获得的资料，按时间排序，跟随历史演变的过程，发现问题，进行推理，形成概念。第三步，小组举行讨论，成员经过理性分析后发表自己的意见，对概念和定理的探索方法形成共识。第四步，小组成员分别去理解和运用操练这些概念、定理和公式，逐步掌握，深化理解。第五步，小组根据查找的资料，分析这些概念、定理和公式出现后对社会发展的影响及解决实际问题时的作用，依据小组成员的不同观点分成两派进行辩论，通过辩论进一步理解这些知识的应用价值和应用方式。
实施信息技术与物理课程的有机整合，可以利用网络系统优化课堂教学，学生可以随时对学习内容进行复习，使学习的知识更加巩固，同时网站中的虚拟实验室为学生提供了随时进行虚拟实验的条件，使学生的实验技能和实验能力得到进一步的提高和巩固，使学生在学习物理知识的同时又学习了计算机技能，从而提高了学生的综合素质。