信息技术与物理实验教学整合探讨，本文主要内容关键词为：信息技术论文,实验教学论文,物理论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
2001年7月教育部颁发了《基础教育课程改革纲要（试行）》，该纲要明确指出：“大力推进信息技术在教学过程中的普遍应用，促进信息技术与学科课程的整合，逐步实现教学内容的呈现方式，学生的学习式，教师的教学方式和师生互动方式的变革，充分发挥信息技术的优势，为学生的学习和发展提供丰富多彩的教育环境和有力的学习工具。”本文将探讨如何按“课改”的要求，搞好信息技术与实验教学的整合。
1.信息技术与物理实验教学整合，包含着两个不同层面的内容，它既包含了信息技术与物理实验的整合，又包含了信息技术与实验教学的整合。首先谈谈信息技术与物理实验的整合。
按“课改”的要求制定的《物理课程标准》（以下简称《标准》）强调：“实验是物理课程改革的重要环节，是落实物理课程目标，全面提高学生科学素养的重要途径，也是物理课程改革的重要资源。”“观察现象、进行演示和学生实验，能够使学生对物理事实获得具体、明确的认识，这是理解概念和规律的必要的基础。观察和实验对培养学生的观察和实验能力，培养实事求是的科学态度，引起学习兴趣，具有不可替代的作用，因此要大力加强演示和学生实验。”“《标准》的很多教学内容要求通过科学探究活动来学习，因此应该逐步做到大部分物理课在实验室中进行。实验室应该不断增加和更新仪器设备，为学生的科学探究活动创造可靠的物质条件。”
由此可见，按“课改”的要求，实验仍然是物理课程改革的重要环节，是落实物理课程目标，加强学生自主学习、探究学习，全面提高学生科学素养的重要途径，也是物理课程改革的重要资源，在物理课程改革中占有十分重要的地位。
但是，传统的物理实验在现象显示、数据读取与处理、实验条件、结果分析、相关生活与社会背景的提供等方面受到各种制约，存在诸多缺陷，大大地影响了实验的效果。随着信息技术优势的不断凸现，将信息技术的优势移植到物理实验中，实现信息技术与物理实验的整合，利用信息技术的优势弥补物理实验的缺陷，就成了提高物理实验效果的有效途径。在物理实验教学中，信息技术在物理实验中的作用可以概括为以下几个方面：
1.1 提供与实验相关的生活与社会背景。例如，结合浮力的实验，播放氢气球、热气球的充气与上升，死海中游泳，轮船、潜艇、飞艇、航空母舰的录像；针对温度影响蒸发快慢的实验，播放热风干手机的录像；针对磁极的相互作用实验，播放磁悬浮列车的录像；针对液体能够传播声音的实验，播放水上芭蕾运动员表演的录像；针对回声现象，播放面对大山壁喊叫、天坛公园回音壁、测海底探度的录像；针对惯性现象，播放汽车飞越断桥、汽车相撞的录像；针对增大摩擦力的实验，播放生产中张紧皮轮的操作、汽车刹车片、滚珠轴承构造与运转的录像……这些信息技术的运用，均能对物理实验起很好的辅助作用。
1.2 用快录慢放、慢录快放或显微摄像等方法削弱时间和空间对观察的限制，将进行很快或缓慢的实验过程，或在很小、很大的空间范围内发生的过程显示出来，强化实验的观察主体。例如，弹簧秤与温度计的刻度尺、电流表和电压表的表盘由于空间尺度小，很难被全体学生观察清楚。运用了视频展示台，将观察主体在银幕上形成放大的图像，就能使学生方便地观察到实验现象的重要细节，增强实验的效果。
1.3 针对实验的目的、原理、器材特点、器材组合、实验操作、现象观察、数据读取、数据分析处理、得出结论等各个阶段加以说明、指点，从而加深对实验重点、难点的认识与理解。例如：当物体浸没在水中，如果F[，浮]＞G，则物体上浮，若物体开始露出水面，则F[，浮]减小；随着物体露出水面的体积增大，F[，浮]减小，直到F[，浮]=G，物体就飘浮在水面上了。这是一个动态的变化过程，十分抽象，对于学生学习来说，既重要，又难于理解。教师通过多媒体画面，就能很好地突破了这一难点，使学生认识现象的本质。
1.4 将不准做、不便做、不能做的实验，制成录像带，用播放录像的方法，使学生对这些实验有所了解。例如，讲到大气压的测定时，必然涉及到托里拆利实验。但是，托里拆利实验涉及到水银，水银蒸气有毒，不利学生健康，所以规定不准在课堂上做托里拆利实验。为了解决这一问题，教师可以先单独做托里拆利实验，并将实验过程录制下来。上课时，教师再播放录像，使学生对实验有大致的了解，弥补实验缺失而带来的某些影响。
在教师实验教学中运用信息技术也应注意几个问题：
①实验是物理教学的基础，是让学生接触“科学现实”的最佳方式，在多媒体辅助物理实验教学中，不能用画面或实验的录像代替实验本身。例如：瓶口上竖立绣花绷，绣花绷上再竖立一笔帽，弹飞绣花绷，笔帽落入瓶中；水随注射器的活塞上升，在针筒上打一个孔，筒内的水会降落至与外面的水面相平……这些实验都可以做，而且也应该做给学生看看，不应该用播放实验的录像来代替实验。
②提倡设计制作智能化软件，生动地显示实验条件或参数的变化对实验结果的影响，使学生能更好地理解实验。例如，说明凸透镜成像特点的智能化软件，就能随着鼠标将物体从远至近地拖向透镜，即时显示出像的大小、正倒、虚实的变化，帮助学生掌握凸透镜成像实验的规律。
③计算机多媒体画面十分生动形象，但用来辅助物理实验教学不能搞花架子，不能喧宾夺主，更不要出现科学性错误。例如，有些教学在讲授浮力一课，播放了小猪过河的故事录像；讲授平面镜一课，播放了猴子捞月亮的故事录像，尽管画面生动，但是出现了一些科学性错误，这是应该引起重视的。
2.传统的物理实验教学存在诸多弊端，与“课改”的要求存在较大的差距，很有必要将信息技术与物理实验教学整合，运用信息技术的优势，对传统的物理实验教学进行“改造”，提高物理实验教学的质量和效益。
长期以来，物理实验教学中存在着较为严重的学科本位、教师中心主义倾向。学生实验基本上是按照教科书的设计，让学生根据“菜单”，依样画葫芦地进行验证性实验；演示实验基本上是教师做实验，学生看实验，教学中教师是主宰，是权威，学生只能被动地、接受性地学习。
新的“课改”强调了开放的理念，要求打破原来的把教科书当“圣旨”，按教科书的内容照本宣科的教学方式。提倡“用教科书教”，而不是“教教科书”，要求教师关注学生的实际水平，关注学生的学习兴趣，关注学生的个性差异；要求通过师生互动使教学过程成为师生共同发展的过程。在物理实验教学中，要求学生以实验室的活动为手段，通过探究，自己去设计实验，选择仪器，收集实验数据，归纳并总结规律；要求改变过去的学生实验只限于教科书规定的几个有限的实验，而要根据探究活动的需要，让学生尽可能多地在实验室活动；要求实验室为学生进行科学探究创设条件，让学生随时熟悉并接触各种仪器和设备，以便选择适当的仪器和器材进行科学探究。这些新的要求，依托于传统的实验教学方式是很难完成的，必须借助信息技术的优势才能实现。
信息技术极大地丰富了物理实验教学内容的呈现方式。运用信息技术，如计算机仿真技术、实时测量技术等，采用图、文、声并茂的三维方式，呈现物理实验的变化过程，显示在实验中由于空间和时间的制约而很难观察到的实验现象，实时地收集实验数据并及时地进行分析处理，这既能在很大程度上满足学生的视听感官需求，激发学生的学习兴趣；还能引导学生的思维向深层发展，进而把握实验现象的本质。
在实验教学中，运用信息技术中的多媒体、网络的交互功能，可以为学生创设个性化的学习环境，为师生选择及师生互动提供一个便利的可操作平台。信息技术使物理实验教学，不再仅仅依附于教师、书本和生活经验，不再必须固定在一个班级，不再要求每个人按同一步骤学习同一内容，不再遵循于同一价值标准，使物理教学过程从根本上成为一种选择过程。信息技术中用到的电脑、网络，以及其他多媒体设备成为教学的中介，从根本上保证了学生学习方式，成为自主、探究、合作的学习，有效地促进了学生的发展和教师素质的提高。
信息技术与物理实验教学整合，也要求教师的教学方式发生根本性的改变：首先，教师应把握信息技术交互性的特点，在实验教学中加强师生之间的双向交流，让师生之间的交流突破空间与时间的限制，加强对学生的针对性的个别指导。其次，把握信息技术开放性的特点，加强物理实验教学与社会、生活、科学技术之间的联系，使学生的视野更开阔。第三，把握信息技术实时性的特点，使物理实验教学的内容、方法和手段紧跟教学的节奏，紧跟时代的步伐。第四，把握信息技术共享性的特点，在物理实验教学中充分利用各类教学资源，有效地提升教师在实验教学中的教学能力。
“为了每个学生的发展”这是“课改”的核心理念。为了实现这一理念，在物理实验教学中必须建立新型的师生关系：教师是教学的组织者、引导者。教师应着力于促进学生的成长和发展，充分考虑发挥学生的主动性、创造性，确保学生在教学中的主体地位。在教学中，教师既是教育者，又是学习者、研究者，在学生自主、探究、合作、实践、创新的学习过程中，师生可以互相交流、讨论、评价，实现真正意义上的“师生互动”。而信息技术以其交互性和超文本链接的能力，为在物理实验教学中的“师生互动”提供了可靠的保证。在物理实验教学中，我们应当充分利用信息技术的优势，建立“师生互动”的新型的师生关系。