信息技术与高中物理教学整合的理论与实践研究

信息技术与高中物理教学整合的理论与实践研究内容摘要：

对学生开展研究性学习活动。 不论是哪一种方法，教学中师生都是学习的参与者与合作者，教师与学生面对都是同样的知识载体 —— 课本 、 实验器材与物理网络教学平台。 教师是平等中的首席，是学习的参与者 、 组织者 、 引导者 、 调控者 、 合作者 、 促进者，利用情境 、 协作 、会话等要素充分发挥学生的主动性 、 积极性和创新精神，使学生成为学习的主人，让学生成为学习的主动参与者 、 合作者 、 体验者 、 提出问题者等，最终使学生有效地实现对当前所学知识以及方法的意义建构。 这种物理教学模式可以表述为“提出课题 —— 自主探索 —— 协作学习 —— 反馈讨论 —— 课题小结 —— 课堂练习 —— 课题延伸”七个环节，其流程图与教学结构图如下图一 、 图二： 附图一：网络环境下 3D 物理教学模式流程图 附图二：网络环境下 3D 物理教学模式教学结构图 人机交互 生生交互 师生交互 自助式学习 探究式学习 程序式学习 自由探索 协作学习 实验操作 网络模拟 研究性学习 课题延伸 相关网站 创设情景 提出问题 课题小结 练习巩固 反馈讨论 提问答疑 虚拟实验室 背景资料室 网络积件库 智能习题库 程序目标库 电子图书馆 相关知识网站 学生 教师 网络教学平台 实验操作平台 第三阶段： 课后反思调整阶段，这一阶段主要任务和实施方法是： 从两个方面的考虑，应用 “ 网络环境下 3D 物理教学模式 ”进行教学，课后反思与调整是必要的。 一方面， 信息技术与高中物理课程整合平台的 建构是一项复杂的系统工程，它的建设是 不可能一蹴而就 的。 在平台建立的初期，它是不完善的 、 支离破碎的，需要完善和充实的。 另一方面， 教无定法，模无定式，学生是流动的，知识是发展的，环境是不断变化的，这决定了 “ 网络环境下 3D 物理教学模式 ”应该是整个高中物理教学过程不断优化的结果，而不应该是一种固定的教学模式，它的教学方法和教学内容是灵活的，根据时间 、 对象 、 场合的不同是可以变化的；它的教学形式是灵活的，在网络环境下，学生的选择是自主的，学生是学习的主人，教师的指导是有针对性的， 指导的渠道也是多样化的；它的教学时间 不是固定的，除了固定的课堂时间之外，只要学生有兴趣，学生可以用所有的业余时间参与学习和研究。 所以，通过教学实践，集中学生参与后的反馈意见与教师自己反思的结果，及时调整充实完善平台的内容，既是教学实际的需要，也是保持网站活力与吸引力的需要。 实施“网络环境下 3D 物理教学模式”应该注意的问题 （ 1） 实施“ 网络环境下 3D 物理教学模式”进行课堂，事先对学生进行学习示范与培训指导是必要的，实践证明：经过一段时间的示范与培训指导，学生能够逐步适应并乐于接受新的学习方法； （ 2） 建议适当的加开物理连堂课，因为 “ 网络 环境下 3D 物理教学模式 ”比较有利于章节单元知识块的学习，而且，由于大量的时间交给学生，时间太短难以完成当堂的学习任务，不利于教师的组织教学和学习内容的安排。 当然，也不必担心不能完成学期的物理教学任务，其实，只要步入了“ 网络环境下 3D 物理教学模式 ”的良性循环的路子，学习效率将会高于传统的教学方法； （ 3） 要更新教学观和课堂评价观，很多人不理解把许多时间交给学生的做法，很多教师不敢把很多的时间交给学生，不敢放手让学生自主学习，其实这种担心是多余的。 想一想：有多少人是买手机以前靠别人教会了手机操作的；有多少人的电 脑操作是靠别人教会的。 我调查过很多人，几乎没有一个人是靠别人教会的，大家一致的观念是：别人教得再多再好最后都忘了，大家都是自己摸索出来的，而且没有别人教的那么复杂。 其实，道理是相通的，事实上，把“螺旋测微器” 、 “游标卡尺” 、 “多用电表”等工具和相关的课件交给学生，绝大多数学生只要很短的时间就掌握了这些工具的操作，而这些内容一直是传统教学中的难点，现在，不需要我们作太多的讲解，学生就能够理解它们的实质了，我们何乐而不为呢。 敢于放手，大胆让学生去进行尝试 、 体验，是实现 “ 网络环境下 3D 物理教学模式 ”的关键。 探索并总结出了信息技术与物理实验教学的整合模式 （ 1）传统 实验教学弊端 ：众所周知，物理实验教学在整个物理教学中占有很重要的地位，但传统实验教学存在一些 弊端 ，主要表现在：第一、 在演示实验的基础上，认真做好学生分组实验是激发学生学习物理兴趣的较好手段，是物理教学中大面积提高教学质量很重要的一环。 但是，在实验教学中，我们发现演示实验和学生分组实验都存在一定的弊端。 课堂中的演示实验是教师为学生提供感性认识材料的过程，它无法代替学生自己的活动，学生分组实验大多是验证性和测量性实验，一般都安排在新课或一个单元教学之后 进行，与课堂教学内容结合不够紧密。 加上现今高中学生实验能力差，学生对实验的注意力常常集中在操作上，教师则往往忙于协助学生排除故障。 师生完全处于被动状态，以致往往无法达到获取知识、培养能力的目的。 第二、传统 实验教学中，不论分组教学还是演示教学在某种客观情况下都是具有时间和空间上的局限，在一些特定时间过后，学生往往只能又回到教学课堂中去听教师的 循循善诱 的教导，在教导的语言中去想象实验中细节，实验目的，实验注意事项，以及注重减小实验误差的方法。 从而不是让学生去 “ 做科学 ” 而是靠教师 “ 讲科学 ”。 第三、 我国传统的教学结 构是在行为主义教学理路论和学习理论的指导下，以教师为中心，以知识传授为核心的传授式教学模式。 这种传统的教学模式由于忽视对学生的自主思维能力、高级的认识能力和实际动手的操作能力的培养，已经不能适应信息全球化背景下对人才素质的全面要求。 因此必须改变传统的学科教学的知识传授为核心，以教师为中心的传统教学模式，以 “ 主导 —— 主体 ” 教学理论为指导，创建新型的教学结构和学科教学模式，重视学生的主体独立性、自主性和能动性，培养学生独立自主地获取信息资源，整合知识结构的能力，优化学生主体内在的知识结构。 要实现上述教改的目标， 就决然离不开信技术与各学科课程的整合，固为信技术与学科教学的整合为创建新型的学科教学模式提供了最理想的教学环境和切实可行的道路。 如何利用信息技术改进常规实验教学的弊端。 如何让将实验再现在学生的面前呢 ?让学生的主导地位加以体现。 我们在课题研究过程中总结了以下信息技术与物理实验教学的整合模式“循环还眼模式”： （ 2）“循环还眼模式” “循环还眼模式”是以学生作为实验的主体，以学生为录象的主角， 将学生 做 实验 全 过程录下， 经过 录像整编，分析。 在网络的环境下，通过多媒体技术形式，让学生自主 操作计算机 回放实验过程， 在 回放的过程中，从自身的角度，应用自己的眼睛去辨析自己在实验中 的错误，分析实验误差产生的原因，对个别自学能力强的学生，他们也会找到自主发展的空间，通过网络跟教师交流分析一些特殊情况，从而达到师生共进 ，因材施教的目的。 教师还可以通过一些调查表，收集学生学习情况，通过学生上传的资料，进行统计分析，掌握大部分学生薄弱环节，针对这些情况，可以在课堂上重点突破学生不易掌握的难点。 对于学生上传资料不断 归类整理 ，教师可以构建一个完整学生实验误区资料库 ， 这 有利实验教学的开展并最终取得较好效果。 在这种教学模式下，学生是教学活动 的主体，而我们教师的角色，是通过对实验录象进行精心的汇编，引导学生去辨析实验的错误，并在这个过程中提升学生的能力。 （ 3）“循环还眼模式” 教学模式图 学生常规分组实验 全程全景录象 信息操作 员进行实验录象汇编 教师根据录象初步编辑整改错误 编译成具有统计功能的网页应用于教学 学生操作计算机进行自主学习 统计分析学生薄弱点，归纳教学知识点 通过网络，学生能不断浏览学习，教师可以将归纳结果入库，建立教学知识库，以备以后教学中使用。 教师指导，师生共同讨论学习 将归纳知识点反馈学生，稳固复习 （教学模式拓扑图） （教学主体示意图） 实验演示主体：学生 教师指导主体：学生 结论服务主体：学生和教师（师生共进） 归纳研究探讨主体：学生 服务受益下届主体：学生 计算机应用主体：学生 信息反馈主体：学生 观察实验主体：学生 归纳实验结论主体：学生 讨论实验主体：学生 （ 4）“循环还眼模式”教学模式的理解与应用： 心理学研究表明，学生对学习内容的巩固程度，与学习的方式关系很大。 一般来说，学生通过听教师讲授，能够记住 10％一 20％；学生如能看到实物或现象，能够记住 30％；如果学生既能听教师讲，又能看到实物或现象，能记住 50％；如果学生看到实物或现象，自己又描述过，便能记住 70％；如果学生既动手做过，又描述过，则能记住 90％。 而边学边实验，既让学生动手做实验，又让学生在实验的 基础上讨论、分析，最后自己归纳出物理概念和规律。 显然，从心理学的角度“循环还眼模式”过程属于上面所说的最后一种情况。 可见，边学边实验有利于学生理解和掌握知识。 教育家陶行知提倡手脑并用的学习方式。 他在《手脑相长歌》中写道： “ 人生两个宝，双手与大脑。 用脑不用手，快要被打倒。 用手不用脑，饭也吃不饱。 手脑都会用，才算是开天辟地的大好老。 ” 我们在高中物理实验教学中提出学、现、辩、结过程（即为：传统学习 ——循环再现（即还眼） —— 辨别真伪 —— 实验归结），这里提出 “ 四过程 ” ，正是遵循陶行知先生的教育理论去实践的。 我国中学物 理实验教学的现状是学生动手的机会太少。 开展边学边看边辨别，极大地增加了学生对实验理解的机会和兴趣（在自己的眼中观察自己，提高了对实验的兴趣度），因此十分有利于培养学生的实验能力。 有利于学生掌握学习和研究物理的方法。 以下即为学生获得知识“四过程”滚动复习加深模式示意图。 探索并总结了 基于 信息技术环境 下的高中 物理 自主探究 能力培养模式 的理论构思 和 高中 物理 自主探究 能力培养 模式 初步知识学习：常规教学实验 操作计算机：观看实验过程（加深记忆） 辨别真伪过程：稳固记忆（再次加深记忆） 再现实验现场 归纳过程：稳固记忆（加强记忆 ） 服务群体：学生 （“四过程”滚动复习加深模式示意图） 在课程整合实践中 ， 我们总结出了 以培养学生的 物理 探究意识、探究精神、探究能力为宗旨，以 物理 实验为主要教学方法，以 学生自我评价为主要评价方式的，以学生为主体、以教师为主导、以学生自主探究为主线的，以建构主义 “ 学与教 ” 理论和认知工具理论为主要理论依据的，基于校园网网络环境下的以自主 探究 为核心高中 物理 自主探究 能力培养 模式：创设情境 提出问题 自主探究 网上协作 网上测试 课堂小结。 “ 高中 物理 自主探究 能力培养 模式 ” 流程图 创设情境 录 像 课 件 学生自我设问 学生之间提问 师生之间提问 独立发现法 发明操作法 归纳类比法 打破定式法 竞 争 协 同 伙 伴 角色扮演 达 标 级 提 高 级 优 胜 级 欣 赏 级 教师小结 学生小结 学生小论文 提出问题 自主探究 网上协作 网上测试 课堂小结 激发学生学习物理的兴趣与好奇心 训练学生质疑、猜想的能力 培养 学生的自主学习能力 培养学生竞争意识、合作精神 培养学生理解能力，自我评价能力 培养学生的物理创新能力与创新精神 通过对 我校 学生进行了 “ 学生自主 探究 能力现状 ” 调查，我们发现，高中生主动探究意识不强 ,学生在成长过程中缺乏失败的体验，抗挫折能力差，学生没有 认真钻研教材的习惯，依赖于课本、教师，质疑和创新能力差，理论联系实际能力差。 很多学生不会利用图书馆和网络获取更多信息，收集利用信息的技能和方法欠缺，学生的 探究 精神和 探究能力 差。 而我们生活的 21 世纪是一个知识大爆炸的时代，现代文盲不是不识字的人，而是不会自主 探。