《信息技术与课程整合教学范例》课题论文
现代教育技术手段在物理教学的几种常见模式
第三次全国教育会议提出：要实施以培养学生创新精神与实践能力为重点的素质教育。素质教育离不开现代技术手段的应用，现代教育思想与现代技术手段是相辅相成不可分离的。具体到教学中，就必须研究如何应用现代技术手段体现现代教育思想。
一、实验与课件相结合模式
物理是一门实验科学，我们对事物的认识必须以实验结果为依据，尊重事实，实事求是。因此，物理实验是物理教学中的一项重要内容，是培养学生观察能力、分析能力和动手实践的一个重要途径，也是培养学生掌握科学方法的有效手段。但是，物理实验也有其局限性，那就是有些东西如：电场、磁场无法直接看到，许多物理量的变化，如：磁通量、电场强度、磁感应强度等也不能直接观察到。而需要学生发挥想象能力去理解，这就使学生在学习物理中遇到了很大困难。而计算机多媒体课件恰好能够弥补这些缺陷，利用多媒体课件我们可以清楚地展现在物理实验中看不到的电场、磁场的分布、以及各种物理量的动态变化。帮助学生轻松地理解有关的物理规律。但是必须指出，计算机课件并不能够完全代替物理实验，因为计算机多媒体课件无论做得多么逼真，毕竟只是物理现象的模拟，缺乏真实性、可信性，也不利于培养学生动手实践的能力。因此完全以计算机多媒体课件取代物理实验是不可取的。我们经过认真研究，认为只有将物理实验和计算机多媒体课件两者有机地结合起来才能取得最好的效果。
例如在“电磁感应”这节课中，我们首先提出研究课题：“如何才能利用磁场获得电流？”，让学生展开讨论，设计出实验方案。明确实验的基本环节。然后在实验仪器的选取与操作、实验现象的观察、故障的排除以及结论的得出等一系列环节中，适时地对学生进行点拨，让学生自主地在实验中进行探索。其后，在学生分析实验现象的过程中，再利用计算机动画再现实验过程，把实验中本来看不见的磁感线的分布及其变化展示在计算机屏幕上，此时可以充分利用计算机技术的特长，将穿过闭合电路的磁感线用一种颜色显示，而不穿过闭合电路的磁感线用另一种颜色显示，动画中当线圈（或导线）移动时可以清楚地看到穿过闭合电路的磁感线条数是否变化，从而使学生可以很快得出正确结论。在计算机网络教室中，学生还可以自己移动鼠标来控制实验过程，增强了教学的直观性。采用上述模式进行教学，既可以在实验过程中让学生动手动脑，锻炼和培养学生的创新能力，又充分利用了现代技术手段把抽象的东西变成直观的画面，帮助学生克服学习中的难点，提高了课堂教学效果。
此外，还有一些作用过程可见度小或作用时间很短不易观察的物理实验，还有受实验条件限制，有危险性的实验、在学校实验室无法进行实验的微观或宇观物体运动现象等等。也只有借助计算机多媒体课件才能最好地展示给学生，让学生能够形象、生动的观察到这类物理现象。
二、用多媒体课件动态展现物理量的变化
在初中物理教学中，学生最感困难的就是动态变化过程。许多物理量因外界条件变化而同时发生变化，这些物理量如何变化，它们的相互依存关系如何，常常需要学生有很强的想象能力，如果想象不出就无法理解物理过程，也就无法正确解题。而在学生中常常会有许多人由于缺乏想象力，在这个问题上形成思维障碍，从而使这类问题成为学生学习的一大难点，甚至因此而失去学好物理的信心。
例如静力学中的物体平衡问题，它表现为弹力、静摩擦力等力的动态变化。过去老师只能在黑板画出固定的图，无法向学生展示各个力如何变化，需要学生通过想象去进行推测。用计算机多媒体课件正好能够很好地解决这一难题。如在“力的分解”这节课中，我们利用“数理平台”这个软件（“几何画板”也可以）制作了“斜面、档案和球”、“用细线悬挂在墙上的球”、“悬挂在三角支架上的重物”等系列的小课件。在多媒体网络中，让学生自己动手用鼠标拖动伸缩、旋转有关线段，同时观察各个相关力的大小和方向如何变化，把原来学生难以想象的力的变化过程变成具体直观的画面，学生看后一目了然，很快纠正了原来头脑中的错误认识，得出了正确的结论。
物理学中还有许多如：位移、速度、加速度等物理量的动态变化过程，都可以用类似的方法来展示，解决学生学习中的难点。
三、利用现代技术手段拓展教学时空，开展电子阅览
传统的学科教学局限于学校和课堂，而在信息化的社会中，学校将不可避免地要加强与社会的沟通，学生从信息化的社会中获取的信息越来越多。这就要求学校必须走出封闭的圈子，采取开放式的教学，而现代技术手段则为开放式教学提供了必要的技术条件。
为了培养学生自学能力，学生可以在课余时间到学校电子教室，查阅教学资源库中的资料或上网查阅有关教学资料。既提高了学生学习兴趣，又在不知不觉中培养了另一种重要的科研能力－－学生自己动手找资料捕获信息的能力。
为了培养学生协作学习的能力，还可以利用学校的局域网设计一个“讨论室”，给学生提供一个协作学习的环境。学生在电子教室中学习时，随时可以进入这个“讨论室”与同学和老师讨论问题，通过讨论、交流，通过不同观点的交锋，加深了每个学生对当前所学问题的理解，增强了协作学习的意识。为学生今后参加科学研究活动时进行协作研究打下了初步的基础。
四、利用“仿真物理实验”软件，探索物理规律
以建构主义学习理论为基础的教学设计强调以学生为中心，强调“情境”对意义建构的重要性，强调对学习环境的设计以及利用各种信息资源来支持学生的学习。现在市面上出现了一种“仿真物理实验室”软件，使用计算机虚拟技术，创设出一个探索物理现象和物理规律的虚拟环境。使学生在这个虚拟环境中，可以按照自己的想法去探索研究物理现象和物理规律，达到让学生通过自主探究，“发现”和总结出物理规律的教学目的。
学生通过这个虚拟物理实验环境可以模拟物理实验过程，与常规的物理教学软件不同，“仿真物理实验室”软件不是单纯地演示几个现成的实验，而是提供了一个实验器具比较完备的综合性实验环境，可以设定各种研究对象和实验环境。让学生自己先创设出一个合适的物理模型，然后按照这个模型的要求设定实验环境及有关参数，创建出所需的实验。例如，在研究加速度与力、质量的关系时，我们通过“仿真物理实验室”软件，设置了平直轨道（长木板）、小车（研究对象M）、滑轮、砝码（m）等物体，设定了重力场环境，让学生自行模仿实验过程，改变和控制m或M的质量，测定物体的加速度。并根据模拟测量得到的资料，进行资料分析，从而总结出质量M与加速度a的关系、外力F与加速度的关系。
又如在“单摆”实验中利用“仿真物理实验室”软件提供了一个单摆的实验装置。让学生通过改变各种物理参数（如摆长、摆角、摆球质量、振幅、阻尼的改变等等），并在摆动过程中随时显示摆球的速度和加速度向量以及各时刻的瞬时资料形成的图像，十分生动、直观，使学生通过观察认识了单摆振动过程中各个物理量的变化。并且总结出单摆周期与哪些因素（如摆球质量）无关，与哪些因素（如摆长、重力加速度）有关，有什幺样的关系（周期公式）。
事实上，计算机仿真确实是现代科学研究中的一种先进方法，例如：模拟核试验、计算机模拟气象变化、模拟导弹运行轨迹、模拟桥梁受力情况等等。我们通过这类计算机仿真实验，不仅使学生加深了认识，突破了教学难点，而且让学生初步学会了一种真正的科学研究方法。这对于培养21世纪的创新人才是非常重要的。
五、应用计算机辅助处理物理实验资料
应用计算机辅助处理物理实验资料,显然，这种模式也可以应用在其它一切需要对试验资料进行处理及需要作出图像的物理演示实验或学生实验中，既能够大大节省实验时间，又能够很快得出所需要的图像。总结出实验所揭示的物理规律。
以上是我们进行课题研究，获得的一些初步成果。不同的教学内容需要选择不同的教学方式和教学手段，这就要根据实际情况灵活的选择应用现代教育技术的各种模式,有的时候还需要综合应用几种模式，以期达到最佳的教学效果。在物理教学中应用现代技术手段是一个范围相当广泛的课题，还有很多问题需要研究。即使是上面总结的五种模式，也还需要进一步深入探讨。
王 琼
2007年6月28日
