【正文】 實(shí)驗(yàn)教學(xué)整合的探討 摘　要：隨著科技的發(fā)展，信息技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用也日益廣泛。 1　信息技術(shù)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)整合是時(shí)代發(fā)展的必然結(jié)果 　信息技術(shù)更新了物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念 傳統(tǒng)的物理教學(xué)以學(xué)生掌握和鞏固知識(shí)為出發(fā)點(diǎn)和歸宿，學(xué)生學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)的范圍囿于學(xué)校、課堂、書本。一方面，采用信息技術(shù)使處理數(shù)據(jù)層面上的工作簡單化，學(xué)生用于數(shù)據(jù)處理的時(shí)間大大減少，他們有更多機(jī)會(huì)去進(jìn)行探索研究；另一方面，信息技術(shù)本身就是學(xué)生進(jìn)行探究活動(dòng)的有效工具。如“波的疊加”、“波的干涉”和“平拋運(yùn)動(dòng)”等課題是典型實(shí)例。如測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻、牛頓第二定律等實(shí)驗(yàn)，把記錄表中的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，創(chuàng)建Excel數(shù)據(jù)表，然后把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表轉(zhuǎn)化為自變量和因變量對(duì)應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)表，繪制點(diǎn)線圖，可有助于尋找相關(guān)物理量的關(guān)系。筆者認(rèn)為，信息技術(shù)作為研發(fā)工具主要體現(xiàn)在兩方面： 圖4 一是工具型教學(xué)軟件為該層次的教學(xué)和學(xué)習(xí)提供很好的支持，如幾何畫板、Interactive Physics(交互性物理)、“仿真物理實(shí)驗(yàn)室”等工具軟件都可進(jìn)行虛擬環(huán)境中的探究。教學(xué)中可充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，讓大家參與討論，提出幾種不同的設(shè)想，再利用DIS實(shí)驗(yàn)處理數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)，將每一個(gè)設(shè)想都嘗試一下。它的流程一般為： 演示實(shí)驗(yàn) 設(shè)疑激趣 模擬實(shí)驗(yàn) 意義建構(gòu) 應(yīng)用創(chuàng)造 猜想和假設(shè) 提出問題 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)收集數(shù)據(jù) 結(jié)果展示交流 結(jié)論并應(yīng)用 以教師使用信息技術(shù)為主的演示型教學(xué)模式的另一種形態(tài)是探索型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，它能極大的提高探究的效率，增強(qiáng)學(xué)生的自信心和成就感。學(xué)生可通過它來思考、來學(xué)習(xí)、來創(chuàng)造，主動(dòng)發(fā)現(xiàn)、探索、思考，使學(xué)習(xí)過程呈現(xiàn)一種新景象。但虛擬實(shí)驗(yàn)無法讓學(xué)生直接參與真實(shí)的實(shí)踐活動(dòng)，過多使用會(huì)弱化學(xué)生實(shí)際操作的能力。 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在教學(xué)功能上亦有差異，以培養(yǎng)學(xué)生各方面能力為例，傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)側(cè)重點(diǎn)不同[4]：前者側(cè)重于培養(yǎng)細(xì)致、認(rèn)真、耐心等觀察習(xí)慣，后者則側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生在觀察中思考探究能力；傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)重視正確選擇和使用儀器的能力培養(yǎng)，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)則相對(duì)欠缺；前者一般比較重視學(xué)生技能的訓(xùn)練，如用秒表反復(fù)測(cè)量單擺周期，而后者有利于學(xué)生掌握利用現(xiàn)代化信息技術(shù)學(xué)習(xí)、拓展知識(shí)的能力；在數(shù)據(jù)處理過程中，前者可以充分培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算能力、作圖能力及利用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題的能力，后者則有助于學(xué)生的數(shù)學(xué)圖形分析能力、對(duì)復(fù)雜物理問題的分析判斷能力；對(duì)學(xué)生自主探究的創(chuàng)新和鉆研能力的培養(yǎng)，前者對(duì)學(xué)生的設(shè)計(jì)要求具有很大的局限性,限制了學(xué)生探究和鉆研的深度和廣度，而后者很多實(shí)驗(yàn)都可以由學(xué)生自行設(shè)計(jì)、選材、完成，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生的自主探究能力、研究能力和創(chuàng)新能力的目的。 [2] 馮容士．工具的變遷，課改的理念——DISLab綜述. 物理教學(xué)， [3] 陳建．對(duì)信息技術(shù)與物理課程整合的認(rèn)識(shí)．教育科學(xué)研究， [4]信息技術(shù)的演示功能與物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的整合芻談一、信息技術(shù)的演示功能與物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的整合的現(xiàn)實(shí)意義 現(xiàn)代信息技術(shù)應(yīng)用于常規(guī)教學(xué)的一項(xiàng)重要功能是演示。怎樣克服實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果和效率，一直是我們物理教師苦苦思索的問題。例如：電荷間的相互作用，用掛圖、語言敘述都不能形象描述其作用，而用Flash做實(shí)驗(yàn)全過程的演示動(dòng)畫，用 + 表示正電荷，用 — 表示負(fù)電荷，通過動(dòng)畫使同種相斥，異種電荷相吸，其動(dòng)畫過程形象逼真，使其靜止的畫面變活，不僅簡單明了，而且加深了學(xué)生的印象，可見用CAI課件模擬一些物理現(xiàn)象的變化過程是相當(dāng)有益的。既當(dāng)滑片移動(dòng)后，觀察有效電阻的紅色的長短，就能知道電阻變大或變小，學(xué)生看了一目了然。應(yīng)給學(xué)生說明的是，通過改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材，可以達(dá)到理想的效果。因?yàn)榱蛩徙~分子均勻擴(kuò)散到整杯水中需要幾天的時(shí)間，金與鉛相互滲透需要幾年的時(shí)間，這在當(dāng)堂是無法完成的。 另一方面，對(duì)于效果好的演示實(shí)驗(yàn)，可以不用CAI課件演示。要集中使用電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器等器材，進(jìn)行較復(fù)雜的串、并聯(lián)電路連接，是兩個(gè)重要的也是比較困難的實(shí)驗(yàn)。在必要的時(shí)候，還可以對(duì)實(shí)驗(yàn)過程再進(jìn)行一次模擬演示，這樣做比實(shí)驗(yàn)后直接進(jìn)行抽象概括的效果更好。信息技術(shù)作為一項(xiàng)教學(xué)工具（Learn With IT），能夠把各種技術(shù)手段完美地融合到課程之中，就像教師在上課時(shí)使用黑板和粉筆一樣，教師最主要的任務(wù)不再是開發(fā)軟件，而是如何應(yīng)用現(xiàn)有的軟件把計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來，進(jìn)行學(xué)科教學(xué)。直觀好用，因此這樣的軟件很受老師的歡迎?！　《㈦娔X模擬，發(fā)揮物理演示實(shí)驗(yàn)、虛擬實(shí)驗(yàn)室的功能　　1．信息技術(shù)與物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)整合，發(fā)揮演示實(shí)驗(yàn)作用　　物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)教學(xué)和演示實(shí)驗(yàn)是中學(xué)物理教學(xué)的重要一環(huán)。獲得知識(shí)，提高學(xué)生的科學(xué)文化素質(zhì)和實(shí)驗(yàn)技能水平。學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)環(huán)境進(jìn)行多媒體實(shí)驗(yàn)操作，通過網(wǎng)上人機(jī)對(duì)話可以一邊操作一邊在網(wǎng)上暢游，獲取新知識(shí)，或與其他同學(xué)交流?！　」P者在進(jìn)行初二物理第十二章第一節(jié)浮力教學(xué)時(shí)，須向?qū)W生解釋浮力產(chǎn)生的原因。　　信息技術(shù)作為最先進(jìn)的教學(xué)媒體與物理學(xué)科整合，不但深化了物理學(xué)科教學(xué)、加大了學(xué)科信息容量，而且提高了課堂45分鐘的教學(xué)效率。實(shí)踐證明，信息技術(shù)與物理課程教學(xué)的整合能鞭策我們教師去進(jìn)一步完善課堂教學(xué)，使教學(xué)過程更具有科學(xué)性，幫助教師在課堂上更合理地掌握和利用時(shí)間，吸引學(xué)生的注意力，使學(xué)生在課堂上接受和掌握更多的知識(shí)，提高物理課堂教學(xué)的效率。實(shí)際情況證明：這些題目題型新穎、信息準(zhǔn)確，對(duì)于啟發(fā)學(xué)生的思維，開闊學(xué)生的視野有著很大的幫助。所以筆者通過在中國中小學(xué)教育教學(xué)網(wǎng)物理學(xué)科課件庫網(wǎng)站下戴相關(guān)課件解決這一難題。三、充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，增進(jìn)教學(xué)效果　　進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時(shí)代后，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為學(xué)生提供了豐富的知識(shí)庫。很多實(shí)驗(yàn)不允許學(xué)生自己操作，這些規(guī)定無形中扼殺了學(xué)生的創(chuàng)造性思維，而有些學(xué)生自主意識(shí)很強(qiáng)，常常會(huì)進(jìn)行一些“地下操作”，最終損壞了儀器。而通過多媒體技術(shù)模擬實(shí)驗(yàn)的輔助，模擬一些重要的，但在目前實(shí)驗(yàn)環(huán)境下難以完成的物理實(shí)驗(yàn)，則可彌補(bǔ)常規(guī)實(shí)驗(yàn)儀器的不足，提高物理實(shí)驗(yàn)的演示效果。反之，其他教師也可通過網(wǎng)絡(luò)共享自己的CAI課件，克服了傳統(tǒng)的“軟件包”形式的課件不能共享的缺點(diǎn)，提高了課件資源的利用率，充實(shí)了網(wǎng)上物理學(xué)科資料庫，形成網(wǎng)上物理學(xué)科聯(lián)盟，實(shí)行資源共享。其指導(dǎo)思想是：“課件”向“積件”發(fā)展，工具型、資料型、開放型的教學(xué)平臺(tái)已成為計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)軟件的發(fā)展方向，它包括帶有學(xué)科特色的平臺(tái)和多媒體資料庫。但是必須明確它只是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一個(gè)輔助手段，不能本末倒置。將實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)圖或電路圖定格在大屏幕上，以便于學(xué)生隨時(shí)觀看；對(duì)實(shí)驗(yàn)電路連接或裝置安裝、操作過程不清楚的學(xué)生，可以在實(shí)際操作前自己在電腦上再模擬演練一番，直至明白為止，避免了損壞器材，造成危險(xiǎn)。 在教師的引導(dǎo)下，讓學(xué)生提出問題，進(jìn)行合理的猜想與假設(shè)，再設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，選擇必要的器材，設(shè)計(jì)操作過程和方法，接著進(jìn)行模擬演示。模擬實(shí)驗(yàn)只能起到輔助實(shí)物實(shí)驗(yàn)作用。例如：電流表、電流表的量程選擇、表盤的正確讀數(shù)、滑動(dòng)變阻器的使用等，都可以通過投影儀直觀的給學(xué)生講解。有的演示實(shí)驗(yàn)，由于受到實(shí)驗(yàn)器材的限制，實(shí)驗(yàn)效果不明顯，影響結(jié)論的得出。如，滑動(dòng)變阻器原理。 二、現(xiàn)代信息技術(shù)的演示功能與教師演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的整合 現(xiàn)代信息技術(shù)的演示功能與教師演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的整合，就是在演示實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，用計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的物理過程，從而強(qiáng)化學(xué)生的表象，促進(jìn)學(xué)生識(shí)別實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象發(fā)生及變化的條件，然后再進(jìn)行抽象概括，形成概念規(guī)律或找出物理現(xiàn)象的共同特征。 物理實(shí)驗(yàn)分為教師演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)。信息技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)整合可以展示傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)所不能展示的物理規(guī)律和物理現(xiàn)象、測(cè)量傳統(tǒng)測(cè)量工具所不能達(dá)到的物理量和精度、完成傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀器所不能完的實(shí)驗(yàn)，從宏觀到微觀，從更多的角度、更多的層面向?qū)W生提供更多的事實(shí)以及豐富的可探究性素材，在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)、創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的同時(shí)提高學(xué)生的信息素養(yǎng)。 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的關(guān)系 首先，數(shù)字化的實(shí)驗(yàn)環(huán)境與資源是真實(shí)實(shí)驗(yàn)在空間與時(shí)間上的延伸，它與真實(shí)實(shí)驗(yàn)并沒有本質(zhì)上的差異。信息技術(shù)可以突破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀器的局限性，對(duì)那些難以觀察到的、復(fù)雜、困難的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行模擬和再現(xiàn)，成為常規(guī)實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充，把兩者有機(jī)結(jié)合起來，教學(xué)會(huì)收到事半功倍的效果。 以學(xué)生利用信息技術(shù)為主的自主探究教學(xué)模式 傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)中，由于條件的限制，學(xué)生的“探求”欲望往往不能得到很好的滿足，信息技術(shù)環(huán)境為學(xué)生提供了“研究、探索”的有利條件。 3　信息技術(shù)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)整合的具體教學(xué)模式 信息技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)整合，應(yīng)實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)：一是發(fā)揮傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與信息技術(shù)各自的優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程，又借助于實(shí)驗(yàn)做載體，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)并應(yīng)用信息技術(shù)解決實(shí)際問題；二是突出學(xué)生主體地位，有效培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力