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运用现代信息技术促进物理探究性学习
蒋卫山(武进遭桥初级中学，江苏武进213171)第20卷常州师专学报2002年第4期
近年来，随着我国基础教育改革的不断深人，探究教学受到了前所未有的重视。教育部颁布的《全日制义务教育物理课程标准(实验稿)》不仅将探究作为一种学习方式，而且将科学探究作为课程的内容标准。与此同时，《国家基础教育课程改革纲要(试行)》中明确指出:“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，学生的学习方式、教师的教学方式和师生的互动方式的变革，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。”很显然，现代信息技术对中学物理教学改革具有重要意义，特别是对促进学生探究性学习具有重要作用。
一、理论思考
探究性学习指的是学生在科学学习中用以获取科学知识，领悟科学思想观念，了解科学家们研究自然界所用的方法和发展科学探究能力而进行的各种活动。探究性学习是学生自主学习的一种重要方式，它有利于学生获取科学知识，掌握科学技能，体验科学过程与方法，理解科学本质，形成科学态度、情感与价值，发展创新精神和实践能力。探究性学习过程一般可分成以下几个环节:问题~假设~事实(证据)一检验与评价~发表与交流。
探究性学习基本是以建构主义学习理论为指导的学习方式。该理论认为学习活动是学生通过一定的情境，借助教师与学生的帮助，通过协作和会话的方式，达到对知识的意义建构。在这个过程中，学生是认知活动的主体，教师是学生学习的帮助者、促进者、引导者，而“情境创设”、“协作会话”和“信息资源提供”是建构主义学习理论所要求的学习环境必须具备的基本属性和要素。
以计算机、网络为核心的信息技术为探究性学习的开展、为学生创新能力和信息能力的培养营造了最理想的教学环境。(1)多媒体计算机的交互性有利于激发学生的学习兴趣和认知主体作用的发挥;(2)多媒体计算机提供外部刺激的多样性有利于知识的获取和保持;(3)多媒体系统的超文本特性可实现对教学信息最有效的组织与管理;(4)计算机网络特性有利于实现培养合作精神并促进高级认知能力发展的协作式学习;(5)超文本特性与网络特性的结合有利于实现培养创新精神和促进信息能力发展的探究性学习。
二、应用现代信息技术促进物理探究性学习的教学模式(一)必要条件
1.硬件。学校为探究性学习提供:①演播式多媒体教室(配有高配置电脑、液晶投影仪、录像机、高性能DVD机等);②交互式多媒体计算机房(配有服务器TOP200()交互教学系统);③千兆主干校园网;另外学校还需为探究性学习提供一间物理实验室及所需的仪器。
2.软件。构建新一代高中物理教学软件系统—主题知识库(或网站)，即围绕学习主题把丰富的知识资源组织起来，它可由以下几部分组成:①高中物理教学素材积件库;②高中物理教学课件库;③高中物理教学资料库;④多媒体软件库(Flash, PowerPoint, FrontPage、几何图板、仿真物理实验室等)。
3.潜件。教师以自学为主，学习现代教育理论特别是构建主义理论，更新教学观念和思想，掌握教育科研方法，学习现代信息技术，掌握多媒体与网络教学和多媒体与网络教学软件开发方法。学生由物理和计算机教师共同进行培训，计算机教师负责培训学生电脑基本作、输人法、多媒体演示文稿的制作、网页的制作，物理教师负责培训学生几何画板、仿真物理实验室等软件的使用。(二)具体操作
1.运用信息技术，创设情景，启发学生提出问题
提出问题是探究性学习中的首要环节，对于诱发探究动机、引导学生进人主动探究状态具有重要作用。平时教师可利用信息技术，创设直观、生动、富有启发性的问题情境，唤起学生发现问题的欲望和解决问题的热情。如在《平抛运动》的教学中，教师先给学生播放作水平匀速飞行的飞机空投炸弹的录像片段，生动的画面、真实的场景使学生提出了许多问题;炸弹运动的轨迹是怎样的?炸弹在空中为什么排在一直线上? 2.运用信息技术，收集事实(证据)在提出问题基础上，学生根据已有的知识和经验作出假说和猜想，然后要制定出较详细的探究计划，计划中应明确所要收集的事实(证据)以及收集事实的方法。在收集事实的过程中，除了物理实验外，信息技术可以帮助学生更方便、快捷、高质量地完成某些探究任务。
学生可从主题知识库以及互联网中查找、评价、收集有关信息。例如，探究“噪声污染”、“太阳能的利用”等STS类课题时，学生可从网站上搜集物理学史、生活中的物理知识、最新的物理科学研究进展等资料;学生也可以通过网上调查来获得所要收集的事实，还可利用仿真物理实验软件进行模拟实验研究。3.运用信息技术，实施检验与评价
学生可运用信息技术相应软件对所收集的证据进行筛选、归类、统计和列表分析等综合处理，运用已有科学的知识，采用近似、抽象化、模型化等方法得出符合证据的解释，并且收集更多证据支持解释，检查解释及探究过程、方法上是否存在问题，必要时提出改进措施。
4.运用信息技术，发表与交流
在检查和思考探究计划的严密性，收集证据的周密性，以及解释的科学性，并对结论的可靠性作出评价后，学生可应用信息技术进行发表与交流。学生可利用文字处理交流撰写论文或调查报告在网上发表，利用PowerPoint制作多媒体演示文稿，在课内外进行展示，与班级的其他同学共享，教师同时可引导学生学会自我评价与评价他人。还可利用网络技术的BBS和电子邮件开展合作学习，实现网上交流，与其他师生就感兴趣的探究问题做更深人、广泛的交流。
三、应用现代信息技术促进物理探究性学习的教学实践及效果
近两年，我们在高
一、高二年级的部分班级先后进行了现代信息技术环境下物理探究性学习的教学实践，我们发现信息技术全面引人物理探究性学习，使之成为学生学习、教师教学、师生互动的重要工具和手段，促进了物理教学过程的根本性变革。
(一)学生的学习方式由接受变为探究。学生有更大的空间和时间可以自主地选择适合自己的学习内容，并可通过上网查询、模拟实验、交流研讨等手段解决某些物理问题。信息技术成为学生自主探究学习的重要工具和手段。
(二)发展了学习的信息素养。通过探究性学习不仅发展了初步的科学探究能力;而且他们学会了信息技术，更为重要的是他们具有了应用信息技术的意识和能力，他们能用计算机制作值日表、课程表等来管理班级，甚至上网浏览、查阅信息、交流、讨论热点问题。
(三)师生的角色发生了转变。教师的教学方式由讲授变为辅助，变成促进学生探究性学习的组织者、协助者，学生成为信息加工的主体，是知识的主动探究者。教学形式从面对面的教师讲、学生听的单一教学方式变为建构主义理想中的个别学习和合作学习，使师生、生生都能平等交流、和谐共处。
(四)促进了学生认知结构形成与发展。作为学习的重要知识资源之一的主题知识网站，它反映了教师头脑里组织知识而形成的某种结构。这种具有结构性的网站、有自身的组织特征，即非线性结构，帮助学生围绕主题建立一个个相互关联的概念框架。优化了学生的认识结构，有利于学生掌握最基础、最具有发展性的知识，为终身学习打下基础。
四、教学实践的进一步思考
(一)选定适宜的探究性学习内容
运用现代信息技术进行物理探究性学习是一种让学生理解科学知识的重要学习方式，但不是唯一的学习形式，探究需要较多的时间和较大空间，不可能将所学的知识都用探究的方式来获得。选择适宜的学习内容是教学设计的首要工作，探究性学习内容首先必须是基于探究的、能自然地整合各种探究工具，其中包括利用信息技术;此外还应根据学生的心理特点，从学生熟悉的事物出发，设计学生喜爱的探究活动。(二)及时向学生提供使用信息技术的指导
既然信息技术是促进学生探究性学习的重要手段，学生对其掌握的水平就是决定探究性学习成败的重要因素之一。这种技术上的支持和指导是探究性学习过程中自然组成部分，教师应采取循序渐进的原则向全班引人某种新技术，既可采用信息技术讲授的办法，也可在学生需要的时候提供个别化的辅导。总之，要逐步培养学生成为更熟练的信息处理者、常用工具软件的使用者。(三)帮助学生明确探究任务和及时评价 使学生时刻感受到有形的探究任务带来的压力及来自实现某个具体目标的动力是保持探究性动机和兴趣的有效策略。首先，教师要帮助学生明确每一项探究活动的任务，让学生体验到探究的成就感;此外，可以将探究任务预先呈现在电子文档中，方便学生查阅;还可以实现及时的反馈与评价，让每个学生的探究成果都记录在电子档案上，可以随时、随地进行交流和补充。
