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信息技术在物理教学中的广泛应用已成为现实,信息技术与学科教学的整合是当前的一个热点话题。下面我针对物理教学实际谈一下在物理教学中运用信息技术的优势和注意的问题。
一、模拟难做的实验和物理现象
1.夸张的表现微观世界和宏观世界
微观世界看不见、摸不着,宠然大物又说不清道不明,过去教学中只能让学生看看挂图或用语言、文字加以描述,学生很难得到正确完整的认识与印象;现在可以利用信息技术把微观世界加以放大,把庞然大物加以缩小,展示在学生眼前,许多情景不言自明,复杂情景图文并茂,有利于学生获取和理解。
例如:α粒子散射是二十世纪物理的重大发现并引出原子核式结构的认识,在高中物理教学里也是重要课题。新课程标准里明确建议是:“用录像片或计算机模拟,演示α粒子散射实验”。又如:“理想气体模型”、“布朗运动”、“链式反应”、“自转的地球绕太阳公转”,等等内容也可以用计算机来模拟。
2.超越时空展示日常生活中物理现象和科技成果
有些物理现象是瞬间变化的,有的只能在特定的环境下才能观察到,科技成果会受到时间、空间的限制,一时无法“搬”到课堂上,像这些也可以通过电脑来模拟如“海市蜃楼”、“大炮反冲的现象”、“火箭发射”等及时地再现在学生面前,还可按教学的需要而延迟或加快时间,让学生有身临其境之感,真实地再现物理现象和科技成果,与学生发生“共鸣”。
二、能做实验的补充
物理学是一门实验科学,离开了物理实验,物理学就不可能产生,更谈不上发展。因此,要特别重视物理实验,在信息时代也不例外,凡大纲要求做的实验都要做,不能做的实验要想方设法创造条件也要做。
一个很重要的物理研究方法便是近似,抓住主要矛盾,忽略次要因素,于是便有了许多理想化的模型,事实上每一位物理教师都明白,光滑、空气阻力不计、理想气体、质点、匀速直线运动,这些词语所描述的在实际中都无法找到完全相符的实例。尽管许多现象可以通过巧妙地设计达到近乎完美的近似,比如采用气垫、磁悬浮、真空等来减小摩擦力,但真正的理想化在现实中是绝不会出现的,有些现象甚至连近似都无法轻易达到。但是在计算机中你则可以完全不必担心次要因素对现象的影响,因为程序设计过程中你可以预先将这些因素排除在外,做到真正的理想化了。但并不是每逢实验都只用电脑来模拟,完全取代传统实验。我们应让学生尽可能多地通过做实验去亲身体验,培养学生的实践能力。我们应该把教育技术与传统教学手段有机地结合在一起,找到恰当的结合点。这样才能最大限度地发挥其作用,提高教学效率。
这是因为模拟现象无论如何精美逼真,立体感如何强,它也永远不可能取代实物。学生有充分的理由对这些现象保留自己的怀疑。当然,如果你理解计算机辅助教学的“辅助”二字的意义的话,你便不会认为这是什么遗憾,正如我们对其它教学手段的理解一样,它们之间只有相辅相成,才能发挥出最大的作用。因此,如果有可能的话,做每个模拟实验时都应当同时进行实物实验,即使许多实验可能看不清,可能过于复杂,可能呈现的时间过短,可能无法长期提供器材让学生动手,可能实物实验是惨不忍睹的。这都不要紧,也许让学生了解实物实验的惨状有时更能促进学生的思考。虚拟技术弥补了现实条件的不足,虚拟与现实是互补的。
相关实验如:“牛顿第二定律的演示实验”、“动量守恒”等。像“光滑、空气阻力不计、理想气体、质点、匀速直线运动”这一类问题都可用计算机很好地进行模拟。
三、利用信息技术,拓展学习思维空间
在信息技术飞速发展的今天,文字教材已不可能承载全部的教学任务,以计算机和网络为代表的现代信息技术,正在作为教育的工具和物质的实体进入课堂。这次新教材的编写就顺应了时代的要求,使计算机和电脑软件成为课堂教学的有机组成部分,让那种尽靠一支粉笔和一块黑板的教学手段如黄河之水一去不复返。
案例:用计算机绘制v—t图像。
借助常用的数学软件,可以迅速、准确地根据表中的数据做出v—t图像,甚至能够写出图像所代表的公式。下面以Excel软件为例做简单说明。在Excel软件工作簿的某一列的单元格中依次输入测量时间,在相邻的一列输入对应的速度值。用鼠标选中这些数据,按照“插入”中“图表向导”的提示就能一步步地得到希望的图像。要注意的是,操作过程中会出现“添加趋势线”对话框,其中“类型”标签中有好几种可选择的函数。由于我们这个实验数据几乎分布在一条直线上,所以应该选择“线性”类型。
案例是利用计算机和软件来探究函数图像及其性质,Excel是Microsoft Office大家族中的一员,是集文字、数据、图形、图表,以及其他媒体对象于一体的流行软件,其操作简便,是开展物理探究的一个得力助手,借助计算机和软件,使以往复杂的事一下子变得简单和容易做了。案例是为了提高学生学习兴趣,拓展知识面而提供的信息技术。由此可见,计算机和网络的出现将为物理教学提供前所未有的便利。
信息技术与物理课程的整和是时代的必然趋势,是普通高中物理课程标准上的新理念。在高一刚开始就要求利用Excel作出函数的图像,借助传感器用计算机测速度,这样做的目的是让学生养成用计算机的良好习惯。事实上新教材利用多媒体技术进行教材的设计和开发,有利于加速和改善学生对世界的理解,激发学习兴趣,增加学生获取信息的渠道,活跃课堂教学,提高学习效率。因此,教师在教学中应创造条件,让学生以小组为单位讨论、探究、上机实验、提出问题、分析问题、解决问题,促进学生思维能力的发展、动手和操作能力的提高。
四、整合过程中必须处理好“实”与“虚”的关系
学习物理需要大量的感性知识,然后经过思维上升到理性知识。采用现代信息技术可为学生提供丰富的感性知识,但在这个过程中也存在着一些值得注意的问题。如:用过多的模拟课件来代替真实的物理现象,用模拟实验来替代真实的物理实验。我们必须注意到,模拟是不得已而为之的一种手段,如果能够展示真实的现象,最好不用模拟。另外还要特别指出的是,计算机上的模拟只是一种形象的动画,与真实的科学研究模拟还是有本质的区别。例如:高中物理中“电场中等势线的描绘”这个实验,是一个科学的模拟实验,但是如果将此实验改为计算机上的模拟,就会失去实验的真实的科学价值,会让学生感觉到学物理可以不用做实验。物理是以真实的物理现象作为客观研究对象的,因此利用信息技术展示物理情景时,应当是客观物理现象的真实放映。在现实教学中展示物理情景的常见的方法有:真实现象、现象录像、模拟现象。物理学是求真的。因此,能展示真的就不要以假的或虚的来代替,应当把直接的真实物理现象放在第一位、录像放在第二位、模拟放在第三位。
一、模拟难做的实验和物理现象
1.夸张的表现微观世界和宏观世界
微观世界看不见、摸不着,宠然大物又说不清道不明,过去教学中只能让学生看看挂图或用语言、文字加以描述,学生很难得到正确完整的认识与印象;现在可以利用信息技术把微观世界加以放大,把庞然大物加以缩小,展示在学生眼前,许多情景不言自明,复杂情景图文并茂,有利于学生获取和理解。
例如:α粒子散射是二十世纪物理的重大发现并引出原子核式结构的认识,在高中物理教学里也是重要课题。新课程标准里明确建议是:“用录像片或计算机模拟,演示α粒子散射实验”。又如:“理想气体模型”、“布朗运动”、“链式反应”、“自转的地球绕太阳公转”,等等内容也可以用计算机来模拟。
2.超越时空展示日常生活中物理现象和科技成果
有些物理现象是瞬间变化的,有的只能在特定的环境下才能观察到,科技成果会受到时间、空间的限制,一时无法“搬”到课堂上,像这些也可以通过电脑来模拟如“海市蜃楼”、“大炮反冲的现象”、“火箭发射”等及时地再现在学生面前,还可按教学的需要而延迟或加快时间,让学生有身临其境之感,真实地再现物理现象和科技成果,与学生发生“共鸣”。
二、能做实验的补充
物理学是一门实验科学,离开了物理实验,物理学就不可能产生,更谈不上发展。因此,要特别重视物理实验,在信息时代也不例外,凡大纲要求做的实验都要做,不能做的实验要想方设法创造条件也要做。
一个很重要的物理研究方法便是近似,抓住主要矛盾,忽略次要因素,于是便有了许多理想化的模型,事实上每一位物理教师都明白,光滑、空气阻力不计、理想气体、质点、匀速直线运动,这些词语所描述的在实际中都无法找到完全相符的实例。尽管许多现象可以通过巧妙地设计达到近乎完美的近似,比如采用气垫、磁悬浮、真空等来减小摩擦力,但真正的理想化在现实中是绝不会出现的,有些现象甚至连近似都无法轻易达到。但是在计算机中你则可以完全不必担心次要因素对现象的影响,因为程序设计过程中你可以预先将这些因素排除在外,做到真正的理想化了。但并不是每逢实验都只用电脑来模拟,完全取代传统实验。我们应让学生尽可能多地通过做实验去亲身体验,培养学生的实践能力。我们应该把教育技术与传统教学手段有机地结合在一起,找到恰当的结合点。这样才能最大限度地发挥其作用,提高教学效率。
这是因为模拟现象无论如何精美逼真,立体感如何强,它也永远不可能取代实物。学生有充分的理由对这些现象保留自己的怀疑。当然,如果你理解计算机辅助教学的“辅助”二字的意义的话,你便不会认为这是什么遗憾,正如我们对其它教学手段的理解一样,它们之间只有相辅相成,才能发挥出最大的作用。因此,如果有可能的话,做每个模拟实验时都应当同时进行实物实验,即使许多实验可能看不清,可能过于复杂,可能呈现的时间过短,可能无法长期提供器材让学生动手,可能实物实验是惨不忍睹的。这都不要紧,也许让学生了解实物实验的惨状有时更能促进学生的思考。虚拟技术弥补了现实条件的不足,虚拟与现实是互补的。
相关实验如:“牛顿第二定律的演示实验”、“动量守恒”等。像“光滑、空气阻力不计、理想气体、质点、匀速直线运动”这一类问题都可用计算机很好地进行模拟。
三、利用信息技术,拓展学习思维空间
在信息技术飞速发展的今天,文字教材已不可能承载全部的教学任务,以计算机和网络为代表的现代信息技术,正在作为教育的工具和物质的实体进入课堂。这次新教材的编写就顺应了时代的要求,使计算机和电脑软件成为课堂教学的有机组成部分,让那种尽靠一支粉笔和一块黑板的教学手段如黄河之水一去不复返。
案例:用计算机绘制v—t图像。
借助常用的数学软件,可以迅速、准确地根据表中的数据做出v—t图像,甚至能够写出图像所代表的公式。下面以Excel软件为例做简单说明。在Excel软件工作簿的某一列的单元格中依次输入测量时间,在相邻的一列输入对应的速度值。用鼠标选中这些数据,按照“插入”中“图表向导”的提示就能一步步地得到希望的图像。要注意的是,操作过程中会出现“添加趋势线”对话框,其中“类型”标签中有好几种可选择的函数。由于我们这个实验数据几乎分布在一条直线上,所以应该选择“线性”类型。
案例是利用计算机和软件来探究函数图像及其性质,Excel是Microsoft Office大家族中的一员,是集文字、数据、图形、图表,以及其他媒体对象于一体的流行软件,其操作简便,是开展物理探究的一个得力助手,借助计算机和软件,使以往复杂的事一下子变得简单和容易做了。案例是为了提高学生学习兴趣,拓展知识面而提供的信息技术。由此可见,计算机和网络的出现将为物理教学提供前所未有的便利。
信息技术与物理课程的整和是时代的必然趋势,是普通高中物理课程标准上的新理念。在高一刚开始就要求利用Excel作出函数的图像,借助传感器用计算机测速度,这样做的目的是让学生养成用计算机的良好习惯。事实上新教材利用多媒体技术进行教材的设计和开发,有利于加速和改善学生对世界的理解,激发学习兴趣,增加学生获取信息的渠道,活跃课堂教学,提高学习效率。因此,教师在教学中应创造条件,让学生以小组为单位讨论、探究、上机实验、提出问题、分析问题、解决问题,促进学生思维能力的发展、动手和操作能力的提高。
四、整合过程中必须处理好“实”与“虚”的关系
学习物理需要大量的感性知识,然后经过思维上升到理性知识。采用现代信息技术可为学生提供丰富的感性知识,但在这个过程中也存在着一些值得注意的问题。如:用过多的模拟课件来代替真实的物理现象,用模拟实验来替代真实的物理实验。我们必须注意到,模拟是不得已而为之的一种手段,如果能够展示真实的现象,最好不用模拟。另外还要特别指出的是,计算机上的模拟只是一种形象的动画,与真实的科学研究模拟还是有本质的区别。例如:高中物理中“电场中等势线的描绘”这个实验,是一个科学的模拟实验,但是如果将此实验改为计算机上的模拟,就会失去实验的真实的科学价值,会让学生感觉到学物理可以不用做实验。物理是以真实的物理现象作为客观研究对象的,因此利用信息技术展示物理情景时,应当是客观物理现象的真实放映。在现实教学中展示物理情景的常见的方法有:真实现象、现象录像、模拟现象。物理学是求真的。因此,能展示真的就不要以假的或虚的来代替,应当把直接的真实物理现象放在第一位、录像放在第二位、模拟放在第三位。