浅谈信息技术在物理教学中应用的利与弊

浅谈信息技术在物理教学中应用的利与弊

张友良

内容提要:使用计算机、多媒体、网络、各种传感器等现代教学设备和技术，已成为教学的内在需求。对中学物理教学有很好的辅助作用。一方面，它能化抽象为形象、化微观为宏观、化静态为动态、化不可操作为可操作。对化解知识难点，提高综合能力，推进素质教育具有重要意义。但是过分依赖信息技术可能会造成学生对于物理过程和物理情景的构建能力下降，信息技术也可能对课堂传统实验和学生生活经验积累能力有一定的冲击作用。

主题词:信息技术　物理教学

在中学物理教学里，利用信息资源跨越时空界限的特点，将信息技术融合到学科教学中来，可以充分利用各种信息资源，与学科教学内容相结合，可使学生的学习内容更加丰富多彩，更具有时代气息，更贴近生活和现代科技;可使教师拓展知识视野，改造传统的学科教学内容，使课堂教学“活”起来。

一方面，它能化抽象为形象、化微观为宏观、化静态为动态、化不可操作为可操作。对化解知识难点，提高综合能力，推进素质教育具有重要意义。另一方面，多媒体技术的运用，使计算机集文字、图形、图像、声音、视频图像、动画等多种形式信息的编辑、控制和传递于一身，为学生营造了资源丰富、形象生动逼真、知识表征多元化的模拟与仿真情景，极大地优化了学习环境。同时，多媒体技术的集成性、交互性、同步性、协同性等主要特点，可以充分调动学生各种感觉器官的功能，有利于开发全脑的学习潜能，平衡人的智力发展;有利于克服时空的限制，模糊课堂学习与真实学习的差异，使学生有可能全身心地投入以解决真实、复杂的物理实际问题。因此，信息化课程比传统的课堂教学有无法相比的优越性。它能对传统的教学模式、手段、方法、过程等全方位地得到优化和拓展。现在应用信息技术教学已经全面在各个学科中普遍展开，笔者仅就自己感悟到的物理教学中信息技术应用的利与弊谈一点自己的浅见。

在物理教学过程中应用信息技术的好处可以归纳为以下几点:

1.能够形象地展现不可见的物理情景:

物理现象中有很多是很难或甚至不能用肉眼看清的，有些即使借助最现代的仪器也很难看到。利用计算机的模拟，①我们可以把一个原本无法看到或看清的现象纤毫毕现地呈现到学生的面前。如高二物理“电磁振荡”的教学就可以通过flash课件把磁场、电场、电流、电路中的磁场能和电场能的变化形象地地呈现给学生。②可以实现情景的延迟与加快:一个物理过程的进行时间有长有短，多媒体课件可以把一个自然界中无法更动的过程随意地加快或减慢，帮助对物理现象和物理规律的理解力还十分有限的中学生更好地形成感性认识。方便地重复与呈现，如我在课件平抛运动的动态演示中，把闪光照片运动起来，学生看了印象很深。物理规律如果不能在不同条件、不同地点得以重现从而得到反复验证的，便不会得到承认，计算机可以超越时空和具体的实验条件的限制，反复地进行理想实验的演示。因为实际教学中肯定会受到实验条件的限制，在一节课中，你呈现给学生的实验现象可能需要远远不止一节课的准备工作，实际实验的可重复性还可能受到天气的影响，或者需要考虑成本的因素，安全的因素等等。而计算机则完全不存在这样的问题，当程序完成后，模拟的现象可以任意多次地重复。

2.能多角度、全方位地对学生进行感官刺激，增强教学实效:

在课堂教学中，引入信息技术可帮助学生直观地感知物理过程。运用电脑超媒体集成展示信息的优势，结合教学内容，围绕教学目标，选用文字、图片、声音、动画、视频等不同形态的信息对课文的内容、情境、模型、状态、物理过程等进行生动的呈现，就能深入浅出地揭示知识的形成过程。如我在《电磁波谱》这一节设计时，就是充分运用信息技术的优越功能，配合课文内容，连续展示各个波段的电磁波相关的知识介绍的图片、动画和一些相关的视频图像，生动地把有关内容生动地展现在学生面前。有了这些知识的铺垫，学生对电磁波谱的知识结构就有了明确地认识。

3.能大容量大跨度地地传输各种教学信息:

应用信息技术，一方面可将各种教学信息如文字、声音、图片、动画、视频图像等不同形式信息的编辑、控制、传递既可以独立进行，也可以组群式的同时传输和展示，这种集成式、立体式的信息传输方式，使课堂信息交流模式从教师讲、学生听的单维模式拓展到多维模式。另一方面，这种图文并茂、声像并举的信息传送方式，能提供对多重感官的综合刺激，这种综合刺激，既强化了对课文的感知、理解和巩固，又丰富了教学内容，增加了教学密度和容量，便于学生在短时间内高效地摄取知识，培养能力。如在设计和制作《绪言》课件时，根据课堂教学的需要以大容量传递课程信息、展示物理模型、组群式播放情景动画，把物理学这一学科研究的物质结构知识、运动的基本规律，还有物理学的研究成果和研究方法在自然科学的各个领域所起的重要作用，或是分类或是组群式地展现给学生，既有文字介绍，又有声音助兴，还有大量图片或视频图像来展示相关的物理情景，这样学生就对高中物理将要学些什么就一目了然。

4.能使实验变得容易操作

一方面可以物理仿真实验运用于课堂，辅助物理课堂教学。在教学中，教师讲解了物理定律之后，马上运用电脑技术仿真演示相关实验，既加深了学生对定律的理解，又增加了物理课堂的趣味性。另一方面传感器的使用使得信息采集和数据处理变得容易了。

5.能使学生主动探究，并且利于进行交流

传统的物理教学过程中，教师主动性强，学生则是被动地听和看，不便于学生个性能力的培养。在信息社会里，教师不再是学生的知识唯一的源泉，图书和各种信息网络才是学生的获取知识的宝库。当学生有问题时，可以及时提出或利用计算机网络与同学讨论，对某个物理现象有自己的观点时，也可以提供给大家进行研讨和交流，教师提供解答。这样的多向交流会使学生的思维更加活跃，有利于培养学生的创新意识，实现以学生为主体，教师为主导的现代教学思想。总之，进入信息化课堂，不仅增大了知识容量，提高了课堂效率，而且营造了一种积极主动获取知识的学习氛围，从而丰富了教学内容，拓宽了学生的视野，培养了学生的自学能力，达到最优化的教学效果。学生的探究结果也容易在学生和老师之间进行共享和讨论。

6.理想化实验可以通过计算机课件来实现

物理研究中一个很重要的方法便是近似，于是便有了许多理想化的模型。中学教学中有许多这样的名词术语光滑(无摩擦)、空气阻力不计、理想气体(任何条件下都遵循气体的实验规律)、质点、匀速直线运动，但每一位物理教师都明白，这些在实际中都无法找到完全相符的实例。当然，许多现象可以通过巧妙地设计达到近乎完美的近似，比如为了减小摩擦力而采用的气垫、磁悬浮、真空等，但真正的理想化在现实中足绝不会出现的，有些现象甚至连近似都无法达到。但在计算机中，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，让学生观察到真正理想化的物理现象。这对于学生掌握主干知识，去除干扰因素能起到有利的作用。

但是，信息技术的引入对于物理教学的影响也并不都是正面的，也会形成一些负面的影响。

1.信息量的增加造成了学生吸收知识的精深程度下降

课堂上大量的习题通过PPT来进行呈现，增加了课堂容量，解题过程也通过PPT呈现，在学生思维的训练过程中师生、生生的互动深度不足。学生接受大量的知识，就像大象一样，有很大的食量，但是吸收能力却有可能下降

2.图片和视频等展现方式取代了学生的想象能力

现成的图片等确实有助于学生对于课堂所叙述的知识的理解，但是也使得学生的想象能力会发生退化。以至于当一道新的题目摆在面前的时候，如果没有图片辅助学生有可能不能够从文字叙述中想象出空间情境。

3.学生的实际生活感受经验的减少的危害被信息技术的普及所掩盖

现在的学生由于生活条件好了，参与生活和生产实践的机会减少了。有一些生活中的常识性的知识需要学生切身感受一下才能有正确的认识。物理是与人们在生活和生产中产生出来的科学体验密不可分的，许多物理题目需要学生设身处地地营造出物理图景来，学生没有这些体验，而课件能快速展现这些情景，学生被动接受，不利于学生创造力的发展。

4.动画和仿真实验室对于真正的物理实验的应用有不利影响

动画展示、视频展示和仿真实验室都可以用来展示一些物理实验的过程和实验现象，

造成了部分教师用这些来取代真正的物理实验。但是学生学习知识的过程是必须在真实的环境下才学的扎实的。试想“自感现象”的实验就有相应的课件，但是演示以后学生的心中会有真正做实验的时候的那种强烈的认知冲突发生吗?课件上指针的摆动能和真正的检流计的摆动更能引起学生的关注吗?动量守恒的“速度交换”实验如果不是真正演示的话学生会对结果感到那么惊奇吗?真的在讲桌上放上一个传动球摆，看到球之间的撞击和速度交换，学生才能对动量和能量的守恒知识产生兴趣。机械波的产生我们能够因为有了可以任意控制的动画就舍弃了引入时的抖动绳子吗?光的双缝干涉现象不让学生亲眼看到条纹而只是看投影上的图片学生能有直观的印象吗?等等。

总之，在课堂教学中引入信息技术并与课程有机整合，对物理课堂教学改革有着非常重要的积极作用。这一点是无庸质疑的。但是，物理课堂还是要坚持以生活实践和科学实验为基础的原则，在培养学生思维能力和创造能力的过程中，培养学生的观察能力，加强真实物理情景的试听冲击力，增加直观感觉，在此基础上加强深度思辨能力训练，让物理课堂上出物理味道来。

此文获北京物理学会2011年学术论文二等奖