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浅论信息技术融合下的物理概念教学

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  摘 要:随着信息技术在教学应用中的不断深入,物理概念教学与信息技术的融合加深。学生对物理概念的学习会感到困难,尤其是利用传统的教学模式,会使学生更难理解。有些物理规律的条件在现实中无法满足,容易形成错误的认识,不利于学生的学习。利用信息技术进行辅助教学可以有效地避免上述问题,能够帮助学生对概念进行理解,降低学生对物理概念学习的难度。本文以笔者多年对信息技术融合下物理概念教学实践为出发点,通过对比分析、举例说明,阐述信息技术融合下物理概念教学的特点及方法。
  关键词:信息技术;物理概念;教学
  【中图分类号】G 【文献标识码】B 【文章编号】1008-1216(2019)02B-0037-02
  物理概念是反映物理现象、物理过程共同属性和本质特征的一种抽象。物理概念教学往往体现以下特点:第一,通过丰富的感知活动和大量的事例为概念形成提供认识基础。第二,通过“实验与探究”“观察与思考”为概念形成提供理性认识。第三,通过“讨论与交流”“实验与探究”“实践与拓展”掌握概念的内涵与外延,加深对概念的理解。
  物理概念的教学要根据学生的认知特点和心理特点,通过概念教学来培养学生学习物理的兴趣,掌握科学的探究方法,发展学生自主学习的能力,养成良好的思维习惯,从概念教学这个角度实现课程的核心素养。此外,概念教学要遵循科学性原则、直观性原则、启发性原则、理论联系实际原则。
  根据笔者在教学中的体会,认为要从以下几方面进行物理概念教学:第一,概念教学中要重视概念引入的必要性和重要性,激发学生的兴趣,提高学生的求知欲。第二,利用教材提供的课程资源及其他一切可以利用的资源,为学生学习物理概念提供丰富的感性材料。第三,根据教材的特点,通过“讨论与交流”“实验与探究”突出物理概念的本质和主要教学因素,掌握概念的内涵与外延,培养学生的分析和推理能力。通过“实践与拓展”,深化和活化物理概念。第四,根据教材的特点在物理概念教学设计中注意学科核心素养的培养,注意创设学生自主学习的环境,重视学生学习的过程。第五,遵循教材又不拘泥于教材进行物理概念教学。
  在信息技术融合下的物理概念教学,如何将上述的特点和方法融合?又该如何利用现代信息技术为教学服务,弥补传统的概念教学中的不足呢?下面以具体的物理概念教学进行对比分析。
  例案:“平抛运动规律”教学
  物理教材广东版必修二第一章第三节中定义“物体以一定的初速度水平抛出,仅在重力的作用下所做的运动叫做平抛运动”。课本给出的实验教学如下,平抛运动的轨迹通过在黑板上画出展示,在教师辅助下进行平抛运动规律的教学。这样在理论上可以探究平抛运动规律。由于水平轨道无法做到光滑,研究平抛运动水平方向的分运动时,实验误差较大,甚至得不到想要的实验结果致使出现误导学生的情况。小球从A轨道平抛出来的运动轨迹无法完全呈现出来,不好进行对比分析。三个电磁铁释放的小球不能在相同的时刻进行对比分析。
  利用信息技术进行辅助教学可以把实验条件理想化,通过模拟实验,进行平抛运动规律的教学。模拟实验设计(动画):让小球A从圆弧轨道滚下,到达水平时,小球A做平抛运动,同时在A处让小球C在水平方向做匀速直线运动,小球B在小球A的抛出点做自由落体运动。每隔相等的时间,三个小球在相应的位置用水平虚线和竖直虚线连接起来。这样学生很容易观察到小球A平抛运动在水平方向的分运动与小球C的匀速直线运动规律相同,竖直方向的分运动与小球B的自由落体运动规律一致。利用动画反复观察,学生会对平抛运动规律的认识更加深刻。
  与课本给出的教学设计相比,利用信息技术辅助教学可避免由于实验条件难以满足而带来的错误结论,避免学生在不正确的实验现象中形成错误的概念。而且模拟实验过程还可以反复进行,在关键时刻(或位置)可以慢放或回放,能够让学生反复观察实验现象,让学生看清楚,弄明白。
  中学物理中还有很多的规律、概念可以充分利用信息技术进行辅助教学,如电场、磁场、电流、万有引力等概念的教学都可以利用信息技术来模拟模型或模拟动画。这样可以让学生更容易理解物理概念和掌握物理规律,让学生在浩瀚的物理世界中能够对一些物理现象有清晰的认识,让学生既可以见到树木又可以看到森林,增加学习物理的兴趣和热情。
  信息技术怎样帮助人们改进学习方式是国内外教育技术学的热门研究课题,得到了美国学者布拉德·霍坎森、英国学者罗伯特·麦考密等人的高度重视和深入的研究。在香港,学者袁海球与罗陆慧英等人于2003年提出,学校可采纳ICT的三种教学模型(技术推广模型、具有催化作用的整合模型、文化创新模型),在国内得到广泛应用。笔者自参加工作以来,不断研究利用第二种模型即“具有催化作用的整合模型”进行物理概念教学,对信息技术融合下的物理概念的教学特点得到了一些体会。
  第一,从抽象到具体。利用信息技術进行辅助教学可以将一些较为抽象的物理概念转化为具体的图形、图表或动画,如电场、磁场、电流等概念的教学。
  第二,由枯燥变为生动。利用信息技术进行辅助教学可以将一些枯燥的物理概念教学变为生动的实物教学、动画演示教学,可以烘托课堂氛围,增加学生的学习兴趣,提高学习的效率,如匀速直线运动的教学等。
  第三,从现实到理想。利用信息技术进行辅助教学可以将现实无法满足的条件理想化,满足条件,排除现实条件无法满足对学生在概念认识上的干扰。如抛体运动的概念教学,地面上抛出的物体除了受到重力还要受到空气阻力的作用,只不过空气阻力较小,对小球的运动影响不明显而忽略不计,这样我们才认为地面上做抛体运动的物体是仅在重力作用下的运动。现实中无法用实验验证的规律可以通过模拟实验加以验证。如伽利略的理想斜面实验、牛顿第一定律的验证等。
  第四,从不可逆转到可逆转。利用信息技术进行辅助教学可以对实验现象反复观看,对实验过程过程可以慢放、回放,可以加深学生对物理概念的认识,降低学生的思维难度。如在平抛运动的教学中反复观看模拟实验,对关键位置慢放或停止下来或回放进行观察讨论,直到学生看清楚弄明白。利用传统的教学无法实现这一目的。
  第五,从单一到多元。利用信息技术进行辅助教学对物理概念的呈现可以实现多元化,教学资源丰富,有利于培养学生的发散思维,实现学习的多元化。如加速度的概念教学,可以利用动画展示小车在斜面的运动来观察速度的改变,也可以播放视频飞机的起落过程、火车的起停过程、赛车的速度变化等。让学生观察到速度的改变有快有慢,为了描述速度改变的快慢引入加速度的概念。这样的教学设计学生不仅知道为什么引入加速度,还能够明白加速度的物理意义,降低了加速度概念教学的难度。
  当然,信息技术并不是万能的,不是所有的物理概念都适合利用信息技术进行辅助教学,如质量、时间等概念的教学。利用信息技术进行辅助教学的模拟实验都是人为设计的,不是真实的自然现象,得出的结论和规律都是为了满足条件而设计出来的。所以教学中要向学生说明,不然物理课堂教学就与这门以实验为基础的自然科学背道而驰。
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