1、信息技術與高中物理教學整合信息技術與高中物理教學的整合探索 利用信息技術促進高水平思維 單位：北京第四十三中學 姓名：朱霞信息技術與高中物理教學的整合探索 利用信息技術促進高水平思維 摘要： 從口耳相傳到現代教育媒體的產生，使得教育也步入了新時代。但無論如何都不能忽略信息技術與高中物理教學整合的目的，即促進學生的高水平的思維，有了活躍的思維才能把物理學得懂，學以致用。本文從理論及實踐兩個角度論述了信息技術怎樣促進高水平思維，列舉的課堂實踐案例融合了建構主義學習理論，從而使信息技術真正落到實處而不是濫用。伴隨著新課改的日益深入，對“利用信息技術促進學生的高水平思維”這一現代教育技術研究課題將不斷

2、地進行探索下去。 關鍵詞：現代教育媒體 多媒體教學 高水平思維 信息技術 建構性學習 一、 從口耳相傳到現代教育媒體在文字未出現之前，人類進行交流最早是使用口耳相傳的方式，利用口頭語語言將信息由一個人傳給另一個人，這種傳播由于不能將信息有效記錄下來，最終導致信息無法準確的傳承和保留，從而致使很多遠古歷史之謎至今仍然無法解開。文字和書寫工具的出現是人類歷史上一次重大的信息技術革命，它使人們不僅能將信息以符號的形式記錄下來，而且給教育帶來了一個真正脫離教學雙方的獨立存在“媒體”，為教學內容的豐富、教學規模的擴充打下了基礎。隨著社會的進步和科技的發展，電子化和數字化的現代媒體開始逐漸滲入各種教育和傳

3、播領域，現代媒體的社會使用使信息傳播的更多、更快、更遠，人類從此進入了信息化的時代，現代媒體在教育中的運用也帶來了教育的又一次新的革命現代教育技術的產生。二、濫用多媒體出現的問題在高新技術密集時代借助高科技實行多媒體教學，不僅是一種教學趨勢而且是一種新的教育理念。而時下運用多媒體進行教學儼然成了“時尚”，一旦有公開課、實驗課、教研課、評比課等，非多媒體不能登“大雅之堂”。在這種“時尚”的影響下，有的教師缺乏現代教學思想和教學理論作指導，在教學過程中只是把教材的內容通過多媒體手段簡單的再現出來，許多物理課堂演示實驗也全部借助于課件、圖片，多媒體僅僅起到“投影”、“幻燈”的作用，缺乏鮮活性、靈活性

4、及知識的完整性。以下是我在近幾年教學工作中總結的幾點電教使用容易出現的問題：1、 忽視教學基本功的訓練許多中青年教師利用其電腦知識的優勢，不重視教學基本功的訓練。比如有些教師依賴利用從互聯網上下載下來的課件，在課前不再注重教學內容的演練，導致課堂上出現較多的教學錯誤或口誤。有些教師一整節課只見鼠標在大屏幕上飛舞，學生坐在下面被指得云里霧里不知所謂，然而在物理教學中突然的解題靈感和心得往往是教學藝術的動人之處，它往往無法預先制作進課件，也絕不能在課堂上被一筆帶過，此時板書就是必不可少的，它即時重現力強，隨寫隨看，內容還可以方便的增刪。實驗技能也是物理教師的一項基本功，有些物理教師視電教手段為萬能

5、，完全摒棄了直觀的課堂可操作實驗，甚至一個學期不組織學生走進實驗室進行實驗。2、 喧賓奪主，掩蓋教學內容片面追求課件漂亮的外觀和動感的媒體表現形式是存在的另一個普遍問題。在課件中過多的使用不必要的音視頻材料，對課件界面做過分的渲染這種將電教特點發揮到“極致”的作法過分強調了課件制作技巧和課件表面形式的浮華，其結果是形式掩蓋了內容、喧賓奪主。經常會出現，學生上了一堂課好像是看了一部沒有主體的娛樂片，有趣，但沒有學到該學的東西。課件的制作也得講究一切從實際出發，趙本山有句著名的廣告詞叫“不看廣告看療效”，我們在實際教學中也應該“不看花活看實效”，這樣才能使多媒體教學健康的發展。3、 教師充當“解說

6、員”，教學雙方缺乏互動與交流很多教師使用電教媒體教學時，經常埋頭操作電教設備，演示課件，口中念念有詞，如同解說員，無暇顧及學生的反饋，學生只聞教師其聲，不見教師其人。教學過程由于沒有師生間的互動交流而變得枯燥乏味。三、 信息技術整合于高中物理教學的理論探索 步入新課改 ，我們擁有最先進的信息技術，我們不斷深化建構主義的學習理論，但不可否認學校中的物理教學至今還沒有因為使用技術而產生根本變革，一個最主要的原因是信息技術未能整合于物理教學之中。整合勢在必行，且要注重實效。下面我就結合高中物理教學特點和自身的一些實踐經驗粗略談談如何利用信息技術的潛力，設計有效的學習環境，支持和促進學習者的思維尤其是

7、高水平思維活動的。（一） 高水平思維活動物理教學的活力源于活躍的思維。許多學生抱怨物理太難理解，許多教師埋怨學生思維不夠活躍。其實這是同一個問題，也是由于傳統教學而必然體現的一個問題。如果你認為學生聽了，記下了教師所講的概念、規律和方法策略，便可以自然而然的理解這些內容了，那么你錯了。例如，學生學習牛頓三定律以后能默寫相應的概念公式，能運用公式演算簡單書本例題，或能用這個定律揭示生活中的現象，亦或解決以前沒有遇到過的問題。但是這些思維活動所體現的主動性和創新性是有一定差異的，因而表現出了不同的水平，從較低水平的思維到高水平的思維。我們可以參考布盧姆提出的教學目標分類學來分析思維活動的水平。布盧

8、姆把認知領域的學習目標分為從低到高六個層次： 知道：指對所學材料的記憶，包括對具體事實、方法、過程、概念和原理的回憶。 領會：指把握所學材料的意義。可以借助三種形式來表明對內容的領會，一是轉換，即用自己的話或用不同于原先表達方式的方式來表達自己的理解；二是理解，即對信息加以說明或概括；三是推斷，即對事物之間的邏輯關系進行推理。領會超越了單純的記憶，代表了最低水平的理解。 應用：指將所學材料應用于新的情境之中，包括對概念、規則、方法、規律和理論的遷移應用。解決例如：如何使用你已學過的慣性定律解釋這個實驗現象等問題。應用反映了較高水平的理解。 分析，指將整體材料分解成各個構成成分、并理解其組織結構

9、，包括對要素的分析、關系的分析和組織原理的分析。分析代表了比應用更高的認知水平，因為它既要理解材料的內容，又要理解其結構。 綜合：指將所學的零碎知識整合為知識系統。包括三個水平：用語言表達自己的意見時表現出的綜合（如對章節知識系統的總結）；處理事物時表現的綜合（如設計一個實驗報告）；推演抽象關系時表現出的綜合（如概括出概念間的抽象關系）。綜合所強調的是創造能力，需要產生新的模式或結構。 評價：指對所學材料進行價值判斷的能力，包括按材料的內在標準（如課文內在組織的邏輯性）或外在標準（如文章對目標的適用性）進行評價。解決例如：為什么這種方法更好？你如何評價普朗克對量子理論的貢獻等問題。評價是最高水

10、平的認知學習結果，因為它要求超越原先的學習內容，并需要給予明確標準做出價值判斷。以上六個層次的認知學習目標包含了不同水平的思維活動，從簡單的知識記憶一直到最高級的批判性評價。由此我們可以大致把知道、領會和應用三個層次所涉及到的思維活動稱為較低水平的思維，而把分析、綜合和評價三個層次所涉及的思維活動稱為高水平思維。一些研究者對高水平思維的特征進行了概括分析。貝克（Baker,1990）認為，高水平思維可以簡單的描述為“不僅僅需要進行信息提取的智力活動”，萊維和史密斯（Lewis&Smith,1993）,給出了一個更為詳細的定義：“高水平思維是指人將新信息和記憶中儲存的信息相互聯系起來并（

11、/或）對其進行重新組織，以達到一定的目的，或在一個復雜情境中找到可能的答案的過程”。傳統物理教學的一個突出缺陷是過于強調對知識的記憶、領會和基本應用，而忽視了更高級的認識目標。換言之，高水平思維的欠缺是導致傳統物理教學被動機械的癥結。在教育技術領域，只有為數很少的教育資源是為高水平思維活動而開發的，因此激發和促進學生的高水平思維是新型教學模式和教育技術的一個重要使命。（二） 信息技術作為認知工具 傳統的教育技術研究是與傳統教學模式一致的，教育技術研究中的主導觀點是把技術看作是承載和傳播信息的媒體，看作是教授學生的工具。在教育傳播過程中，制作者（包括教學設計者、學科專家、媒體制作者、媒體管理者等

12、）首先以教學設計的系統方法為基礎，對學生的學習進行因果分析，而后以視覺或符號的方式對各種信息或智力技能進行編碼，體現在各種技術產品中。在教學過程中，學生感知到媒體中的編碼內容，與技術進行一些交互，即輸入信息，進而引發技術系統的判斷和反饋，而這些判斷和反饋信息都是預先封裝好的。技術作為信息的載體，向學習者呈現那些要求他們學習的信息，完成“教”的任務。例如：為了讓學生學習自由落體運動，有的教師的制作了類似的flash課件，學生只需要輸入下落的時間，然后點擊開始就可以獲得下落高度，瞬時速度的大小。右側的動畫也會相應的進行演示。然而為了利用技術促進學生的高水平思維，我們需要重新審視信息技術在學習中的作

13、用。在這個方面，著名教育技術專家喬納森（D.H.Jonassen）提出了信息技術作為認知工具的觀點。喬納森認為，我們不應該簡單把計算機等信息技術用作傳遞知識的教學媒體，而是應該作為認知工具。在傳統的教學技術中，教學媒體的設計者借助各種信息技術工具（如文字處理、圖像處理、數據處理工具等）對希望學生掌握的知識進行編碼、組織和表征，包裝在教學媒體之中，而這種教學媒體在結果上往往會限制而不是促進學生的認知加工活動。研究表明，教學媒體設計過程的最大受益者是設計者而非學習者。因此，我們應該進行角色轉換，讓學生成為設計者，利用各種信息技術工具（而不只是教師預先制作好的課件）作為認知工具，進行知識建構活動。信

14、息技術不再只是用來傳遞預先設計好的知識的媒體。學生可以用信息技術分析他們周圍的世界，獲取信息，解釋、組織自己的知識，并通過有效的方式將自己的知識表達出來。所謂認知工具，就是用以激發和促進學生的認知加工活動的工具，它可以支持、引導和擴展學生的思維過程，促進學生的知識建構。典型的可以作為認知工具的計算機軟件包括數據庫、電子表格、網絡軟件、多媒體/超媒體（超媒體是超文本和多媒體在信息瀏覽環境下的結合，包含文字、圖形、圖像，動畫、聲音和電視片斷，這些媒體之間用超級鏈接組織）制作工具、計算機會議系統、協作知識建構環境、微型世界學習環境（微型世界Microworld是利用計算機構造一種可供學習者自由探索的

15、學習環境，大多數微型世界是借助計算機化建模技術構造的）等。這些工具可以作為學生的認知伙伴，引發、支持和促進他們的高水平思維活動。而且，學生也只有通過自己的高水平思維活動才能有效的利用這些工具，因為在這些工具中沒有（或很少有）現成的知識。（三） 以信息技術促進高水平思維一旦信息技術作為認知工具進入到學習活動中，認知工具便與學生建立了一種認知伙伴關系，雙方各自分擔了一定的認知任務。比如我們在教學中曾嘗試學生利用溫度傳感器及其支持軟件來研究自行車車胎在打氣和放氣時的溫度變化問題。學生將溫度傳感器連接到計算機上，啟動DateStudio軟件，就可以“讓”傳感器和計算機來采集溫度變化數據，記錄存儲下來，

16、并通過數據表格和曲線圖表現出來。課堂效果相當好，給學生留下了深刻的印象。傳感器和計算機作為認知工具分擔了大量的繁瑣、機械的任務，而這并不是減少了學生的責任，相反，他們要用更多的精力完成更多更高水平的認知任務：確定研究問題、規劃研究思路、確定研究方法（如需要在何種條件下以何種方式采集何種數據）、洞察數據背后隱藏的模式和趨勢、解釋和評價研究結果等等。認知工具不會降低學生的認知加工任務，讓學習變得更輕松，而是要讓學生付出更高水平的努力，完成更高級、更核心、更富有挑戰性的認知加工任務，對學科內容進行更活躍更有效的思維加工活動。如上所述，信息技術可以作為認知工具來支持和促進學生的問題解決和高水平思維活動

17、。在實際教學中，教師可以靈活應用各種信息技術工具達到促進高水平思維的目的，比如通過視頻、動畫呈現情境性的實際問題；讓學生借助網絡教學資源庫、多媒體百科全書、數字圖書館、數字博物館、虛擬參觀等獲得豐富的相關資源，并進行深入的加工分析；讓學生借助計算機輔助實驗系統、模擬和建模軟件等獲得數據、發現規律；利用數據庫、電子表格和統計軟件等對通過調查、實驗收集到的數據進行分析處理；用文字處理軟件（如word）、演示文稿軟件（如powerpoint）、多媒體和網頁制作工具（如Flash和Frongtpage）等來制作和發布電子作品，表達自己對知識的理解；利用電子學檔促進學生對探究過程的自我反思，等等。我在美

18、國上中學-高中卷的小作者鞏昂，在自己的書中描述了美國在中學生自主的構建知識體系和課程結構、培育科學素養和人文情懷方面所做的種種努力，使我從中充分感受美國中學生在主動·探究·協同性學習模式下對創新精神和實踐能力的培育過程。他的強化物理老師安德森的教學哲學我極為認同：想真正學到物理學的精髓就要通過實驗“一邊做一邊學”，在自我發現（self-discovery）和自我學習（self-learning）中學物理。當他的學生最初抱怨他不像別的老師那樣什么都教時，他風趣地回答：你們都是未來的科學家了，我可沒法指導你們什么，科學家可能遇到各種困難，你只有和你的同伴一起協作才能克服。書中大

19、量介紹的問題·互動·合作性教學案例，豐富的課堂組織形式，對于探索新課標要求的探究性教學模式、培養符合時代潮流和社會需求方向的高分高能學生有很強的借鑒作用，更啟發了我的教改思路，促使我進行了一系列的探索工作。四、 信息技術整合于高中物理教學的實踐探索脫離了先進的信息技術，精彩的教學設計只能望洋興嘆，脫離了現代教學理論再新型的教育技術也只能是濫用，無法發揮其應有價值。因此利用學校的數字物理實驗室，再結合建構主義學習理論，我進行了一些有益的嘗試，有成功經驗也有失敗教訓。希望能與大家分享。1、 對建構主義的通俗化理解建構主義學習理論主要是以皮亞杰、維果斯基等的思想為基礎發展起來的，

20、與客觀主義相反，建構主義者認為對事物的理解不是簡單由事物本身決定的，人在以原有的知識經驗為基礎來建構自己對現實世界的解釋和理解。學習是一個積極的意義建構過程，教學并不是把知識經驗從外部武裝到學生的頭腦中，而是要引導學生從原有的經驗出發，建構起新的經驗。學習者問題情境利用專業性資源探究活動實驗、調查、設計建構性互動結果反思評價學習共同體反省性思維建構性學習的基本結構圖這則寓言故事可以幫我們通俗的體會這一觀點。李歐李奧尼（Leo Lionni）在魚就是魚（fish is fish）中描述了這樣一個故事：在池塘中的小魚和小蝌蚪是一對好朋友，它們一起聊天，一起覓食，也一起游戲。一天蝌蚪變成了青蛙告別了

21、魚到陸地上去旅行。在游歷一番之后，青蛙回到了這個池塘。魚一見到青蛙，便迫不及待的迎上去問到：“青蛙大哥，你都看到什么了？”青蛙說：“外面的世界真精彩！我看見了很多很新奇的東西。比如我看到了一種動物，它有兩條腿，一對翅膀，身上、翅膀上和尾巴上都長著漂亮的羽毛，可在高空中飛翔?！濒~饒有趣味的聽著青蛙的講述，頭腦中形成了有趣的形象。青蛙作為“教師”準確的講出了鳥這種動物的特征，魚作為“學生”，很有興趣，而且很認真地聽講。但在結果上，魚心中的鳥卻是一種“魚化”的鳥。因為它在意自己原有的經驗為基礎來建構對新知識的理解。雖然這是一則夸張化的寓言，但只要冷靜反思一下現實的教學，我們不難發現這種語言的影子。知

22、識建構成為教學的焦點，這不僅僅是要突出知識建構在教學中的重要性，而且意味著教學思路的轉變。不能再像傳統教學一樣重點放在課業任務，讓學生抄寫或默寫公式，完成大量習題，按照規定的程序操作實驗儀器！學習作為一種知識建構活動，知識建構本身才是教學著眼點。教學活動應該直接關注學生面對的各種問題情境所進行的知識生成和持續改進過程而不只是關注活動的表面形式。建構主義的學習和教學要求學生通過高水平思維活動來學習，學生要不斷的思考，不斷地對各種信息和觀念進行加工轉換，基于新經驗和舊經驗進行綜合和概括，解釋有關現象，形成新的假設和推論，并通過一定的方式對此做出檢驗?！巴ㄟ^問題解決來學習”是一條核心思路。2、 基于

23、建構性學習基本結構上的教學設計實例一：在高一新課改第一章第二節時間和位移中，對于時間間隔和時刻、位移和路程概念的理解我首先設計了一個物理情境：08年奧運會的召開吸引了大量的外國游客來北京參觀，需要學生自主設計一個北京旅游線路圖表。 要求是要準確地告訴游客到達每個景點的準確時間，行車路線，兩個旅游景點間的距離。由于數字實驗室是可以上網的，所以學生使用Google Earth相當方便。Google Earth是一款將地圖、百科全書和飛行模擬器融為一體的軟件，采用的3D地圖定位技術能夠把Google Map上的最新衛星圖片推向一個新水平。用戶可以在3D地圖上搜索特定區域，放大縮小虛擬圖片，然后形成行

24、車指南。學生會結合以往學過的知識和生活中的體驗利用先進的教育技術手段完成任務。在任務完成的過程中，到達的每一個景點代表位置，從初始位置到終止位置之間的有向線段為位移，所有行車路線長度總和為路程。到達每一個景點的準確時間代表時刻，從一個時刻到另一個時刻之間的時間就是時間間隔。有的學生以表格的形式列出了線路安排，有的則以圖的形式進行展示，最終經過交流評比，大家選出自己最喜歡的設計。傳統教學，在教學之初先講所學的概念，而后再讓學生去做一定的練習，嘗試去解答有關習題，其潛在的假設是：學和做是兩個過程，必須先學了，先知道了，才能去做，去解決有關的問題。而本節課則是以相反的思路來設計教學：“在問題解決中學

25、習”。教師針對所要學習的內容設計出具有思考價值、有意義的問題，首先讓學生去思考、去嘗試解決，在此過程中教師可以提供一定的支持和引導，組織學生討論、合作，但這都不應妨礙學生的獨立思考，而應配合、促進他們的問題解決過程。在問題解決的過程中學生要綜合運用原有的知識經驗，查閱有關資料，從而做出合理的綜合和分析，這個過程中學生便可以建構起與此相應的知識經驗，在此基礎上教師可以在進行提煉和概括使得學生所建構的知識更明確更系統。實例二：人教版高中物理第二冊第九章的學生實驗用單擺測定重力加速度。傳統的實驗設計用秒表測量單擺的振動周期，操作時至少要取30次全振動的時間然后求周期的平均值，雖然精確度也較高但是浪費

26、了許多時間在數據的采集上，學生往往只能把處理數據和誤差分析放在課后進行，不利于老師了解學生對原理公式的掌握情況?；谝陨显蛭覍⒐怆婇T傳感器引入這個實驗代替秒表測量單擺周期，不僅大大縮短了數據采集時間，同時可以測出多組數據練習利用T2-L圖像求出g值。簡化了實驗數據的采集過程，就要求學生有更高的實驗方案的設計能力和實驗數據尤其是表格、圖像的處理能力。本節課一開始為了能更好的激發學生的興趣，并不直接說出實驗題目，先透露給他們一個一直隱藏的“秘密”，除了海拔高度，緯度不同會影響重力加速度值以外，地下埋藏的礦藏不同也會導致g值的變化。并以一個故事調足學生的胃口：英國探險者通過家中的老擺鐘在搬家之后總

27、走快進而發現當地的重力加速度值偏大，從而預測地下必有礦藏。經過村民開采終于找到了黃鐵礦。故事講完了啟發學生猜想這個探險家是通過什么原理得到結論的？通過學生對實驗原理的分析，找到所需實驗器材，并使4人一組設計討論實驗步驟及注意事項。利用局域網共享、交流設計結果。在進行完數據采集之后，最重要的就是處理數據以及進行誤差分析。由于DIS實驗的引入使用公式計算的傳統方法得到簡化。教師有時間進行圖像法的教學內容。最后啟發學生思考利用光電門還可以幫我們完成哪些實驗，并演示如何驗證機械能守恒。短短幾秒鐘就完成的數據采集使學生深刻體會到科技給我們帶來的方便之處。在這節課的過程中，學生需要自主進行探究物理實驗的設計過程，利用什么理論來指導設計，選擇什么器材，為什么選擇這些器材，實驗過程中出現了問題怎么解決，如何說明自己的實驗結果是正確的，或在哪些方面需要修正。在這一整套的過程中，學生把自己已經學習過的知識進行遷移，充分調動了他們各方面的積極性，實驗的技能獲得了提高，