【摘要】信息技術(shù)與物理學(xué)具有相互支撐、相互促進(jìn)的關(guān)系，物理學(xué)為信息技術(shù)的發(fā)展提供了物理領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識，拓寬了信息技術(shù)的應(yīng)用范圍，信息技術(shù)也為物理學(xué)知識、原理的“物化”提供了載體，體現(xiàn)出物理學(xué)的實(shí)用價值.在提倡跨學(xué)科學(xué)習(xí)的教育環(huán)境下實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與物理學(xué)科教學(xué)的融合是提升教育教學(xué)質(zhì)量的應(yīng)有之義.本文簡要論述高中信息技術(shù)與物理學(xué)科融合的重要價值，分析高中信息技術(shù)與物理學(xué)科教學(xué)的融合難點(diǎn)，重點(diǎn)從課前資料搜集、物理模型建構(gòu)、物理實(shí)驗(yàn)?zāi)M、物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)五大方面闡述高中信息技術(shù)與物理學(xué)科教學(xué)的融合路徑.

【關(guān)鍵詞】信息技術(shù)；高中物理；跨學(xué)科融合

“跨學(xué)科融合”是當(dāng)前高中教育領(lǐng)域熱議的話題，旨在通過跨學(xué)科知識、思想方法、育人機(jī)制、育人資源等的深度融合突破傳統(tǒng)單一學(xué)科教學(xué)的桎梏，培養(yǎng)學(xué)生更加開闊的視野，提升學(xué)生跨學(xué)科綜合能力與科學(xué)思維素養(yǎng).雖然當(dāng)前高中教師對跨學(xué)科融合予以高度重視，但由于物理與信息技術(shù)學(xué)科的屬性、內(nèi)容、教學(xué)方式等不同，所以教師很難在實(shí)際教學(xué)和活動開展中找到兩門學(xué)科的結(jié)合點(diǎn)，對信息技術(shù)的滲透和應(yīng)用力度較低，難以充分發(fā)揮信息技術(shù)與物理兩門學(xué)科相互支撐、相互促進(jìn)的作用.面對此種情況，如何在信息技術(shù)與物理學(xué)科教學(xué)之間找尋共同的育人目標(biāo)，挖掘兩門學(xué)科的契合點(diǎn)并有側(cè)重、有效果地開展好跨學(xué)科學(xué)習(xí)活動成為教師需要思考和解決的問題.

1 高中信息技術(shù)與物理學(xué)科教學(xué)融合的重要性

學(xué)科整合是新課改背景下物理學(xué)科與信息技術(shù)學(xué)科教師共同關(guān)注的問題，與傳統(tǒng)的單一學(xué)科教學(xué)相比，信息技術(shù)與物理學(xué)科教學(xué)的融合可以為學(xué)生提供多領(lǐng)域、多學(xué)科、開放性的學(xué)習(xí)資源，讓學(xué)生以更加包容的態(tài)度面對紛繁復(fù)雜的社會科學(xué)現(xiàn)象，深入且辯證性地思考科學(xué)技術(shù)發(fā)展對社會、個體的影響，培養(yǎng)學(xué)生理性客觀的科學(xué)態(tài)度，增強(qiáng)學(xué)生的社會責(zé)任感，對于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)具有重要價值.不僅如此，信息技術(shù)與物理學(xué)科教學(xué)的融合為兩門課程的教學(xué)育人提供了新思路，對于物理學(xué)科教學(xué)而言，教師不僅可以將信息技術(shù)作為物理教學(xué)的輔助工具，而且可以挖掘?qū)W生在信息技術(shù)方面的潛力，鼓勵學(xué)生運(yùn)用多種多樣的信息技術(shù)工具、電子軟件、數(shù)字化學(xué)習(xí)資源等探索物理規(guī)律、建構(gòu)物理模型.在此過程中，學(xué)生明顯提升了自己的信息技術(shù)素養(yǎng)，探索出適合自己實(shí)際情況的物理課程數(shù)字化學(xué)習(xí)方法，大幅度提高物理學(xué)習(xí)水平和學(xué)習(xí)效率，對于促進(jìn)自身全面、個性化發(fā)展大有裨益，并且有助于綜合提升信息技術(shù)與物理學(xué)科教學(xué)質(zhì)量［1］.

2 高中信息技術(shù)與物理學(xué)科教學(xué)的融合難點(diǎn)

在高中物理學(xué)科教學(xué)中融合信息技術(shù)最大的難點(diǎn)便是如何找準(zhǔn)兩門學(xué)科d6680ca18af9d80e584caa5a78b3fbc5f52fbd1d4da67af7023316567cd8d9b3的結(jié)合點(diǎn).目前，大部分高中物理教師都能夠認(rèn)識到信息技術(shù)與教學(xué)的融合價值，并且積極探索基于信息技術(shù)的物理教學(xué)新模式、新方法，但對于信息技術(shù)的融合停留在“教”的層面，即單純地將信息技術(shù)作為呈現(xiàn)物理知識、演示物理實(shí)驗(yàn)等的工具，未能真正將信息技術(shù)學(xué)科的知識、思想方法等滲透到物理教學(xué)中，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因是大部分物理教師缺乏信息技術(shù)應(yīng)用能力，不知道如何在物理教學(xué)中指導(dǎo)、啟發(fā)學(xué)生運(yùn)用信息技術(shù)來簡化學(xué)習(xí)流程、豐富學(xué)習(xí)資源，再加上信息技術(shù)學(xué)科內(nèi)容較為復(fù)雜，實(shí)踐性和理論性較強(qiáng)，使得教師在日常教學(xué)中融合信息技術(shù)的難度較大，制約了兩門學(xué)科的整合與跨學(xué)科教學(xué)，難以充分發(fā)揮出兩門學(xué)科相互支撐、相互促進(jìn)的作用［2］.

3 高中信息技術(shù)與物理學(xué)科教學(xué)的融合路徑

3.1 借助信息技術(shù)自主開發(fā)物理學(xué)習(xí)資源

物理課程標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)物理課程內(nèi)容要與現(xiàn)代社會以及科技發(fā)展產(chǎn)生密切的聯(lián)系，注重培養(yǎng)學(xué)生正確的科學(xué)觀念和社會責(zé)任感.信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)要培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力，為學(xué)生提供開發(fā)數(shù)字化學(xué)習(xí)資源、管理自身學(xué)習(xí)過程的機(jī)會.從物理課程與信息課程的改革方向來看，兩者都強(qiáng)調(diào)課程與社會現(xiàn)實(shí)和學(xué)生生活的關(guān)系，注重提升學(xué)生對信息化、數(shù)字化時代的適應(yīng)能力，讓學(xué)生學(xué)會自主學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí).所以在物理學(xué)科教學(xué)中教師可以將開發(fā)學(xué)習(xí)資源的主動權(quán)交給學(xué)生，鼓勵學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的信息技術(shù)工具、思想方法來整合優(yōu)質(zhì)并且適合自己的數(shù)字化學(xué)習(xí)資源，在保證學(xué)習(xí)資源與學(xué)生需要相匹配的同時提升學(xué)生的數(shù)字化學(xué)習(xí)能力、終身學(xué)習(xí)能力.

例如 “質(zhì)點(diǎn) 參考系”一課教學(xué)前布置“數(shù)字化資源籌劃”任務(wù)，請學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的信息技術(shù)知識、技能從多種網(wǎng)絡(luò)平臺上搜集與物理課題相關(guān)的資料，可以是相關(guān)物理史料，質(zhì)點(diǎn)模型在物理研究中的應(yīng)用案例等.學(xué)生通過閱讀物理教材初步了解本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容，參與到物理學(xué)習(xí)資源的籌劃之中，運(yùn)用所學(xué)習(xí)過的信息技術(shù)知識從數(shù)據(jù)中獲取對自己有價值的信息，培養(yǎng)學(xué)生的物理觀念并鍛煉學(xué)生的信息技術(shù)工具應(yīng)用能力，在促進(jìn)學(xué)生自主預(yù)習(xí)的同時實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與物理學(xué)科教學(xué)的融合［3］.

3.2 依托信息技術(shù)建構(gòu)物理模型

物理模型是對客觀現(xiàn)實(shí)的抽象反映，是學(xué)生經(jīng)過抽象、概括、總結(jié)歸納等一系列思維活動在客觀表象中探尋事物本質(zhì)屬性、內(nèi)在聯(lián)系和發(fā)展規(guī)律的最終思維結(jié)果，更是學(xué)生解決物理問題所必備的要素.建構(gòu)物理模型對于高中學(xué)生學(xué)習(xí)物理課程至關(guān)重要，但是高中學(xué)生的科學(xué)思維能力、抽象思維能力有限，難以在客觀表象和物理本質(zhì)之間建立關(guān)聯(lián).面對此種情況，教師可以將信息技術(shù)與物理學(xué)科教學(xué)相結(jié)合，為學(xué)生建構(gòu)物理模型提供工具、搭建“腳手架”，幫助學(xué)生逐步掌握建模的基本思想方法，為學(xué)生運(yùn)用模型解決實(shí)際問題奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).

例如 在“光的折射”一課教學(xué)中，運(yùn)用信息技術(shù)呈現(xiàn)光從空氣斜射到光滑平整表面后的反射光線，采用直觀的方式幫助學(xué)生回顧所學(xué)光的反射知識，調(diào)動學(xué)生已有的知識經(jīng)驗(yàn).在此基礎(chǔ)上由學(xué)生親自實(shí)驗(yàn)，探究光從空氣射入水中的光線傳播方向，拍攝照片.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后借助信息技術(shù)將照片投射在大屏幕上，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合光的反射模型對光的折射模型中的分界面、入射光線等模型要素下定義.最后，請幾名學(xué)生上臺，運(yùn)用所學(xué)的信息技術(shù)知識演示光的折射模型的建立思路和基本步驟，在培養(yǎng)學(xué)生建模意識、發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維能力的同時引導(dǎo)學(xué)生將信息技術(shù)作為學(xué)習(xí)輔助工具，提高學(xué)生對信息技術(shù)的利用率.

3.3 運(yùn)用信息技術(shù)直觀呈現(xiàn)物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

學(xué)生對物理課程的學(xué)習(xí)建立在觀察以及直接感知的基礎(chǔ)之上，學(xué)生唯有積累充足的感性材料以及直接感知經(jīng)驗(yàn)才能夠?qū)κ孪蟮谋举|(zhì)、屬性和特征產(chǎn)生理性的認(rèn)知.物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，物理學(xué)家在研究物理現(xiàn)象時通過實(shí)驗(yàn)來搜集證據(jù)，對自己的猜想進(jìn)行證實(shí)或證偽，由此推動物理學(xué)成果的不斷積累.物理新課標(biāo)突出了物理實(shí)驗(yàn)的重要性，但由于實(shí)驗(yàn)條件有限，課堂時間不夠充足，學(xué)生缺乏實(shí)驗(yàn)操作的機(jī)會，難以在實(shí)驗(yàn)中反復(fù)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并得到結(jié)論.對于此種情況，教師可以將信息技術(shù)和物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合，將那些難以操作或演示的實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為直觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生在觀察中“發(fā)現(xiàn)”物理規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力和信息素養(yǎng).

例如 在“簡諧運(yùn)動”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，借助信息技術(shù)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)操作方式：用數(shù)碼相機(jī)拍攝彈簧振子的運(yùn)動路線，分幀后得到每一幀照片.學(xué)生運(yùn)用Python語言編寫視頻信息分析、處理和加工程序，對視頻進(jìn)行切片和抽幀處理，再將所獲得的抽幀圖片進(jìn)行合成，得到彈簧振子運(yùn)動圖象.對于高中學(xué)生而言，運(yùn)用Python語言編程較為簡單，學(xué)生也在“數(shù)字化”物理實(shí)驗(yàn)中直觀感受到簡諧運(yùn)動的特征，既可以增強(qiáng)學(xué)生對物理實(shí)驗(yàn)的興趣，又能夠培養(yǎng)學(xué)生信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)［4］.

3.4 利用信息技術(shù)處理分析物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

在傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師注重對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析和推論，對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理分析有所忽視.學(xué)生對物理規(guī)律的探究離不開對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的推演，但由于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)之間的數(shù)量關(guān)系較為復(fù)雜，計(jì)算量較大，導(dǎo)致教師在教學(xué)中更加傾向于直接展示物理公式，在這種情況下，學(xué)生不能完整經(jīng)歷數(shù)據(jù)推演和實(shí)驗(yàn)探究過程，其體驗(yàn)感也會降低，不利于發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維.鑒于此，教師可以將信息技術(shù)和物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合所學(xué)的數(shù)據(jù)計(jì)算方法來分析、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從中獲得更加客觀、深刻、準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論.

例如 在“探究速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)教材實(shí)驗(yàn)方案和教師的提示組裝好實(shí)驗(yàn)器材，以小組為單位進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，由小組成員選取并利用自己熟悉的信息技術(shù)工具來搜集、整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分別表示時間、力、加速度的數(shù)值，結(jié)合“程序設(shè)計(jì)基本知識”“數(shù)據(jù)分析”等信息技術(shù)課程內(nèi)容，通過多種方式找出受力與運(yùn)動速度之間的定量關(guān)系，利用數(shù)據(jù)計(jì)算方法計(jì)算出某一物體在一定外力作用情況下的速度，并與所整理的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相對比，對物理模型進(jìn)行修正并分析誤差成因.最后，利用數(shù)據(jù)的可視化處理工具繪制力和加速度的散點(diǎn)圖，質(zhì)量與加速度的關(guān)系圖象，直觀感受速度與力、質(zhì)量之間的關(guān)系.通過將信息技術(shù)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、分析相結(jié)合，可以培養(yǎng)學(xué)生從客觀表象中抽象概括物理模型、物理規(guī)律的思維能力，也能夠增強(qiáng)學(xué)生的計(jì)算思維.

3.5 結(jié)合信息技術(shù)進(jìn)行項(xiàng)目式學(xué)習(xí)

物理學(xué)科和信息技術(shù)學(xué)科都注重培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感，倡導(dǎo)將社會科技議題以及科學(xué)前沿融入教學(xué)當(dāng)中，將社會問題、社會現(xiàn)象等轉(zhuǎn)化為學(xué)生的學(xué)習(xí)“項(xiàng)目”，通過項(xiàng)目式學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生開闊的科學(xué)視野、正確的科學(xué)精神、良好的科學(xué)素養(yǎng)以及跨學(xué)科綜合能力.在物理學(xué)科教學(xué)中，教師可以將項(xiàng)目式學(xué)習(xí)作為物理與信息技術(shù)課程的融合點(diǎn)，選擇與社會現(xiàn)實(shí)和學(xué)生生活緊密聯(lián)系的項(xiàng)目，注重項(xiàng)目的趣味性和貼近性，并指導(dǎo)學(xué)生以“項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)”為單位，經(jīng)歷項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)—項(xiàng)目方案執(zhí)行—項(xiàng)目成果展評等項(xiàng)目式學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng).

例如 在“實(shí)驗(yàn)：探究平拋運(yùn)動”項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動中，項(xiàng)目主題為：請你來當(dāng)飛行員，創(chuàng)設(shè)“空投物資”情境.先利用信息技術(shù)拍攝物體做平拋運(yùn)動的視頻，將物體看做質(zhì)點(diǎn)后利用相應(yīng)的軟件構(gòu)建質(zhì)點(diǎn)平拋運(yùn)動模型，將物體運(yùn)動軌跡進(jìn)行逐幀分解并簡化，引導(dǎo)學(xué)生觀察物體在水平和豎直方向的運(yùn)動軌跡以用速度—時間圖象，幫助學(xué)生認(rèn)識平拋運(yùn)動的特征.在此基礎(chǔ)上進(jìn)行“請你來當(dāng)飛行員”項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動，由學(xué)生通過簡單的編程來制作拋投物資小游戲，模擬真實(shí)的飛機(jī)飛行高度、速度以及拋投位置，利用自己發(fā)現(xiàn)的平拋運(yùn)動的規(guī)律來計(jì)算出飛機(jī)與拋投位置距離多遠(yuǎn)時自動投放物資能夠保證將物資拋投到指定地點(diǎn).同時，考慮空氣阻力，嘗試對物理模型進(jìn)行修正，讓學(xué)生認(rèn)識到理想化模型與現(xiàn)實(shí)之間的差距，進(jìn)一步發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維能力，讓學(xué)生感受到綜合利用信息技術(shù)和物理學(xué)知識、思想方法來解決實(shí)際問題的樂趣.

4 結(jié)語

高中信息技術(shù)與物理學(xué)科教學(xué)的融合對于培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，提升兩門學(xué)科的教學(xué)質(zhì)量具有重要價值.物理教師與信息技術(shù)教師需要加強(qiáng)合作、溝通，共同探尋兩門學(xué)科的結(jié)合點(diǎn)，在物理教學(xué)中發(fā)揮好信息技術(shù)的優(yōu)勢，引導(dǎo)學(xué)生利用自己所學(xué)的信息技術(shù)課程內(nèi)容和實(shí)操方法來建構(gòu)物理模型、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).同時，通過開展項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動加深兩門學(xué)科的融合，綜合鍛煉學(xué)生的物理探究能力和計(jì)算思維，為學(xué)生的全面發(fā)展創(chuàng)造條件.

【本文系甘肅省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2022年度一般課題，《中學(xué)信息技術(shù)與物理學(xué)科交叉融合的校本化實(shí)踐》階段性研究成果，課題立項(xiàng)號GS［2022］GHB0869】

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