【摘要】信息技術與物理學具有相互支撐、相互促進的關系，物理學為信息技術的發(fā)展提供了物理領域的基礎知識，拓寬了信息技術的應用范圍，信息技術也為物理學知識、原理的“物化”提供了載體，體現(xiàn)出物理學的實用價值.在提倡跨學科學習的教育環(huán)境下實現(xiàn)信息技術與物理學科教學的融合是提升教育教學質(zhì)量的應有之義.本文簡要論述高中信息技術與物理學科融合的重要價值，分析高中信息技術與物理學科教學的融合難點，重點從課前資料搜集、物理模型建構、物理實驗模擬、物理實驗數(shù)據(jù)處理、項目式學習五大方面闡述高中信息技術與物理學科教學的融合路徑.

【關鍵詞】信息技術；高中物理；跨學科融合

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

1 高中信息技術與物理學科教學融合的重要性

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

2 高中信息技術與物理學科教學的融合難點

在高中物理學科教學中融合信息技術最大的難點便是如何找準兩門學科d6680ca18af9d80e584caa5a78b3fbc5f52fbd1d4da67af7023316567cd8d9b3的結合點.目前，大部分高中物理教師都能夠認識到信息技術與教學的融合價值，并且積極探索基于信息技術的物理教學新模式、新方法，但對于信息技術的融合停留在“教”的層面，即單純地將信息技術作為呈現(xiàn)物理知識、演示物理實驗等的工具，未能真正將信息技術學科的知識、思想方法等滲透到物理教學中，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應用能力，不知道如何在物理教學中指導、啟發(fā)學生運用信息技術來簡化學習流程、豐富學習資源，再加上信息技術學科內(nèi)容較為復雜，實踐性和理論性較強，使得教師在日常教學中融合信息技術的難度較大，制約了兩門學科的整合與跨學科教學，難以充分發(fā)揮出兩門學科相互支撐、相互促進的作用［2］.

3 高中信息技術與物理學科教學的融合路徑

3.1 借助信息技術自主開發(fā)物理學習資源

物理課程標準強調(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)學生正確的科學觀念和社會責任感.信息技術課程標準強調(diào)要培養(yǎng)學生的數(shù)字化學習與創(chuàng)新能力，為學生提供開發(fā)數(shù)字化學習資源、管理自身學習過程的機會.從物理課程與信息課程的改革方向來看，兩者都強調(diào)課程與社會現(xiàn)實和學生生活的關系，注重提升學生對信息化、數(shù)字化時代的適應能力，讓學生學會自主學習、終身學習.所以在物理學科教學中教師可以將開發(fā)學習資源的主動權交給學生，鼓勵學生運用所學的信息技術工具、思想方法來整合優(yōu)質(zhì)并且適合自己的數(shù)字化學習資源，在保證學習資源與學生需要相匹配的同時提升學生的數(shù)字化學習能力、終身學習能力.

例如 “質(zhì)點 參考系”一課教學前布置“數(shù)字化資源籌劃”任務，請學生運用所學的信息技術知識、技能從多種網(wǎng)絡平臺上搜集與物理課題相關的資料，可以是相關物理史料，質(zhì)點模型在物理研究中的應用案例等.學生通過閱讀物理教材初步了解本節(jié)課的重點內(nèi)容，參與到物理學習資源的籌劃之中，運用所學習過的信息技術知識從數(shù)據(jù)中獲取對自己有價值的信息，培養(yǎng)學生的物理觀念并鍛煉學生的信息技術工具應用能力，在促進學生自主預習的同時實現(xiàn)信息技術與物理學科教學的融合［3］.

3.2 依托信息技術建構物理模型

物理模型是對客觀現(xiàn)實的抽象反映，是學生經(jīng)過抽象、概括、總結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)律的最終思維結果，更是學生解決物理問題所必備的要素.建構物理模型對于高中學生學習物理課程至關重要，但是高中學生的科學思維能力、抽象思維能力有限，難以在客觀表象和物理本質(zhì)之間建立關聯(lián).面對此種情況，教師可以將信息技術與物理學科教學相結合，為學生建構物理模型提供工具、搭建“腳手架”，幫助學生逐步掌握建模的基本思想方法，為學生運用模型解決實際問題奠定堅實的基礎.

例如 在“光的折射”一課教學中，運用信息技術呈現(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生回顧所學光的反射知識，調(diào)動學生已有的知識經(jīng)驗.在此基礎上由學生親自實驗，探究光從空氣射入水中的光線傳播方向，拍攝照片.實驗結束后借助信息技術將照片投射在大屏幕上，引導學生結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，請幾名學生上臺，運用所學的信息技術知識演示光的折射模型的建立思路和基本步驟，在培養(yǎng)學生建模意識、發(fā)展學生科學思維能力的同時引導學生將信息技術作為學習輔助工具，提高學生對信息技術的利用率.

3.3 運用信息技術直觀呈現(xiàn)物理實驗現(xiàn)象

學生對物理課程的學習建立在觀察以及直接感知的基礎之上，學生唯有積累充足的感性材料以及直接感知經(jīng)驗才能夠對事象的本質(zhì)、屬性和特征產(chǎn)生理性的認知.物理是一門以實驗為基礎的學科，物理學家在研究物理現(xiàn)象時通過實驗來搜集證據(jù)，對自己的猜想進行證實或證偽，由此推動物理學成果的不斷積累.物理新課標突出了物理實驗的重要性，但由于實驗條件有限，課堂時間不夠充足，學生缺乏實驗操作的機會，難以在實驗中反復觀察實驗現(xiàn)象并得到結論.對于此種情況，教師可以將信息技術和物理實驗教學相結合，將那些難以操作或演示的實驗轉化為直觀的實驗現(xiàn)象，引導學生在觀察中“發(fā)現(xiàn)”物理規(guī)律，培養(yǎng)學生的科學探究能力和信息素養(yǎng).

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

3.4 利用信息技術處理分析物理實驗數(shù)據(jù)

在傳統(tǒng)的物理實驗教學中，教師注重對實驗現(xiàn)象的分析和推論，對實驗數(shù)據(jù)的處理分析有所忽視.學生對物理規(guī)律的探究離不開對實驗數(shù)據(jù)的推演，但由于實驗數(shù)據(jù)之間的數(shù)量關系較為復雜，計算量較大，導致教師在教學中更加傾向于直接展示物理公式，在這種情況下，學生不能完整經(jīng)歷數(shù)據(jù)推演和實驗探究過程，其體驗感也會降低，不利于發(fā)展學生的科學思維.鑒于此，教師可以將信息技術和物理實驗數(shù)據(jù)處理相結合，引導學生結合所學的數(shù)據(jù)計算方法來分析、處理實驗數(shù)據(jù)，從中獲得更加客觀、深刻、準確的實驗結論.

例如 在“探究速度與力、質(zhì)量的關系”實驗教學中，引導學生根據(jù)教材實驗方案和教師的提示組裝好實驗器材，以小組為單位進行實驗操作，由小組成員選取并利用自己熟悉的信息技術工具來搜集、整理實驗數(shù)據(jù)，分別表示時間、力、加速度的數(shù)值，結合“程序設計基本知識”“數(shù)據(jù)分析”等信息技術課程內(nèi)容，通過多種方式找出受力與運動速度之間的定量關系，利用數(shù)據(jù)計算方法計算出某一物體在一定外力作用情況下的速度，并與所整理的實驗數(shù)據(jù)相對比，對物理模型進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圖，質(zhì)量與加速度的關系圖象，直觀感受速度與力、質(zhì)量之間的關系.通過將信息技術和實驗數(shù)據(jù)處理、分析相結合，可以培養(yǎng)學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，也能夠增強學生的計算思維.

3.5 結合信息技術進行項目式學習

物理學科和信息技術學科都注重培養(yǎng)學生的社會責任感，倡導將社會科技議題以及科學前沿融入教學當中，將社會問題、社會現(xiàn)象等轉化為學生的學習“項目”，通過項目式學習培養(yǎng)學生開闊的科學視野、正確的科學精神、良好的科學素養(yǎng)以及跨學科綜合能力.在物理學科教學中，教師可以將項目式學習作為物理與信息技術課程的融合點，選擇與社會現(xiàn)實和學生生活緊密聯(lián)系的項目，注重項目的趣味性和貼近性，并指導學生以“項目團隊”為單位，經(jīng)歷項目方案設計—項目方案執(zhí)行—項目成果展評等項目式學習環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng).

例如 在“實驗：探究平拋運動”項目式學習活動中，項目主題為：請你來當飛行員，創(chuàng)設“空投物資”情境.先利用信息技術拍攝物體做平拋運動的視頻，將物體看做質(zhì)點后利用相應的軟件構建質(zhì)點平拋運動模型，將物體運動軌跡進行逐幀分解并簡化，引導學生觀察物體在水平和豎直方向的運動軌跡以用速度—時間圖象，幫助學生認識平拋運動的特征.在此基礎上進行“請你來當飛行員”項目式學習活動，由學生通過簡單的編程來制作拋投物資小游戲，模擬真實的飛機飛行高度、速度以及拋投位置，利用自己發(fā)現(xiàn)的平拋運動的規(guī)律來計算出飛機與拋投位置距離多遠時自動投放物資能夠保證將物資拋投到指定地點.同時，考慮空氣阻力，嘗試對物理模型進行修正，讓學生認識到理想化模型與現(xiàn)實之間的差距，進一步發(fā)展學生的科學思維能力，讓學生感受到綜合利用信息技術和物理學知識、思想方法來解決實際問題的樂趣.

4 結語

高中信息技術與物理學科教學的融合對于培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)，提升兩門學科的教學質(zhì)量具有重要價值.物理教師與信息技術教師需要加強合作、溝通，共同探尋兩門學科的結合點，在物理教學中發(fā)揮好信息技術的優(yōu)勢，引導學生利用自己所學的信息技術課程內(nèi)容和實操方法來建構物理模型、處理實驗數(shù)據(jù).同時，通過開展項目式學習活動加深兩門學科的融合，綜合鍛煉學生的物理探究能力和計算思維，為學生的全面發(fā)展創(chuàng)造條件.

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

參考文獻：

［1］張立蓉.信息技術在高中物理教學中的運用［J］.中學課程輔導，2024（09）：117-119.

［2］孫中強.創(chuàng)新教學方法在高中物理課堂中的應用與實踐［J］.數(shù)理天地（高中版），2024（06）：37-39.

［3］葉家春.信息技術與高中物理教學整合的實踐與思考［J］.高考，2022（10）：123-125.

［4］顧建榮，江山.利用信息技術提升物理實驗探究的效能［J］.中小學信息技術教育，2022（Z1）：143-146.