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浅谈在网络化物理课堂教学
模式中运用研究性教学方法
[摘要]：当今是信息化的时代，信息技术正在蓬勃发展，本文就当前的高中物理教学模式谈了自己的看法，为了提高学生的创造能力和自主学习的能力，积极探索了一种适合学生发展的新的高中物理教学模式，并且以一信息化教学设计的实施为例，简单地阐述了这种教学模式的构思。
[关键词]：物理教学模式、 多媒体技术 、 信息化教学设计、现代信息技术、
现代教育呼唤现代信息技术的应用
近年来，随着现代信息技术和现代网络技术的迅猛发展，以互联网和信息高速公路为标志的网络社会正在逐渐形成，它已对人类社会的经济结构、政治结构、文化结构等产生深刻的影响。面对高速发展的知识经济信息时代，继续教育、终身教育成为摆在每个社会成员面前不可回避的问题。现代教育不仅必须适应现代社会的发展，而且还必须通过培养新型人才来促进现代社会的进步与发展，这就是现代教育在现代社会中的基本定位。面向21世纪的教育体系应该是以现代教育理论为指导、以现代信息技术为支撑、以培养创造型人才为目标，把学生培养成能充分适应21世纪人才要求的现代教育体系。为此，现代教育理念特别强调，学校教育应十分重视培养学生获取、处理和表达信息的能力、创新意识、创新能力以及相关的协作精神，为造就能不断扩展其知识和才能的社会成员打下坚实的基础。
当前的教学模式：
目前大多数物理教学都按照这样的模式进行的：所有的物理教学都严格按照教学大纲，把学生封闭在教材或简单的课件内，使其和丰富的资源、现实完全隔离。按照教材的安排和课时的要求来设计所有教学活动，如果内容少就多安排些讨论，内容多就采用"满堂灌"的形式。在物理教学中有时也采用一定的多媒体辅导软件，但这些教学软件都是在上述思想下编制出来的，因此目前在课堂上使用多媒体技术仅仅是作为演示工具，即教师使用现成的计算机辅助教学软件或多媒体素材库，选择其中合适的部分用在自己的讲解中；也利用PowerPoint或者一些多媒体制作工具，综合利用各种教学素材，编写自己的演示文稿或多媒体课件，清楚的说明讲解的结构，形象地演示其中某些难以理解的内容，或用图表、动画等展示动态的变化过程和理论模型等。当前的这种教学模式虽然能把难以解释的问题、现象通过多媒体这种辅助手段让学生一目了然，刺激了学生的感官，激发了学生的学习兴趣、学习潜能的发展，提高了课堂教学效率，提高了学生的学习速度，在一定程度上有利于学生主体作用的发挥。但多媒体技术只是在课上用来展示物理现象，缺乏其真实性，使人难以信服，它在一定程度上也忽略了教师和学生之间的互动关系，容易造成学生的抽象思维能力和想象能力的不足。当然，我们这里指的多媒体技术作为演示工具并不是装样子的那一种。如果多媒体技术的使用达不到投影、幻灯、录像的教学效果，或者只是简单的代替了投影、幻灯、录像等媒体，成为教学的一种装饰或点缀，使用就毫无意义。因此，上述所说的教学对多媒体技术的依赖程度较小，只是必要时偶尔用一用。学生也只有听、看，没有实际操作的机会，因此，仍是被动型的学习。
总体而言，现阶段的整个教学都在以"知识"为中心的指导下进行，教学目标、教学内容、教学形式及教学组织都和传统课堂教学没有什么区别，整个教学过程仍以教师的讲授为主，学生仍然是被动的反应者、知识被灌输的对象。多媒体技术的引入，只是在帮助教师减轻教学工作量方面取得了一些进步，而对学生思维与能力的发展，与传统方式相比，并没有实质性的进步。
从我国目前的物理教学现状来看，以教师为中心的课堂教学形式，显然已经不能满足现代教育理念所倡导的教学模式。这主要是因为这种教学形式，一方面，不能完全适应学生个体心理(如兴趣、动机、思维特征、认知水平等方面)的差异，学生的个性得不到充分的发挥。另一方面，由于这种教学形式在选择学习方式上缺乏自主性，因而导致在信息的获取、处理、交流以及应用方式上缺乏多元性、能动性、互动性、即时性和创造性，不能很好地满足学生自主学习的要求。
现代信息技术对物理教育手段和教育模式的影响
信息化是现代教育手段所具有的重要特征，它能为物理教育过程创设具有多元化特征的良好的学习环境，从而为在物理教育过程中实施现代教育理念提供了可能性。教育技术的信息化将引起教学手段和教学组织形式的多样化，而教学手段的多样化将影响并制约着具有多样化特征的物理教育方法的形成和发展。教学手段多样化、教学环境多元化是中学物理计算机辅助课堂教学模式十分重要的特征。这种教学模式十分强调利用以现代教育技术和现代网络技术等为核心的多种媒体手段，为中学物理课堂教学创设良好的教与学环境。这种教学环境具体体现在为课堂教学提供包括提出问题、发现问题、探索问题、解决问题以及将知识运用于实际和对知识的应用进行再创新的教学情景，进而为在教育过程中真正实现以“学生发展为本”的现代教学理念提供保障。
计算机信息技术作为现代教育技术的重要组成部分，对物理教育手段和教育模式的变革将产生十分重要的影响，其主要表现有以下几个方面：
1、利用现代信息技术所具有的对图、文、声、动画视频等多种媒体信息的综合处理能力，通过将多种媒体信息有机地融为一体，实现有声、可视、形象生动的表达效果，进而为物理教育创设具有“疑”、“趣”、“难”等特征的，有助于学生发现问题、提出问题的良好学习情景。
2、利用现代信息技术所具有的对视频、动画等多种媒体信息的高超编辑能力，通过将微观过程实施宏观模拟、把宏现场景进行缩微处理、将瞬变过程转为定格分析，进而能为物理教育创没具有变抽象为具体、变动态为静态、化枯燥为生动等特征，有助于学生学会自主学习，通过意义建构建立认知结构并主动探索解决问题途径的探究情景。
3、利用现代信息技术所具有的对教育信息的交互性处理能力，通过对教育信息的及时收集与反馈，能为调整教学节奏和进程，实现物理教学过程的因材拖教提供技术保障。
4、利用现代信息技术所具有的对教育信息的智能性处理能力，通过对物理教学过程中的教育信息进行最优化的处理，能促进学生高效事地实现在学习过程中使自己的认知结构从无序走向有序，从低级走向高级。
5、利用现代信息技术与计算机网络技术的有机组合，通过对网上多媒体信息资源的共享，进一步丰富教学资源，能使物理教学过程从局限在课堂中的封闭性走向开放性，以达到最优化的教学效果。
因此在实施物理教育的过程中，现代信息技术在对多种媒体信息进行整合与传辅时所表现出的集成性、交互性、开放性、情景性、智能性等特点能为物理教育过程提供多元化的教学资源、智能化的教学过程、非线性化的教学信息组织等全方位的技术支撑，因而，将对传统的教育观念、教学模式、教学方法、教学环境、教学组织形式等产生深刻的影响，在此基础上，充分、科学、合理地利用现代信息技术所具有的对多种媒体信息进行集成性、可控性、开放性和智能性等多元化处理优势，将有助于创建一个符合现代教育理念的、创建在网络化课堂教学模式中运用研究性教学方法。
现代信息技术与现代网络技术化课堂教学模式中运用研究性教学方法
基于现代信息技术和现代网络技术，以学生自主学习为主要学习方式的中学物理网络化课堂教学模式包括的主要教学要素是：网络资源、多媒体手段、自主学习者及其学习伙伴。它们的主要特征是，网络资源是丰富的、媒体手段是多样化的，而学习者的认知结构是不太完备的。具有不太完备认知结构的学习者通过运用多样化的媒体手段，进入丰富的网络资源，按照事先规定的学习目标自主地完成学习任务，这一学习方式本身就具有研究性的特征。在这种学习方式中，学习者首先要解决的学习问题是：如何选择学习的方向，即如何根据既定的学习目标，制订出初步的学习方案(主要包括：运用何种媒体手段；通过哪些途径；寻找哪些学习材料；选择怎样的学习策略等)。
其次，将要面临的学习问题是：如何作出抉择，即如何根据既定的学习目标，对已获取的学习材料进行筛选(主要包括：对学习材料进行筛选的方式；对学习材料进行整合的途径；对学习材料进行初步验证和评价的方法等)
再次，学习者还将解决的学习问题是：如何做出决断，即如何根据即定的学习目标，从经过筛选的学习材料中完成意义建构(主要包括运用何种科学手段、方法来完成对学习材料的深入研究；如何及时调整研究问题的策略、途径和方法；采用何种方式来完成对问题结论的验证；对所得到的研究结果可作出怎样的评价等)，
最后，学习者还将正视的学习问题是：如何应用创造，即如何根据既定的学习目标，利用已取得的研究成果进行具有创新意义的实际应用(主要包括：如何将知识应用于对生活中物理现象的解释；如何将知识创造性地应用于生活实际；如何通过知识的实际应用激发学习的激情等)。由此可见，在以自主学习为主要学习手段的中学物理网络化课堂教学模式中，蕴含有丰富的开展研究性学习的教学要素、途径和氛围，它为在中学物理课堂教学中，运用研究性教学方法来组织开展教学活动提供了一条十分有效的教学途径。
依据现代教育理念和物理学习理论，在计算机信息网络环境下建构起来的中学物理网络化课堂教学模式的基本操作程序为：
创设学习情景――自主搜寻信息--协作指导探索--自主意义建构--合作运用创新
下面以在开展“机械振动”的网络化课程教学时，研究性教学方法的应用具体介绍。
第一，   创设学习情景。
运用以景设疑、以景激趣的方法引入课题
物理教育心理学的研究指出，兴趣出自好奇――好奇出于意想不到――意想不到源于丰富多彩的物理世界――实验及来源于生活实际的案例是再现丰富多彩的物理世界的最有效的途径。物理是一门以实验为基础的学科，实验教学和演示实验是中学物理教学的重要一环。丰富多彩、生动有趣的实验是物理实验教学的特点，利用实验课不仅可以让学生记住某些相关结论、实验步骤，而更为重要的是能够使学生透彻理解并且完全掌握产生实验结论的过程。在普通物理课堂的演示实验中，由于受到常规实验仪器本身的限制，实验效果常不如人意。而通过多媒体技术模拟实验的辅助,模拟一些重要的，但在现实实验环境下难以完成的一些物理实验，则可弥补常规实验仪器的不足，提高物理实验的演示效果。为此，在开展《机械振动》教学活动时，可通过充分、合理地运用计算机多媒体技术来展示现代生活与机械振动的实例，如风吹柳枝、水上浮漂、秋千、沙摆、弦乐的发声、打击乐的锣面、鼓面的振动发声、摆钟、单摆、弹簧振子等以此来激发学生的学习兴趣，并从中引发学生对情景中隐含的问题（运动的特点）的思考。
在这一教学环节中，研究性教学方法主要体现在：充分运用多种媒体合理展示情景以及引发对情景中隐含的问题的思考。运用研究性教学方法所要达到的教学目标是：使学生从情景中感悟问题。
所谓“情景”，即学生学习环境中的情景。作为自主学习模式的学习情景通常应包括：发现问题的学习情景、探究问题的学习情景、意义建构的学习情景以及应用知识的学习情景等。因为，根据建构主义理论，学生的学习过程实际上就是学习者与周围环境相互作用的过程。在这一相互作用的过程中，学习者通过同化和顺应的方式，对相互作用过程中有意义的刺激作出反应，进而逐步建构起与之有关的认知结构(即意义建构)，从而使自身的认知结构得到发展。因此，创设有利于意义建构的情景，造成学生认知结构与周围环境的不平衡，引起学生的注意和兴趣，激发学生学习的动力，并为意义建构提供多元化的建构材料，是开展自主学习的必要条件。然而，由于学习者原有的认知结构和认知水平不同，所以，对客观事物的理解也会各不相同。作为自主学习模式的学习情景的创设要充分考虑到不同层次的学生在意义建构的学习情景中对学习情景有不同的需求，为此，所创设的学习情景必须具有多样化的特征，以有利于实现学生在自主学习过程中能多元化地自主选择学习方式、学习进程。由于计算机信息技术具有集成性、可控性、交互性等特点，因此将与学习情景有关的文本、图片、声音、动画、影视等集合在一起供学习者自主地调用是十分方便和快捷的。此外，由于计算机网络技术能有效地提供具有共享性、无限性、适时性等特点的网络资源，这也为学习者主动建构知识提供了充足的信息源。利用这些学习资源，学习者可以根据自己的兴趣与需要将信息进行加工、编码、存储，并对原有经验进行改组，进一步建构学习者新的认知结构与知识系统。这种建立在计算机信息技术和计算机网络技术基础上的学习信息资源的创设，可最大限度地弥补传统教学中信息仅来源于教师和教材的局限性，为学习者建构知识提供了自由广阔的环境，即使学习者能自主地根据自己的认知水平确定学习内容和学习步调、控制学习进程，使教学能真正实现适应个体差异，并有利于培养学习者获取知识的能力。 
第二，   自主搜寻学习信息。
运用以景质疑、活动猜想的方法展开课题，自主搜寻学习信息。
从情景中感悟问题过渡到从情景中提出问题是人们在认识客观事物过程中一个十分重要的环节。从教育角度来看，把握这个环节对于培养学生的创新精神和创新能力具有举足轻重的作用。因此，在实际教学过程中应合理运用以景质疑的方法来实现这一过渡。为此，应充分运用计算机多媒体技术及其他媒体手段对问题情景进行更为深入的剖析和更为全面的展示(例如，利用计算机多媒体技术中的三维动画技术清晰地显示单摆和弹簧振子的振动；再利用演示实验展示单摆和弹簧振子的简谐运动)，以此启发、引导学生从情景中发现问题：单摆和弹簧振子运动的往复性和周期性和提出问题简谐运动的周期与哪些因素有关。
为了对所提出的问题进行揭示其本质特性的研究，应进一步运用计算机多媒体技术以及其他媒体手段，创设能拓展学生思路的、有利于培养学生寻找研究方向能力的学习环境(例如，利用网络资源（教师制作简谐运动的网页）来丰富学生的感性认识以及利用“虚拟实验”技术（仿真物理实验室）进行研究方案的设计)。在此基础上，营造有利于协作、交流的学习氛围(例如，利用计算机网络交互技术或传统教学中的小组协作方式进行网络式或直接式学生与学生、学生与教师间的讨论与交流)，通过活动思考和协作交流，尽可能多地提出“研究方案（主要包括设计、选材、方法、操作等)。
在这一教学环节中，研究性教学方法主要体现在：运用多种媒体手段对问题情景做更深入的剖析和更为全面的展示以及启发、引导学生从情景中发现并提出问题；运用网络资源、“虚拟”技术创设有利于学生寻找研究方向的学习环境以及运用网络式或直接式交流方式启发、引导学生提出研究方案。运用研究性教学方法所要达到的教学目标是：使学生学会从情景中提出问题和在活动和协作中提出方案。
第三，协作指导探索。
为进一步深化学习过程，应引导学习者利用多种媒体手段对已确定的多种研究方案，通过采用自主或小组协作的方式进行实验探索，并对观察得到的现象进行记录、整理、初步分析。学生可以以单摆作为研究对象研究，也可以选择弹簧振子作为研究对象，工具可以采用仿真物理实验室，也可以用实验器材。处理数据可以用计算机软件作图处理，也可以用公式计算，信息技术提供给学生多种研究手段。
采用这种方法组织开展教学活动，其教学目标并不仅仅在于能对现象的本质进行进一步的分析，为总结和归纳提供可能性；更重要的或者说这一教学环节的主要目标还在于，在初步实验探索的基础上，引导学生掌握和发现可研究简谐运动的各种方法或途径。这一教学目标的实现，一方面有助于学生创新能力的培养和有利于对知识的创新运用，这是因为不受约束的发现需要有创新精神和发散性思维能力的支撑。此外，提出可探究简谐运动的周期的各种途径或方法，其本身就意味着已经开拓了学生对简谐运动认识的视野；另一方面它也有助于培养学生的学习兴趣和深入探究问题的能力。
在这―教学环节中，研究性教学方法主要体现在：应充分利用计算机多媒体技术以及协作交流的学习方式，借助于应用情景提供的学习情景，去实现景中质疑、点拨启思、感悟解疑、解惑创造的学习目标。
在开展中学物理网络化课堂教学模式进行研究性学习时，当学习者运用现代教学媒体，通过网络资源获取了与学习有关的教学信息后，还须对其所获得的学习信息进行符合学习规律的加工，才能完成既定的学习目标。依据现代教学理念所倡导的学习理论，学习者对学习信息加工的基本程序通常为：质疑(即从学习情景中提出问题)、析疑(即运用情景资源提出多种解决问题的方案)、解疑(即运用多种媒体手段进行探究发现)、豁疑(即运用媒体信息进行意义建构)、应用(即运用教学情景进行知识的应用和创新)。然而，在网络情景下的自主学习中，由于受学习者不同学习动机、自律水平、网络操作技术、认知风格、认知基础等影响，学习者的析疑、解疑通常需建立在与学习伙伴的交流或教师的指导基础上才能完成。例如，当学习者在学习中遇到疑难问题时，可利用计算机信息技术所具有的交互性功能(如异步交流手段：E-mailNewsgroup，BBS等；同步交流手段：Intemet Phone，Chat等)和多种交流手段进行协作学习，进而借助于与学习伙伴或教师的交流，在共享集体智慧的基础上，逐步析疑，并由表及里地去探寻事物的本质，达到对所遇到的疑难问题进行更全面、更深入的思考。
由此可见，在自主学习过程中，采用协作式的学习策略(即适时地进行协作、交流)是高效率地实现自主探索发现的重要前提。此外，通过协作交流不仅能够培养学生的相互合作精神和良好的人际关系，可以弥补个人学习的不足，而且，通过协作交流还有利于促进学生的多角度思维，激发学习者的创新意识和创新精神，发展高级的认知能力和创新能力。）
第四，自主意义建构。
当学生已经产生了进一步探究简谐运动现象本质的思索以后，首先通过开展对前期实验结果的小结交流方式，来强化其探究的欲望。然后，引导学生利用比较、归纳等思维方式对原探索方案进行优化处理，并进行更为深入的实验或理论的探索(其探索形式可以是自主型的也可以是协作形式的)。
这一学习环节的主要任务是：充分运用多种媒体手段对所研究的问题进行全面深入的思考，对探究问题的各种方案进行实践上的积极探索，以进一步加深对所研究问题的内心体验。在此基础上，通过进一步运用协作学习的方法和策略，借助集体的智慧，从多种探究问题的方案中，寻找或优化组合成能由表及里地体现事物本质的探究方案，然后，进行更进一步的实验意义或理论意义上的探究。最后对探究过程中所展现出的事物间的内在联系进行深入的分析、总结和归纳，从而建构起事物的概念或有关规律。
在这个过程中，应十分注意发挥学生的主动性和积极性，要求学生从对外部信息刺激的被动接受者转变为主动获取信息并对信息进行加工的主体，从像容器那样对外界知识只是被动地接受灌输转变为善于对所获得的知识进行梳理、分析、比较的主动建构者。因此，教师所应采用的教学策略是：牢牢把握“自主学习”和“学习环境”两个基本要素，创造必要的信息环境和学习条件，促进学生对知识进行主动建构。通过构建符合现代教学理念的CAI课件和网上的协作，教师适时地指导学生实现对事物的意义建构帮助学生在主动参与、内心体验的基础上形成对有关事物的完整的、互相联系的而不是局部的，互相孤立的认识，即形成适合于每个学习主体特征的认知结构。
这一学习环节的主要目标是：作为教学媒体，在种类上应体现出多样性，在内涵上应表现出情景性，其目的是有利于学习者在由多种媒体创设的学习情景中，通过主动参与、内心体验去完成意义建构。作为学习者，在学习策略上应处理好自主性和协作性的关系，在学习方法上应把握好规范性和创新性的关系。学习者在对知识进行主动建构的过程中，不仅要学会合理运用多种媒体以及网络提供的丰富学习资源进行自主学习，而且应学会通过分析、鉴别、筛选、归纳、综合、猜想等多种方法自主发现并形成物理概念和规律。作为教师，在选择教学策略、教学媒体、教学方式等方面应充分体现“以学生为本”、“以学生发展为本”的现代教学理念。
第五，合作应用创新。
在有利于知识应用和创新的学习情景中，用所学到的知识去解释现代生活中的物理现象以及去解决现代生活中的一些实际问题，也是开展物理网络化课堂教学模式的重要环节。在这一学习环节中，首先应创设好有利于知识应用的学习情景，此学习情景通常应该包括：需解决问题的问题情景、揭示问题内在联系的学习情景。在此基础上，要求学习者依据自主学习的原则完成对知识的运用，以达到对所学知识的深化和巩固，并为进行知识的创新打下较为坚实的基础。
在开展对知识的创新运用学习活动中，需要创设相应的学习情景，以开拓学习者的视野、引发学习者的发散思维，进而通过对知识的创新来培养学习者的实践能力和创新精神。
因此，作为教学媒体，充分利用网络资源尽可能多地提供有利于知识创新的应用情景。目前，国内许多学校和教学科研机构都建立了自己的网站。网站里大多设有教学研究、教学资源、名师解答、课件园地、学生论坛、聊天室等栏目，还提供多种搜索引擎便于检索，可为学习者提供大量的学习资源，并为开展学生间的交流提供较为广阔自由的空间和便利的条件。作为学习者，应充分利用网络资源来进一步充实、拓展自己的知识结构，并按照自己的学习方式，充分发挥想象力，以完成这一阶段的学习任务。作为教师，则应通过网络交互系统及其他途径适时对学习者的学习行为进行监控，并给予及时的指导帮助，其形式可以是直接的引导启发，即针对学习者在应用和创新知识时遇到的问题，用学习导航的方式对学生进行点拨；也可以是间接的引导启发，即引导开展学生之间的合作交流，以此促进学习者将所学的知识创新地应用于新的情景。
在这一学习环节中，考虑到学习者的学习主要是通过自主建构来实现的，所以，在指导学习者开展对知识的应用和创新的学习过程中，必须将它与对学习者学习质量的检测与评价结合起来。通过对学习者学习效果的检测与评价，及时用学习导航的方式，使学生自主反思自己的学习过程和学习结果，并通过重新调整自己学习的进程和步调，纠正学习中出现的错误认识。
综上所述，中学物理网络化课堂教学模式，十分强调学习者自主地运用多种媒体(特别是计算机网络媒体)，创建多样化的学习情景，并经过建立在协作交流基础上的自主学习，完成学习过程中的意义建构，从而达到学习的最终目标。这种网络化的课堂学习模式，由于强调学习过程中的自主性，学习者获得了按照自己的学习方式进行学习、探索的更大的学习自主权，从而不仅满足了学习者个性化的要求，而且有助于培养学生的学习能力和创新能力。此外，贯穿于学习始终的多元化学习情景，不仅能最大限度地激发学习者的学习兴趣，而且也能最大限度地满足具有不同认知水平学习者的建构需求。再次，由于学习者在自主学习过程中要从大量的信息资料中选择有用的信息进行分析、抽象、归纳等一系列思维，所以，这种教学模式有助于学生科学基本素质的整体培养和发展。模式中强调的协作式学习，对于深入理解掌握知识和培养高级认知能力、合作精神、良好的人际关系都有十分积极的促进作用。
参考文献
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