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       随着信息技术的不断发展，信息化的浪潮席卷了整个世界，它对全球经济和社会的发展起到了巨大的推动作用。如今，信息化已经渗透了绝大部分的领域，随着我国教育现代化进程的逐步推进，教育的改革面临着重大的机遇与挑战，应试教育的传统模式开始尝试向素质教育的全新模式转变，这也为教育行业提出了新的要求，与信息技术的结合成为了现代素质教育的必然选择，而且为了实现教育的跨越式发展，政府也在新的课程改革中，将推动信息技术与课程整合作为改革的重要内容，是我国新世纪基础教育教学改革的新起点。早在2001年，教育部就针对信息技术和教学的整合提出了明确的要求，在该年颁布的《基础教育课程改革纲要》中指出要大力进行信息技术与日常教学的充分结合，促进信息技术在学科教育中的应用，改善在课程教学中的内容展现方式及学生的汲取知识方式，积极发挥信息技术的先天优势，为各类学科教育提供良好的学习环境和丰富多彩的互动情景。2003年，教育部制订的《普通初中物理课程标准》中提出现代化的信息技术为物理课程教学提供了一系列的资源，通过将信息技术和物理课程教学结合，有利于提升学生的学习能力，又能够培养学生收集信息和处理信息的能力。由此看出，信息技术与物理课程的整合是时代发展的必然趋势。

       然而，信息技术与课程教学相结合的很多指导意见自颁布以来，尽管在国内掀起了信息化教学的热潮，但在很多学校教学过程中与信息技术的结合仅止于一些信息化多媒体的应用，如通过幻灯片教学、视频教学等手段来进行，这种方式仅仅触及到信息技术与课程教学结合的皮毛，还远远未能达到教育部的要求。尤其是在初中物理课程方面，物理课程不仅要提高学生理论性的知识，更需要提升学生的动手实验能力，在国内大多数物理课程教学与信息技术结合方面，都无法实现更加深入的应用模式，需要在不断地探索中进行改革。本综述正是基于这一点，从初中物理教学的实际出发，从教学环境、教学方法、课程改革等方面探讨了信息技术对中学物理学科的影响，并深入解读2011年教育部制订的《义务教育物理课程标准2011年版》，基于科学教育的大背景分析了物理教学中的TPCK知识。

1.1 概念界定

1.1.1 中学物理教学

       中学物理教学不仅包含了课标、教材、课程内容等文本课程，也包含教学过程中创生课程；不仅包含教学的目标、内容、方式、评价等，也包含体验教学的过程；还包含了教学对课程的反馈修订等。从广泛意义上讲，这里的中学物理教学基本涵盖了中学物理教育的方方面面。

1.1.2 中学物理教学硏究

       中学物理教学研究作为课程与教学研究领域的重要分支，已经引起了广大物理教育教学者的关注。中学物理教学研究也不再仅限于大学，成为教授和研究员的专职任务，许多中学教师也开始加入中学物理教学研究的行列，并充分发挥自身直接与教育实践接触的的优势，将科研与教学结合，通过科研促进教学，取得了良好效果，也促进了物理教学的发展和完善。

       朱铁成教授认为，一个研究人员发现并认识物理教育中的问题，有计划、有目的地用科学的方法去解决这些问题，求得科学的结论。这种工作都可以称为物理教育研究。他指出，物理教育研究要优化教学系统，解决教育中有意义的实际问题，并处理好理论与实践的关系。李新乡教授认为，对中学物理教学中所涉及的问题包括物理学习心理和学习方法、物理教材、物理实验、物理教学方法、物理教育手段、物理课外活动进行研究，总结经验，探讨规律，从而用来指导中学物理教学，预测物理教学发展的趋势等，都属于物理教学研究的内容。物理教学研究，作为一种学科研究既包括理论研究，又包括应用研究。

       从上面的论述可以看出，中学物理教学科学研究是大学教师、研究员、研究生及中学教师等教育研究者或工作者有目的、有计划地对与中学物理课程及教学相关的现象、过程等进行的研究，既有对理论的探讨，也有对实践的总结，既有对现存问题的深思，也有对未来发展的预测。

1.1.3 信息技术

       具体地讲，信息技术是指以计算机为载体，以数字化手段为基础，充分对通信与传播技术进行集成的一种技术，它是能够进行人类信息扩展的一种方式。在当今社会，信息技术能够实现各种多媒体技术的编辑、存储、展现等，常见的媒体主要包括有文本、图像、动画、视频以及声音等。采用对这些媒体的数字化处理技术，使得各种媒体实现全面地、多样地的集成和交互，使呈现在人们面前的媒体具有艺术性、趣味性或形象性，而且利用信息技术还能够实现这些媒体的多次再现。信息技术具有以下几种明显的特点：一是科学性，信息技术是以科学理论作为基础支持的，所以它首先具有科学性，借助信息这门科学而存在。二是实践性，信息技术具有很强的实践性，信息技术需要不断的进行演练、操作，才能达到真正的理解和运用。三是综合性，信息技术是多种技术的综合，主要包含有计算机技术、遥感技术、通信技术、控制技术等，而且还能够与其它各类学科相融合。

1.1.4 信息技术与课程整合

       课程整合的概念起源于欧洲，是基于欧洲工业化的背景下出现的。课程整合提出的目的是为了彻底解决由于日益细化的社会化分工导致的知识和教育片面化的问题。19世纪初，赫尔巴特和弟子齐勒等认为在学科教学中只有将不同方面的知识进行综合，才能最大限度的唤起学习的兴趣，于是提出了学科整合法，也就是在课程中安排某学科的教学时，要尽量使该学科经常性地与其它学科进行相关联教学，其目的是通过多学科内容的统一，避免各学科并列造成学生在意识中的矛盾。实际上，课程整合是涉及到很多技术的一种范围性融合，它以一种或多种技术将多门学科进行结合，达到让学生接受某一范围内知识的同时能够掌握更多领域内的相关知识。实现将信息技术与课程的整合便是其中一种技术作为工具与学科进行结合的方法之一。大部分研究者认为：信息技术与课程整合的本质是基于先进的教育理念及思想，借助信息技术，使其作为在课程教学中能够促进学生主动认知、完善学习的一种工具，在完成课程教学的同时，实现对学习的激励，对环境的创新，并充分利用信息技术达到对各类教学资源、各种教学要素以及各个教学环节的协调与整合，最大限度地对传统教育方式进行改革，增强学生的学习兴趣和实践能力。

       目前，在我国关于信息技术和课程整合的理论界，存在两种不同的理解，一种为大整合论，一种为小整合论。

       大整合论将课程当作一个比较大的概念，认为应该充分把信息技术与课程整体进行融合，彻底对课程的体系、内容进行变革。这种理论主张将信息技术和课程整合应该以信息技术为基础，对各学科课程进行重新研制，建立专门的信息化课程文化，通过信息技术和学科的互动实现双向融合，形成以师生默契合作的全新教育方式，从根本上改变传统的教育模式，建立起整合的信息化课程资源、教学手段和实施方案等，从而推动课程的整体变革。

      小整合论则是从具体的学科教学出发，重点关注教学过程的信息技术实施，认为信息技术和课程的整合是将信息技术与具体的学科进行结合，使信息技术作为教学的一种工具、方法或媒介与各学科教学相互结合。该观点认为信息技术和课程整合在课堂教学的过程中更能发挥作用。小整合论是当前国内教育界大多数学者和教师认同的一种整合理论。

      不论是大整合论还是小整合论，这些理论都反应了现代社会人们对于信息技术和课程整合的认同，只不过不同的人从不同的视角进行看待。在国内主张大整合论的一般是教育界的专家学者，而主张小整合论的往往以一线教师居多。

1.2 国内外研究综述

      在信息技术与教育进行结合方面，国外许多国家都进行了深入的研究，取得了不错的成果。

      最早进行世界上信息技术与教育进行结合的国家是美国，1989年，美国科学促进会就已经意识到信息技术能够为教育带来很大的发展前景，由此提出了进行信息技术和课程教学整合的&ldquo2061&rdquo计划，该计划的首要目标就是要提升美国民众的科学文化素质，在该计划中，特别提出要将信息技术和其它学科进行充分结合。1997年，当时的美国总统克林顿再次提出针对信息技术和教学提出新目标，要求在新世纪到来时，美国12岁以上孩子能够实现网络化教育，很多美国较为知名的小学与初中实施了专门的信息技术整合培训。

      法国也是较早进行信息技术与教学整合研究的国家之一，实际上早在1985年，法国就要求小学教育中增加计算机入门作为基础应用课程，而且在法国初中也开始了信息化课程的教育。在1997年法国教育部开始实施了多媒体教学发展计划，该计划持续三年，要求到2000年，法国所有小学、中学和大学的教学都要参加到多媒体教学中来，同时将信息技术和教学的结合成为教师上岗培训的重要内容。

      1998年，日本课程审议会发表了《关于改善教育课程基准的基本方向》的一份咨询报告，其中提出了信息技术和教学进行结合的要求，要求各学校首先在学生的每个学习阶段都要进行多种学科和计算机教学的结合；同时，日本还具体提出了要在2003年之前将所有的小学、初中学科教育均实行网络化教育。

      与国外发达国家相比，尽管国内的信息技术和教育结合的研究起步较晚，但却取得了不错的成果，国内对于该方面的研究始于上世纪90年代初，在上世纪90年代末，国家中小学计算机教育研究中心的有关专家首次提出了“课程整合”的建议，并成立相关的课题研究组织，成为我国“九五”计划的重点项目之一。

      1999年，该中心邀请全国几十所学校召开了有关信息技术与各学科课程整合的研讨会，就此开始了课程整合的深入研究阶段。

      新世纪后，教育部先后针对信息技术和学科教育整合提出了多次要求，如要求“努力推进信息技术和其它学科教学的整合”，“实现中小学教育网络化”等，全面推进了我国信息技术和各学科整合的进度，当前，我国的信息技术教育、课程整合模式以及网络化教育方式正不断发展，已经趋于逐步融合和渗透的阶段。

1.3 物理学科特点

       1.3.1 抽象性强

      物理学科具有很强的抽象性，除了模型可拟的力学内容之外，还包括天体运动、带点粒子在电磁场中运动等宏观物理和微观物理。学生在初学之时很难完全理解，只是误以为自己掌握了。虽然我们一直生存在这些星球上，但毕竟我们无法跳出地球来看待整个物理过程。这样的知识对学生的抽象能力要求很高，此时若能充分利用信息技术，将运动形态呈现在学生面前，将会加强学生对知识的理解，同时也会让学生对神秘的天体物理产生浓厚的求知欲。

      1.3.2 逻辑思维性强

      《物理教学论》中指出“物理学是一口具有严密的度辑体系的学科，以概念为基础，定理、定律为主干；是定量的精密科学，跟数学有密切的关系；应用非常广泛，是工程技术和其他自然科学的基础；是一门带有方法论、具有规律的科学。物理学科的特点决定了物理学科能够培养学生很强的逻辑思维能力。”学生在学习过程中，遇到难以理解的知识时，若能通过计算机查询大量的相关资料，增强对知识点的理解，当知识点形成网络时，就不会因为出现过多盲点而无从补救了。在同一个知识体系中，若出现知识不明、還辑不清便是教师口中的基拙不扎实。想打好知识基础，就要不断培养良好的逻辑思维能为。

      1.3.3 实验性科学

      物理学是一口实验科学，观察、实验是学习物理的基础。它是一口自然科学，是人类观察现象、假设猜想、实验验证、总结规律、遵从规律改造自然的不断循环，而其中实验验证环节是最为重要的。学生若能直接或间接的经历实验的验证过程，会增强学生对获得科学的严谨态度，但在现实的髙中物理教学过程中，很多学校的很多实验（除部分演示实验外），无法达到实验要求。例如，力学实验中的无摩擦面，大多数都由气垫导轨实现。但在笔者对物理教师的访谈调查过程中发现，很大一部分中学实验室是没有这个设备的，而他们通常的处理办法就是讲实验。若能运用信息技术，在课堂播放其他教师的实验视频，无疑会增强学生对知识的认知程度，为学生进一步总结规律提供强有力的支持。

      1.3.4 部分物理知识不确定性

      物理知识的科学性源于他的反复证明，他的获得过程是反复质疑、反复验证的过程。首先，对科学知识有怀疑是很重要的，但更重要的是能够通过科学的方法验证自己的猜想。物理科学的探究是枯燥的、乏味的，能够支撑学生不断探索的唯一动力就是兴趣。在物理教学中有效的应用信息技术，可以提髙学生对物理的学习兴趣。所谓，授之以鱼不如授之以渔，使学生掌握终身学习和自学技能，而非单纯的知识本身，这才是教育的最终目的。

待删除

       弗雷泽(Fraser)和沃尔伯格(Walberg)认为“学习环境”是具有社会心理背景的学习发生的场所，在正式教育中学习环境可以用学校或者教室的基调、文化、氛围或者气氛来描述(Fraser&Walberg,1991; Logan & Crump , 2006 )。学习环境既包括物理设施，如教室空间、课桌椅、教学装备等，同时也包括元素间的相互关系，即物理特性和关系特性是学习环境需具备的两个维度。在这种语境下，课堂环境和教学环境是等同的。目前经常采用的学习环境模型有：建构主义学习环境模型，联通主义学习环境模型和智慧学习环境模型。

      关于建构主义学习环境到底是什么， 或者他们看起来应该像怎样， 我们尚没有清晰和明确的概念（Harris& Alexander，1998）。一般认为，建构主义学习环境的物理构成应该是以学生为中心的设置的，学生具有平权的设备和资源获得，可支持学生进行计算机支持的协作学习（CSCL）。王永锋（2010）报导了六个国外建构主义学习环境应用实证研究的案例，其中只有一个案例效果较好，说明建构主义学习环境的构建较为困难。他总结这些案例后发现：建构主义学习环境成功的因素有多元整合因素，实践研究因素，技术支持因素和学生为本因素；失败的因素有时间精力因素，传统习惯因素，学习整体因素和协调适应因素。

      王志军和陈丽（2014）基于联通主义学习理论，提出所谓联通主义学习环境，是一种基于网络的、由学习者自主建构和控制的开放、灵活的软环境。操作交互的过程即建构个人学习环境的过程，同时学习者也可以通过对新的社会媒体的掌握进一步扩展其个人学习环境。开放性和自我控制性是个人学习环境最核心的特征。这种学习环境需要web2.0技术和社会媒体技术提供学习者连接成网络的空间。

      黄荣怀等人（2012）提出，智慧学习环境是一种能感知学习情景、识别学习者特征、提供合适的学习资源与便利的互动工具、自动记录学习过程和评测学习成果，以促进学习者有效学习的学习场所或活动空间。智慧学习环境是普通数字化学习环境的高端形态，是教育技术发展的必然结果。

      具体到物理学习环境，醋燕妮（2014）对照普通学习环境指标，具体描述了物理（实验）学习环境构成要素（见下表）。这些要素修改后也可以适用于物理理论学习环境。她着重提出同时实验过程是以学生为主体，学生分组进行实验，学生之间的合作、竞争、信任，是影响实验是否顺利的因素，也是课堂心理环境人际关系的组成。教师对学生的关注、期望、信任、也会是形成学生实验的心理环境。实验任务的多少、难易、教师的评价标准和方法等也属于实验室课堂环境的组成要素。

表格 1 物理（实验）课堂环境

      郑珊和陆星琳（2015）将物理学习环境分为真实课堂讲授学习环境和网络虚拟学习环境。真实课堂讲授学习环境分为演示实验环境、学生实验环境、逻辑推理环境; 运用多媒体课件的学习环境主要包括使用 Microsoft Power Point、电 子 书 等 教 学 课 件 展 示 学 习 内 容 脉 络、使 用Microsoft excel 等 软 件 处 理 实 验 数 据、使 用Authorware 等软件的自主学习和使用暴风影音软件播放实验录像视频; 网络的虚拟学习环境主要包括上网查阅与课程相关的资料、使用课程的仿真物理实验软件进行模拟实验。真实课堂讲授学习环境。张武威和黄宇星（2008）认为，基于网络环境的物理学习必须遵循四个基本原理，即整体原理、有序原理、反馈原理和迁移原理和基于网络环境的物理概念学习环境设计的基本思路是：以物理概念学习为中心来传授学科知识结构，学习者的学习受教学系统的控制，学习者有清楚的学习目标，一般较少使用外部资源，设计分支点简练和快速切入主题，支持学习者的非线性学习方式，选择那些对教学有强大支持作用的链接。

      分析文献内容发现，研究者的研究方向主要集中在学习环境的关系构建，尤其是在网络环境和多媒体环境下的学习关系构建研究较多。真实课堂讲授环境的典型的研究陈爱文对于多媒体环境下初中物理概念教学的研究，马晓辉对交互白板环境下对中学物理自主学习的探究等。网络虚拟学习环境有有陈浩对于网络学习环境下高中物理自主探究模式的构建，刘芳芳对信息技术环境下中学物理教学模式的研究和徐凯对于物理虚拟实验平台的研究等。

      陈爱文（2009）设计的多媒体投影的教学环境为：以班级教学为教学组织形式，在传统班级教学的基础上，辅以多媒体投影设备，让学生体验到丰富的多媒体信息。多媒体投影教学环境在硬件上主要由计算机、有源音响、LCD 投影组成。在功能上能够实现声音、影视、动画、课件、文本的展示。

      马晓辉（2011）对交互白板环境下的课堂环境设计如下：课堂人数控制在10-25人左右，座椅安排成圆形模式或会议桌模式。利用交互式电子白板创设直观、互动的学习平台，整合多种形式的学习资源并且利用电子白板的交互功能根据情景动态调整资源。最后利用Flash课件，动画，影像资料和模拟软件等在电子白板环境下营造虚拟现实学习情景。

      陈浩(2006)对物理网络学习环境设计如下：硬件系统包括一台代理服务器,配一条ISDN线，供学生因特网用。一台教师机,配有多媒体教学控制系统,学生每人配一台多媒体电脑作为学生工作站,所有电脑均连接在学校的校园网。软件包括网络资源库和讨论区。网络资源库包括教学素材库，网络课件库，教学资料库，虚拟实验室，智能习题库，探索式学习案例库和相关网站。利用方式为“自主探索式”高中物理课堂教学模式。教学环节为：创设情境——提出课题——自主探索——网上协作——课题小结——网上测试。

      刘芳芳（2005）认为学习环境是学习资源和人际关系的一种动态组合。其中既有丰富的学习资源，又有人际互动的因素。其中学习资源包括学习材料、帮助学习者学习的认知工具、学习空间。在网络学习环境中，要有提供网络学习平台，教学实践案例的信息库和促进合作的认知工具。教师利用信息库设计教学案例，学生和教师在学习平台上利用认知工具和IM工具进行互动。

      徐凯（2013）认为设计虚拟物理实验平台需要1)、为使用者提供虚拟实验操作环境。 (2)、提供高中物理实验索要用到的各种实验仪器、辅助工具、仿真仪器等。 (3)、提供规范的实验的使用方法、实验过程操作步骤、实验注意事项等。 (4)、对实验步骤、实验过程、实验现象进行实时模拟和再现，并进行相关的介绍讲解。平台包含分组实验虚拟软件、探究实验虚拟软件、虚拟平台模拟工具，涵盖每一个教材中演示与分组实验、探究实验。

      国外相关研究主要为在特定物理学习环境中学生的学习效果的实证研究。典型的研究有Meltzer and Manivannan对讲座式物理课堂互动学习环境构建的研究，Gwo-Jen Hwang等对晶体衍射学习平台的开发和使用研究和Wu and Huang利用Physlet对九年级学生物理学习的探究等。

      Meltzer and Manivannan(2002)研究了讲座式物理理论的互动学习环境。在面对人数较多，教室空间较大且座位固定的课堂物理环境下，多数学生难以进入积极的学习状态。要改变学生的状态，教师就应当使用引导学生逐步思考问题的教学策略，而非传授一般性的原理。为了实现这种教学策略，他们在教室的每个座椅上都安装了答题器，让学生能够回答教师提出的多选题。并且为学生提供小组合作和展示的机会。通过课程结束后回收并分析问卷，他们得出结论：这种安排能够显著提高学生进入积极学习状态的可能性。

      台南大学Gwo-Jen Hwang(2008)等开发的由单晶体衍射模拟实验软件和专家系统组成的晶体衍射虚拟学习环境与真实实验室环境结合，学生完成了真实样本的观察后，需要回答专家系统的问题来确认学习效果，并且利用传感器和PDA为学生建立学习情况数据库。经过试用发现，这套系统有效降低了学生的学习难度，大大增加了学生的实验频率，并且降低了实验室的开销。

      Wu and Huang(2007)利用Physlet软件，对教师为中心的学习环境和学生为中心的学习环境对九年级学生展开了对照实验。教师为中心的学习环境只有教师使用笔记本电脑和投影设备操作Physlet软件向学生进行演示，学生为中心的学习环境每人有一台笔记本电脑可以使用Physlet软件，并且两两分组，自定主题和步调进行学习。他们发现两种环境都能提升学生的课堂参与度和问题解决能力，但是教师为中心的学习环境更有利于学生寻求帮助，学生为中心的学习环境更有利于学生反馈和合作。低成就组的学生更适合教师为中心的学习环境。

       物理是一门以实验为基础的、实践性和操作性很强的学科，它综合了社会生活诸多的物理常识。学生不仅要通过物理课学到初步的物理知识，获得观察实践的初步技能，还要在认识自然现象和学习科学知识的过程中，了解人类是如何通过探究自然而推进科学文明的发展。从而进一步认识物理学在科学技术和社会发展中的重要作用。因此，物理课要培养学生初步的分析、概括能力，培养学生的探究精神和严谨的科学态度，使学生在相互探讨、合作交流的活动中，体会到学习的趣味，初步树立科学的世界观。因此，物理的教学方法就显得尤为重要。

      那么，在传统教育向新时代教育转变的过程当中，物理教学的方法又有着怎样的转变？

3.1 传统课堂的物理教学方法

      3.1.1课堂讲授法

      “讲授法”是教师通过口头语言向学生描绘情境、叙述事实、解释概念、论证原理和阐明规律的教学方法。它是教师使用最早的、应用最广的教学方法,可用以传授新知识,也可用于巩固旧知识，其他教学方法的运用，几乎都需要同讲授法结合进行。讲授法有多种具体方式：

      ①讲述。侧重在生动形象地描绘某些事物现象，叙述事件发生、发展的过程，使学生形成鲜明的表象和概念，并从情绪上得到感染。凡是叙述某一问题的历史情况，以及某一发明、发现的过程或人物传记材料时,常采用这种方法。在低年级，由于儿童思维的形象性、注意力不易持久集中，在各门学科的教学中,也多采用讲述的方法。

      ②讲解。主要是对一些较复杂的问题、概念、定理和原则等，进行较系统而严密的解释和论证。讲解在文、理科教学中都广泛应用，在理科教学中应用尤多。当演示和讲述，不足以说明事物内部结构或联系的时候，就需要进行讲解。在教学中,讲解和讲述经常是结合运用的。

      ③讲演。教师就教材中的某一专题进行有理有据首尾连贯的论说，中间不插入或很少插入其他的活动。这种方法主要用于中学的高年级和高等学校。

      ④讲读，是教师的讲述、讲解与学生的阅读有机结合，讲、读、练、思有机结合的讲授方式。讲授法的优点在于能够充分发挥教师的主导作用，使学生在短时间内获得大量的知识信息。而它也有一些缺点，如学生学习比较被动，不能照顾个别差异，学生获得的知识不易保持等。

      3.1.2 讨论法

      “讨论法”是在教师的指导下，学生以全班或小组为单位，围绕教材的中心问题，各抒己见，通过讨论或辩论活动，获得知识或巩固知识的一种教学方法。优点在于，由于全体学生都参加活动，可以培养合作精神，激发学生的学习兴趣，提高学生学习的独立性。一般在高年级学生或成人教学中采用。

      讨论法的优点在于能够充分调动学生积极性，课堂气氛活跃，有利于培养学生思维，表达能力。而缺点则是它所占用的时间较长（费事），对教师驾驭能力要求较高。

      3.1.3 谈话法

      “谈话法”又称问答法，是最古老的教学方法之一。教师引导学生运用已有的经验和知识回答提出的问题，借以获得新知识、巩固旧知识或检查知识的教学方法。这种方法较易于集中学生的注意，激发积极的思维活动，提高教学效果。

      谈话法有三种方式：

      （1）为传授新知识而进行的谈话。

      一般是由教师根据教学目的提出一系列前后连贯而又富有启发性的问题，引导学生依据已有的经验和知识，或根据对眼前事物的观察，进行积极的思考作出正确的回答，借以获得新知识。也称启发式谈话法。

      （2）为巩固知识或检查知识而进行的谈话。

根据学生学过的教材提出一些问题，要学生通过回忆旧知识进行回答，经过知识的再现达到巩固或检查的目的。也称再现谈话法或问答式谈话法。

      （3）教师在讲授过程中或者在学生活动过程中进行的谈话。

      这种谈话有助于提高学生听讲的积极性，提高传授知识的效率；有助于学生顺利地完成独立作业，或明确学习的重点。也称讲授谈话法。

      谈话法的优点在于能够激发学生的思维活动，培养学生独立的思考能力和语言表达能力。 而缺点则是课堂易被学习好思维敏捷者占据，而差生易被忽视。

      3.1.4 实验教学法

      实验教学法，是指学生在教师的指导下，使用一定的设备和材料，通过控制条件的操作过程，引起实验对象的某些变化，从观察这些现象的变化中获取新知识或验证知识的教学方法。

      实验法是随着近代自然科学的发展兴起的。通过实验法，可以使学生把一定的直接知识同书本知识联系起来，以获得比较完全的知识，又能够培养他们的独立探索能力、实验操作能力和科学研究兴趣。它是提高自然科学有关学科教学质量不可缺少的条件。

      实验法因实验的目的和时间不同，可分为：学习理论知识前打好学习基础的实验；学习理论知识后验证性的实验和巩固知识的实验。因进行实验组织方式的不同，可分为：小组实验和个别独立实验。在现代教学中，为了加强学生能力的培养，更加重视让学生独立地设计和进行实验。

      实验法能够很好地培养学生的实践能力和兴趣，这是它最大的优点；而实验法的缺点则在于对视器材的依赖性比较高。

      3.1.5 指导阅读法

      指导阅读法是以学生自己阅读以主，对培养学生的阅读能力和独立思考力有重要作用。但是，这种方法靠从文字间接地获得知识，缺乏形象，对于实践经验和知识都较贫乏的小学生来说，理解较抽象的数学概念、法则是不大容易的，学习时花的时间多。所以数学教学中指导阅读法不宜孤立地使用。

      运用指导阅读法要注意的问题：

      第一，向学生介绍阅读的顺序和方法。

      第二，根据学生的认识水平知识重点设计好指导性的阅读提纲。

      第三，对较难理解的问题可向学生提问题，借助学具等让学生思考或讨论回答。

      第四，指导学生用阅读获得的知识进行练习。

      第五，进行阅读小结。

      指导阅读法的优点是能够培养学生的自学能力和阅读能力。，而缺点则在于只适用于难度较小的内容。

      3.1.6 科学探究法

      科学探究法可以分为以下几个部分：

      （1）探究发现法：探究发现法是指学生在教师的指导下，像科学家发现真理那样，通过自己的探究和学习，发现事物发展变化的原因和内部联系，找出变化规律的方法，在经历探究和发现的过程中，学到科学知识和学习科学的方法。在科学课中，运用探究发现法的主要目的是充分发挥学生在探究活动过程中的主体作用，让学生在探究发现的过程学会发现的方法，培养学生的观察能力，思维能力、自学能力和实际操作能力。

      （2）实验探索法：实验探索法是指教师提出命题或创设若干条件，学生围绕着教师的命题进行假设和实验证明；或者利用教师创设的条件，进行开放性实验，从中发现新问题，找到新规律。实验探索法主要是让学生通过动手实验，培养学生的探究能力，发展假设论证的科学精神和科学态度。实验探索法的特点是充分体现学生的主体性学习，在实验探索的活动过程中，教师只是提出命题或创设条件，通过什么样的实验，怎样进行实验，通过实验探索发现什么，都由学生自己来确定。实验探索法的目的不仅是让学生学习实验的方法和过程，更重要的是通过实验，培养学生的探索与发现的能力。也就是说，把实验作为探索和发现的方法，学生按照提出的命题提出假设，并通过实验寻找答案。在这里，实验过程就成了培养学生探索能力的重要途径。

      （3）小组讨论法：小组讨论法是以合作学习小组为单位，学生围绕教师提出的有关专题，在小组的群体中交流个人看法，相互学习，从中获得对该问题深入认识或进一步了解的方法。这种教学方法需要学生具备一定的知识和经验基础。

      （4）角色扮演法：角色扮演法就是运用小品、短剧、或实况模拟等形式进行模拟活动的一种方法。在角色扮演中，首先要创设一种情境，由一部分学生担任各种角色并进行表演，另一部分学生观看表演，认真注意与活动目标有关的具体行为。表演结束后，讨论在表演中的体验和表现出的行为。这种活动形式把科学性、知识性、趣味性巧妙地结合在一起，使活动过程艺术化、生活化，使学生在角色扮演和角色交往中，获得对过程的体验。

      科学探究法的优点在于选题广、可操作性强、生动有趣、贴近生活、贴近实际、课内课外联系紧密。然而它也有一定的缺点：难以兼顾不同发展层次的学生，缺乏足够的支持条件，挑战性大，驾驭很困难。

      3.1.7 练习法

      练习法是学生在教师的指导下巩固知识、运用知识、形成技能技巧的方法。在教学中，练习法被各科教学广泛采用。练习一般可分为以下几种：

      （1）语言的练习。包括口头语言和书面语言的练习，旨在培养学生的表达能力。

      （2）解答问题的练习。包括口头和书面解答问题的练习，旨在培养学生运用知识解决问题的能力。

      （3）实际操作的练习。旨在形成操作技能，在技术性学科中占重要地位。

练习法的优势在于能达到举一反三的效果，巩固知识；而缺点则是它比较费时，需要学生用大量的时间自主完成。

3.2 信息时代的物理教学方法

      3.2.1 微课程导学

      微课程是近年来新兴的信息化教学方式之一，目前正迅速影响我国中小学教师的信息化教学实践。微课程是对原有课程的再开发。即在原有课程分解到课时教学的基础上，再把课时教学继续分解为若干个微小课程，使之能够适应“云时代”学习特点，帮助学生开展自主学习，支持翻转课堂实验，提升教学质量。

      微课程在物理课堂的导学作用主要在以下几个方面：

      （1）利用微课程激发学生的学习兴趣

      最好的学习动机是学生对研究的东西有着内在的兴趣，学生一旦对所学知识产生兴趣，就会产生愉悦的情绪，从而集中注意力积极思维。为了激发学生的兴趣，可适时引入图、文、声、像并茂的多媒体课件，给枯燥的内容创设新颖有趣的情境，充分调动学生脑、耳、口、手多种感官，达到感性认识和理性认识的有机结合，从而激发学生学习物理的兴趣，提高学习效率。因此，在课堂中运用微课程作为先行组织者呈献给学生，能够比较容易的激发学生的学习兴趣。

      以讲解力平衡为例，我们可用视频剪辑工具剪切一段杂技演员走钢丝的视频，以及儿童玩不倒翁的视频做成微课程，以此吸引学生注意力，将学生带入问题情景：为什么钢丝上的演员不会摔下来、将不倒翁扳倒后为何又会自动立起来？从而达到解决问题的目的。

      （2）利用微课程丰富物理课堂教学信息

      在传统物理教学中，教师在讲述某一问题时，为了帮助学生理解，总是先用语言描述，然后再画一个示意图，结合示意图再进行讲解，以达到对物理概念、规律的正确理解和准确描述。而物理教材中，有一些物理事实或物理过程如理想状态、微观粒子的运动等，若仅依靠传统教学手段来完成这些内容，教学效果势必将受到较大局限。

      在这样的条件下，要达到理想的教学效果，教师就必须将所要传授的知识信息以多媒体形式向学生表达，使学生易于认同和理解。比如，在讲解“布朗运动”一课时，可用课件采用模拟的办法，制作许多微小物体无规则运动的动画效果，并用不同的颜色分别标示液体分子和布朗微粒，使学生形象地看到液体分子和微粒无规则的运动。

      （3）利用微课程突破教学重点和难点

      物理有许多概念、定理、定律，内容比较抽象，学生觉得难以理解和消化，如果利用微课程的方式呈现教学信息的特点，将抽象的知识形象化，可以为学生提供多样化的外部刺激，便可突破教学的重难点。

      （4）利用微课程加强学生的主体性

      利用微课程作为导学内容，能够引发学生自主学习、思考，使教学体现学生的主体性。

      （5）利用微课程加大信息流量

      使用物理微课程教学能节省教师对复杂图像和表格的描绘以及对标题、定义、定律、原理、公式、例题总结等文字的书写，使教师可以有更多的时间集中在对物理现象、规律、方法、和各种问题的分析和讲解上；同时，可以向学生展示更多的教学资料，如某一领域或学科的发展全貌或是现代理以及工程技术中的有关物理基础知识等。这样既可提高教学效率，又可开阔学生的眼界。

      3.2.2 网络课程跟进教学

      网络课程就是通过网络表现的某门学科的教学内容及实施的教学活动的总和，是信息时代条件下课程新的表现形式。它包括按一定的教学目标、教学策略组织起来的教学内容和网络教学支撑环境。其中网络教学支撑环境特指支持网络教学的软件工具、教学资源以及在网络教学平台上实施的教学活动。网络课程具有交互性、共享性、开放性、协作性和自主性等基本特征。

      相较于传统课程来说，网络课程有如下特点：

      （1）教材的多媒体化，即教学信息是以图形图像、声音、动画、视频等多种媒体组织起来的，使学生通过全方位的感官接受信息，从而收到更好的教学效果。

      （2）教学内容的非线性，即学习内容不是以线性的从易到难或从前到后的组织方式，而是以超链接的方式呈现信息。

      （3）课程的开放性和交互性。网络课程最大的特点就在于课程的开放性和交互性上，包括人机交互、生生交互和师生交互等。

      （4）学习资源的共享性。处于互联网上的所有资源都是学生可以参考和学习的资料，如此大容量的信息是传统的课本或者电视、课件难以比拟的。

      3.2.3 多媒体教室支持教学

      多媒体教室由多媒体计算机、液晶投影机、数字视频展示台、中央控制系统、投影屏幕、音响设备等多种现代教学设备组成，是学校进行现代化教学的设施，担负着全校师生日常多媒体教学的任务。多媒体教室不仅仅能够展示教学课件，同时，可以通过网络增强师生间的互动，并通过移动设备将每一位学生的状况反映给教师，以达到更好的个性化指导的目的。

      多媒体教室在集体授课上的优势是很明显的：它没有改变师生已经熟悉和习惯的课堂教学形式，教、学双方很容易适应，不会造成心理压力；图、文、声、像并茂, 课堂教学变得生动活泼，形象直观, 能够有效地吸引并保持学生的注意力；教师能随时调整教学内容, 控制教学节奏。如在物理教学中，多媒体教室能够在许多抽象的概念上，通过投影、flash播放等多种功能将抽象概念具体化，为学生提供更直观的学习材料；同时，多媒体教室中，师生使用手中的平板等移动设备，能够实施进行交流、反馈，为教师和学生创造更良好的互动情境。

      但在多媒体教室中的教学活动能否取得好的效果，很大程度上依赖于采用的教学模式，因此，教师是否能够选取良好的教学模式，将会决定多媒体教室的作用程度。

      3.2.4 CAI软件辅助教学

      计算机辅助教学（CAI）作为帮助学生理解和记忆知识，并对已学知识进行推理和实践的智能工具，正在发挥日益广泛的作用。CAI可分为辅助型和原本型两种，前者附属于正规课程，只起辅助作用；后者能独立地代替正规课程，程序较长。

      CAI软件辅助物理教学的方法有以下几种：

      （1）利用软件模拟功能辅助学生实验

      （2）利用软件重复教学过程以加强记忆

      （3）利用软件加强课后自主学习

      CAI为学生提供一个良好的个人化学习环境。综合应用多媒体、超文本、人工智能、网络通信和知识库等计算机技术，克服了传统教学情景方式上单一、片面的缺点。它的使用能有效地缩短学习时间、提高教学质量和教学效率，实现最优化的教学目标。如在物理学习过程中，很多实验环境是很难提供给学生的，这直接导致了一些探究性教学难以实现；而应用“仿真物理实验室”的CAI软件，就可以在设备上为学生提供模拟实验环境，大大丰富了教学的形式和方法。此外，应用原本型的CAI软件（如题库类软件），能够更好地帮助学生在课外重新理解知识内容，以达到更加良好的学习效果。

      3.2.5 网络平台增强交流

      信息技术与教育的整合使得教学中的“交流”部分变得更加便捷。在传统的课堂教学中，师生交流的方式比较局限，大多分为校内交流（上课、答疑等）和校外辅导（课外辅导班）。而应用网络平台，学生可以通过一些软件、社交平台等随时随地向教师提问，教师也可以应用网络为学生布置作业、下发资料等。此外，信息技术使得生生间、学校与家长间的交流也变得更加灵活。这些都有利于对学生学习过程的监管、反馈等。

3.3 教育信息化条件下教学方法的演进——从传统课堂教学到网络、多媒体教学

      传统教学方法中，教育工作者在长期的课堂教学实践中,运用和总结出了多种多样的教学方法,比如著名的布鲁姆教学方法等。而我们在课堂教学中也采用多种方法,如探究式、学导式、导学式、自主式、启发式等等。我们还根据课程、培养对象的层次的不同,精心设计一堂课,寻求适合本课程的独特的教学方法,如案例式教学等。我们还把信息技术运用于课堂,建立多媒体教室和各种实验室。所有这些都是为了能够最大限度地调动学生学习的积极性,培养他们学习的兴趣,力求最好的学习效果。毋庸质疑,这些方法发挥了应有的作用。但这些方法的运用始终在“我教你学”的基本模式框架下,学生所学的内容、学习时间、考核、成绩评价都有统一的规划,课堂上大部分时间都以教师“教”为主,知识内容的传授“重知识结论,轻形成过程”,学生显然是“被动体”,影响学生的创造能力。这种教育模式培养的学生大多为知识记忆型人才,没能真正发挥学生的创造能力和解决实际问题的能力。

      而信息化时代的教学方法将现代信息技术(媒体)充分运用到教学实践中,形成了新的教学模式,目前最常用的主要有多媒体演播模式、多媒体网络模式。多媒体演播模式就是在多媒体教室上课,它仍是传统教学模式的延伸,仍是一种以教师讲、学生听为主的学习方式。在这种模式的课堂中装备电脑和投影设备,教师借助多媒体计算机讲授和演示,目前这种模式十分流行,有条件的地方基本普及。多媒体演播模式的好处是加强了讲授内容的科学性、系统性、直观性和趣味性,对于逻辑性和抽象性强的学科,通过多媒体课件演示将其微观变宏观、快速变慢速,化抽象为形象,化繁为简,使得课堂得到优化,提高了教学质量。多媒体网络模式指由教师机、学生机和服务器联网而成的计算机网络系统,利用软件平台以实现教师和学生、学生和学生之间的互访、交流、合作及通讯的模式。在此教学环境中,学生可利用教学软件自主学习,教师对教学可以监控,学习中遇到问题可通过网络对话解决。这种模式的教学,发挥了学生的主体作用,培养了学生利用信息技术进行认知、探索和合作交流能力。多媒体网络模式的基本教学环节为:创设情境——提出问题——学生自主探索学习——协作交流——教学反馈——对学习效果进行评价。目前,多媒体网络模式的应用以国外的支架式教学模式、抛锚式教学模式和随机进入教学模式为代表。国内主要对探索式学习模式、协作学习模式、“问题——探究”课堂教学模式、专题探索——网站开发教学模式、协作调查学习模式、基于资源的学习模式、“资源利用——主题探索——协作学习”模式和网络探究等模式进行了研究运用。

      总体讲,信息化条件下的教学模式突出“教员主导性、学生的主体性”特点,真正实现师生、生生互动,优化课堂结构,提高了学习效率,有利于培养学生的实践能力和创新精神,符合素质教育的要求。

4.1现行课标解读

学科课程标准的主要阐明和规定各科课程的性质各学科的目标、各科的内容的要点及选择内容的主要依据、课时分配、教材编写与选用的要求、教学设备与设施以及教学建议和学业评价。学科课程标准是编写教材和教师教学和进行教学评价的重要依据。

信息技术对初中物理的教学的影响反应在《义务教育物理课程标准2011年版》的方方面面、字里行间：

在前言部分提出“应注重学生的全面发展，关注学生应对未来社会挑战的需求”

在课程性质的描述中，提出“义务教育物理课程应注重于生产、生活实际及时代发展的联系。此阶段的物理课程应关注学生的认知特点，加强课程内容与学习生活、现代社会和科技发展的联系，关注技术应用带来的社会进步问题，培养学生的社会责任感和正确的世界观。”

在课程基本理念部分，第三条提出：“注意学科渗透，关心科技发展”；第四条提出：“提倡教学方式多样化，注重科学探究”并在详细的解释中提出“提倡教学方式多样化”以及“鼓励在物理教学中运用信息技术。”

在活动建议方面，提出“从图书馆、互联网上收集有关新材料研究和开发的信息”、“观看介绍物质微观世界的科普音像资料”等具体的运用计算机技术促进物理教学方面的措施。

在教材编写建议方面，提出“教材应为引导学生利用更丰富的课程资源服务，如可列出参考书目、网站及重要的科学活动场地等，使学生的资料来源及学习方式更丰富多彩。”

在课程资源开发和利用建议方面，将音像资料、教学软件、互联网归类于物理课程资源，并将“多媒体教学资源”作为与“文本课程资源”、“实验室课程资源”、“社会教育资源”并列的课程资源的一个重要方面并提出了具体的建议。

其中在实验室课程资源的开发方面，课标指出的“数字化实验室”的新现象、新方向。

另外，课标认为，“现代信息技术的迅猛发展和网络技术的广泛应用，为丰富物理课程资源提供了技术条件。应鼓励开发和使用丰富的多媒体教学资源，使物理课程的学习更生动、活泼、丰富多彩。”并将“发挥多媒体教学资源的优势”分为“音像资料的收集与选择”、“多媒体软件开发与使用”、“学校局域网及数据库的建设”。其中音像资料的收集和选择较为常见，此处不再赘述。在多媒体软件开发与使用方面，课标指出“提倡使用智能型软件，这些软件是按照物理规律制作而成的，而不是简单的模拟。这种教学软件可以丰富学生对于物理情境的感性知识，深化对于科学规律的理解，同时也可以做一些中学实验室中不好完成或不能完成的实验。”在学校局域网及数据库的建设方面，课标指出：“学校应加快局域网、数据库的建设和互联网的连接，鼓励学生从网上获取信息，为学生创设基于网络的自主学习的环境。让学生充分利用诸如电子阅览室、教育网站等网上教学资源，使教学媒体从单一媒体向多媒体转变，使学习活动信息传递多样化。”

再次笔者对课标中涉及的计算机技术对物理教学和学习上的应用做一个简单的总结：在功能方面主要用于教学中的信息传递，并逐渐有了学习活动建构环境的作用；在形式方面还是以传统的多媒体展示课件为主，并出现了数字化实验室、智能型软件等形式。

4.2课程改革历程回顾

我国的中学物理课程发展度过了近70年的时间。中学物理教学大纲一直处在不断的修改和完善中，我国经历了八次的课程改革，与时俱进，体现了时代发展的新要求和科技进步的新内容，把时代的新要求、社会的新变化和科学技术的新进展及时反应到课程标准中。

1. 第一次物理课程改革(1950-1956年)

在第一次课程改革时我国教育部印发了《物理精简纲要(草案)》1950)，要求加入最新的科学成就和删除重负的内容，并加强教材与生产建设之间的结合。并在随后对《中学物理教学大纲(草案)》的修订中提出了劳动品质和历史成就感对学生的重要性，并且第一次提出培养学生的科学思维能力。

2.  第二次物理课程改革(1956-1963年)

第二次课程改革是我国处在“大跃进”时时期。《全日制中学物理教学大纲(草案)》 (1963 )，强调把知识运用在工农业生产的实践。并且第一次提出要培养学生的物理计算能力和实验技能。

3. 第三次物理课程改革(1963-1978年)

首次强调要培养学生的思维能力和自学能力，启发学生积极主动学习。教学目的中提出了物理教学要适应社会发展的需要，教学建议中指出应侧重工农业生产和技术，不片面强调实际，重视对基本技能的训练。

4. 第四次物理课程改革(1985-1988年)

在《全日制中学物理教学大纲》( 1986 )的教学目的中的首次提出要培养学生的学习兴趣、独立思考和创造精神;思想教育中也加入历史发展、人文背景，并提出生动活泼教学;教学原则中还指出物理课程内容的广度和深度应符合多数学生接受能力，应促进学生全面发展。

5. 第五次物理课程标准改革(1988-1992年)

在第五次课程改革时颁布的《全日制中学物理教学大纲(修订本》(1990 )，高中物理课程实施必修课加选修课的课程设置，与此同时实施会考制度，这样不仅减轻了学生的负担，而且让学生拥有选择权选择自己喜欢的课程内容，精简了教学内容，降低课程难度。

6. 第六次物理课程改革(1992-2001年)

在第六次课程改革时颁布的《九年制义务教育全日制初级中学物理教学大纲(试用》( 1992)提出，在物理学习中学生是学习的主体，教师起着主导作用，充分发挥学生的自主学习能力。课程目标更加明确和具体。

7. 第七次物理课程改革(2001-2007年)

在第七次课程时教育部制定了《全日制义务教育物理课程标准》( 2001)，物理课程的课程目标的核心是提高全体学生的科学素养。

8. 第八次物理课程改革(2007一至今)

详细解读见上一部分，不再赘述。

教科书（暂无、待查）

5.1 PCK和TPCK概念界定以及演变

       TPCK(Technological Pedagogical Content Knowledge)由Mishra和Koehler在2006年提出，即整合技术的学科教学知识。这个框架在建立在Shulman的学科教学知识（PCK）结构的基础之上，加入了技术知识，扩展为整合技术的学科教学知识。

       自Shulman（1986）对PCK的开创性研究以来，研究者们已经对这个概念进行了推敲，以了解如何在具体领域中定义和使用PCK，并使这种学科教学知识和教师在实践中所使用的其他知识之间区别更加清晰。Grossman（1989，1990）的定义应用得最为广泛，他认为PCK具有四个要素：（a）学科教学目的的概念，（b）有关学生的理解的知识，（c）有关教学策略的知识，（d）课程知识。Magnusson、Krajcik和Borkp（1999）提出了一个更易于理解的定义，描述了PCK的五个知识组成部分，即：（a）科学教学的定位，（b）课程，（c）学生的理解，（d）评价，（e）教学策略。Van Driel、Verloop和Vos（1998）回顾了科学教学研究中PCK概念的各个版本，并提议至少应包含Grossman提出的两个要要素：（a）有关学生对具体主题的理解（和迷思概念）的知识，（b）教授具体主题的教学策略和教学表征。

5.2 科学中整合技术的PCK要素

       现代物理学的发展依赖于技术发展，因而在物理课上，技术的使用，尤其是信息技术的使用就成了必不可少的部分。信息技术与课堂教学内容密不可分，并且能够用于解决具体的教学问题，因此在课堂上占有一席之地。

       当考虑在教学中如何使用技术的时候，最基本的是决定在何处使用技术来帮助学生们学习以及帮助教师们教学。特别是在基础教育课堂中，使用技术的时机取决于技术的特性。在科学教学中，关于技术应用的决策要考虑以下两点：（1）确定课程的教学难点，技术可能会帮助克服教学或认知的困难。（2）确定课程中的某些主题，对这类主题而言技术是所教授的科学的不可或缺的因素。

• 在科学教学中使用技术可以通过以下方式：
• 加速时间来模拟自然事件
• 通过数据收集设备来节省时间
• 观察没有技术就无法观察的事情
• 通过多链接呈现
• 通过动态呈现
• 通过建模和模拟
• 记录没有技术就难以收集的数据
• 组织没有数据就难以组织的数据
• 用跨越时空的新方法共享信息
• 与远距离的专家或其他人沟通
• 可以获得实时数据和当前信息

       科学中的技术分为三类：(1)和所教授的科学无关，只是用来服务于科学教学的技术，例如文字处理、电子表格和图形软件。（2）专门设计用来教授和学习科学的技术，例如Virtual Frog、BIOKids和WISE等专门为K-12科学教学开发的应用程序。（3）专门设计用来&ldquo做&rdquo科学的技术，例如电子显微镜、基于网络的网络望远镜、基于计算机的实验室探测器和科学计算器。

       使用信息技术的条件、教与学的可能性、资源在时间上的可获得性都会因学校的不同而不同，甚至因教室的不同而不同。在教学技术方面占得资源的优势地位的学校和教师可以更加主动地选择适合他们课堂教学的技术。

5.3 使用技术进行物理教学的方式

       传统物理教学方式虽然可能是无效的，但仅仅从按时教授物理学科内容来看，从某种程度上来讲它是成功的。而技术的融合作为一种新的尝试必然充满风险和挑战。预见技术的使用情况和结果难度很大，对教师的知识要求也很高。因此教师要挖掘自己的内部资源&mdash&mdash他们的物理知识，关于学生的认识以及教学法，并对使用技术时可能发生的状况做出预测和准备。

       在开始物理教学活动之前，教师在对课堂教学的活动进行设计时，可以考虑以下几种与技术使用相关的事情：

• 在开始教学之前教学生使用软件、仪器以及系统等，并给他们时间试用
• 确定软件或者硬件可能的失败点，为死机准备替代计划
• 为教学活动组织课堂：个别工作还是小组工作；限时活动还是开放的活动；所有人都致力于同一问题还是大家都有不同的问题；人机比为1：1还是其他配置安排
• 计划具体活动，关注如何将学生吸引到预期的教学主题上，以及如何帮助学生学习预期的内容
• 考虑什么样的活动、噪音水平和学生讨论时教学活动所期望的或者可以接受的
• 计划评价学生的学习，同时也评估教学活动的本身

       使用信息技术时所建立的情境越具体，教师就越可能成功。技术几乎一定会出一些差错，从而需要提供详细的备份计划。在建立利用技术进行教学，然后进行课后反思的情境过程中，教师学习了新的知识，这些知识在教师下次教学使用技术可以利用。面向具体情境和物理学科内容的知识依赖于可使用的技术、学生和主题三个方面。科学教学TPCK的三个要素为（1）在何处技术可以用来帮助物理教学，（2）哪些技术可以使用，（3）如何利用技术进行物理教学。

5.4 教师需要具备的知识

       教师除了需要知道他们期望学生学习的知识之外，还要知道学生后续需要学习的内容、下阶段学习的先决条件、如何将知识与现实的应用联系起来、如何和物理学家真实的研究工作联系起来，以及物理学领域大的未解决的问题。

       此外，教师还应该了解他所教的学生:学生的学习难点和迷思概念。教师可以通过两种途径了解这些：正式的教师入职培训和日后的教学经验。有经验的教师会有一个列表，记录学生容易出错的地方。例如，学生很难理解日食是由月球的影子引起的，或者季节是由地球和太阳的距离引起的。学生可能误解速度曲线和位置曲线。他们会混淆温度和热量的概念等。教师在了解学生的知识掌握情况之后，可以决定教学的强调内容以及需要使用的工具和技术。目前有许多应用程序和技术是专门针对学生的迷思概念而开发的，如WISE项目的有些单元和一些网站开发的小工具涉及学生对光、热、温度、能量、天文学的迷思概念。

      物理教师需要掌握的除了一般的教学法外，还要知道物理这门学科的教学法。针对具体的教学内容，教师需要一套工具和技术，以及一些补充材料，例如电影、海报或者课外阅读。教师的教学计划中也许结合了大量的诸如模拟或建模的教学活动，对于课程的某些部分，还需要请教外面的专家。教师的教学法知识可以扩展到他如何陈述和解释教学内容，如何合理地组织实验活动以增进学生的认知，如何给小组或个别学生布置任务。

      在技术知识方面，教师在学校教学中可能遇到的技术有电脑、手持设备、数字照相机、网络和相关软件。由于科技的快速分发展，技术在课堂中的配置方式也日新月异。对于教师来说，他应该经常使用电脑，并且知道如何使用和管理自己的电脑，可以排解自己电脑上的故障。教师还应该具备一种开放探索的心态，积极接触新技术，并知道可以去哪里求助。技术的可得性和可用性极其依赖于具体的教学情境，因此我们不该框定教师的技能列表。

5.5 整合技术的物理教学知识

      物理学知识、学生、教学法和技术是物理教师发展整合技术的物理学教学知识的四要素。当教师在教学中运用技术的时候，这四点会有机地结合在一起，这种结合可能是由于以下原因：（a）教师指导在课程中因为学科特点，使得教授或者学习某个主题的时候容易产生问题，而技术可以用来解决这些问题。（b）物理学是嵌在技术之中的，技术对物理教学十分重要。整合技术的物理教学知识是狭义的、具体的，通常是在应对某个学生或者教学情境的实践中获得的。

      那么如何能够帮助教师学习TPCK呢?在教师培训项目中，课程本身一般必须包括课程主题所必需的技术运用，这样教师就可以掌握利用技术学习科学的第一手知识，同时可以接触一些工具，以便以后在自己的课堂教学中用到。而教学法课程可以明确地关注运用于物理教学的技术的特征和功能的可供性，集中精力于深入使用几项功能强大的、可以广泛获得的技术。教师在具备物理学科的知识的同时，要建立工具和技能集，并且对物理学中的技术有一个总体的视角。

      同时，教师的TPCK也包括知道在当前教学情境中，哪些技术不适用，哪些技术不在他的教学技术集里。这些知识源于教师的预见行为和对教学实践进行的反思。

      知道用什么来应对教学难点，就是Shulman所说的学科教学知识，而把技术加入进来，我们可以称之为TPCK&mdash&mdash知道在教学主题中什么地方可以使用技术来促进教学。

本综述从世界各国信息技术与学科整合相关研究、政策，物理学科的学科特点，以及近年来国内物理学科信息化教学的环境、方法、课标之变，并基于TPCK的视角对物理学科的信息技术整合的要素方式进行了分析，提出了较为明确的操作方式。

就信息技术和课程整合的理论角度来看，存在两种不同的理解:大整合论和小整合论分别从政策角度和具体教学方法角度对学科的信息技术整合提出了要求，不仅要对课程的体系、内容进行变革，也要对课堂教学中信息技术的具体使用提出完整的实施方式。

美国、法国、日本等国家在上世纪80年代就开始了信息技术课程整合，以多媒体教学为起点，逐渐发展为网络远程教学。我国从上世纪末开始进入信息技术课程整合的深入研究。

物理学科具有抽象性强、逻辑思维性强、实验性强的特点，学生对与物理学科的知识是不确定的，需要进行发放反复的探索、验证，才能掌握知识，获得学科能力，达到学习目标。随着联通主义学习理论的兴起，网络课堂环境受到了关注，并且推动了教学方法和课堂组织形式的变革。虚拟工具和网络平台促进了互动联通的学习环境的创设，尤其是虚拟环境与现实实验的结合，降低了了学生的实验学习难度，增加了实验频率，削减了实验成本。传统课堂教学多媒体化程度高，网络化趋势日渐明显，符合了新课标中对数字化实验室、智能型软件使用的提议。

新课标中对物理学科提出的要求不再仅限于增强学生的科学素养，且要求物理教学关注学生的认知特点，加强课程内容与学习生活、现代社会和科技发展的联系，关注技术应用带来的社会进步问题，培养学生的社会责任感和正确的世界观，更加注重探究型的教学方式，尤其是如何更加合理地运用信息技术。

技术在当下物理教学中不只是工具和手段，也是教学内容的一部分。以长远的目光来看，在进行更加深层次的物理学科研究时，技术本身的使用也是专业素养的一部分。提高学生的技术准备度，是未来学科教学不可避免的话题。

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义务教育物理课程标准2011年版.pdf