构建学习力:信息技术与物理课程整合的目标旨趣

　　以多媒体和互联网为代表的当代信息技术，推动着学习从内容到形式的一系列根本性变革，“学会学习”已成为当今人类生存的基本需求。信息化时代的物理教育活动中，学生的学习迫切需要从获取知识向学会学习发展，这已经成为教育的关注焦点，也是信息技术与物理课程整合的最终诉求。
　　一、学习力与构建学习力的基本内涵
　　学习力是“学习者学习的动力、能力、毅力和创造力”[1]。这些构成要素中，学习的动力来源于学习目标、兴趣、动机等，着重解决为什么学习的问题；学习的能力主要是学习的方法、策略，是学习是否具有成效的关键，解决能够学习的问题；学习的毅力主要是指行为强度和持久性问题，解决持续学习的问题；学习的创造力是学习力的最高境界，学习的最终目的是为了把所学到的知识作为自己去创造、去发现的工具，主要解决创新学习的问题。四个要素相互依赖，相互促进，决定着学生学习力的水平。
　　“构建学习力就是要使年青一代变成更好的学习者，发展他们的可迁移的学习力，为终身学习做好准备”[2]。它既要关注学习者的学习动机、学习过程与行为变化等方面，又要引导学习者乐于学习、善于学习，具有预见性和创造力。构建学习力的过程可以理解成是“为学习者的终身有效学习提供能量的过程”。在这一过程中，一方面要充分依赖已有的学习环境和课程资源，另一方面要开拓面向未来的学习环境和新资源，以激活学习者的学习潜能，发展学习者的学习心智。
　　二、信息技术与物理课程整合对提升学习力的意义
　　学习的本质在于提升学习力。信息技术具有资源海量化、形式多样化、活动交互性、学习主动性等特点，而作为人类文化的重要组成部分的物理学，对学生的科学素质发展所起的作用无可替代，将信息技术与物理课程整合对构建学习力有着重要意义。
　　1.促进学习活动
　　“学习力在学习活动中生成与发展”[3]。人类的学习从接受新知识、新信息开始，并对外来的知识信息（刺激）进行加工、处理，调整与改造自己（更新观念和行为），形成新策略和新经验，最后有效解决问题（创新活动）。阅读、思考、提问、交流、体验、探究、实践等多种学习活动构成了学习力生成与展示的结合点。信息技术环境下，学生能充分利用人机交互性，拓展学习自由度；也能通过资料查询、合作学习、探究发现、网络发布等开展“小课题”活动，进一步培养创新精神与实践能力。
　　2.丰富中介工具
　　信息技术全面应用于物理课程教学中，作为学习者与学习环境互动的中介工具，在学习力提升中主要发挥四种功能：学习监控工具、媒体、信息处理工具和社群互动工具。作为学习监控工具，能帮助师生对学习活动进行规划设计、过程追踪和评价反思；作为媒体，它承载和传播更前沿、更具时代性的教学信息；作为信息处理工具，它通过数据采集、存储和处理为学生问题解决提供支撑；作为社群互动工具，它有助于学习者之间成果展示、信息反馈等。例如在探究学习中，学生面对问题时，可以使用《仿真物理实验室》等平台，自己去实验，发现、总结规律；数字信息系统实验室（DIS）使传统物理实验变得既真实又准确，它简化了数据采集、处理过程，拓宽了实验研究的范围。
　　3.和谐人际关系
　　传统物理课堂中，师生偏于单向的交流，过于刻板的程序极大地制约了学生思维的冲动、求知的欲望，束缚了学生学习力的提升。信息技术改变了学习者的学习方式和人际交流方式，使学习者的学习成为有多种感官共同参与的学习。学习者及其助学者（包括教师、专家、支持服务者等）可共同构成“学习社区”，他们彼此之间经常进行沟通、交流和协作，分享各种学习资源，共同完成一定的学习任务，成员之间形成了相互影响、相互促进的和谐人际联系。如在“电磁污染”小课题研究中，网站能将许多有志于拯救环境的学习者凝聚在一起，相互交流新的信息和独特的创意，增强学习者的忧患意识，起到为未来培养环保主义者的作用。
　　4.提升综合素养
　　素养提升是构建学习力的最终诉求。信息技术与物理课程整合要求学生学习的重心不再仅仅放在学会知识上，而是转到学会学习、掌握方法和培养能力上，包括培养学生的信息素养。如信息技术广泛应用于物理探究学习过程中，它能与发现问题、协作探究、成果展示、探究评价等各教学环节相融合。既有利于学生主体性的充分发挥，使学生通过利用各种学习资源，去主动建构知识；又能产生聚集效应，让学生不仅学会探究的方法，而且掌握获得知识的工具，提高“如何学”的能力，更好地完成课程学习目标。
　　三、信息技术环境下构建学习力的实践与反思
　　学科课程学习是构建和发展学生学习力的重要阵地。“力”是一个物理学的概念，其作用效果一是改变物体的形状，二是改变物体运动的状态。将此迁移到对学习力构建的认识中，通过物理课程学习后发展的“力”要能够对学生的思维与行为起推动作用，即出现思维的变化（形状的改变）和行为的变化（运动状态的改变）。信息技术环境下通过学习活动建构和提升学习力的策略有以下几点。
　　1.以整合引领思维转化
　　中学生的思维方式正在形成之中，信息技术与课程的整合能使他们的思维方式发生巨大变化：变封闭性思维方式为开放性思维方式；变单一性思维方式为多元性思维方式；变单向性思维方式为交互性思维方式；变静态性思维方式为动态性思维方式；变现实性思维方式为虚拟性思维方式……物理教学活动中，教师必须站在更高的观察点上，立体化、理性化、综合化地审视思维对象，引导学生建立正确的数字化学习的思维方式，这对学生的一生都有很重要的作用。
　　（1）以动态展示突破静态思维的障碍
　　物理课程有较高的思维广度、深度，信息技术可作为由形象思维到抽象思维过渡的载体，使思维“可视”，从而突破思维节点。以“自感现象”为例，传统实验难以确切反映电流和电压变化的过程、不能显示电流的方向，利用虚拟实验或数字化实验系统与传统实验结合，则能有效克服上述缺憾，学生在此过程中就能建立起较完整的物理图景，取得其他手段难以收到的效果。
　　（2）以丰富资源搭建思维扩散的平台
　　信息技术背景下，无论是学习内容还是学习方法，都具有相当的开放性。海量的信息、充分的交互，无疑会拓展教材原有的范围，教材仅仅成为学习物理的一个起点或落点，而信息技术则成为产生问题、诱发思维的工具。学生可以根据各种不同的学习需要，利用网络所提供的与学科内容相关的信息去获取必要的知识，视野从教材转向广阔的社会现实。以“宇宙航行”为例，内容涉及万有引力理论的实践成就——航天事业的发展，教学中不仅要让学生理解人造卫星的一些基本理论（三个宇宙速度、轨道半径、运行速度、运转周期等），还要渗透研究实际物理问题的方法，并让学生对中国甚至世界航天事业发展的概况有所了解，从而认识科学的伟大意义。
　　（3）以图景模拟构筑辩证思维的路标
　　变化中不变以及在变化中求不变的思想是辩证思维在物理学中的重要体现。学生学习物理的困难之一在于各物理量之间的变化紧密相关，理解这种相关性是把握事物本质的重要方法。如学习“共点力平衡”问题时，可创设情景：如图1所示，小球与两板间光滑，?琢+?茁>９０°。在B板固定、A板逆时针缓慢旋转至水平时，A、B挡板对球的作用力将如何变化。应用几何画板或其他教学软件，展现动态图景，学生就能体会物理变化中的几何关系的不变性，在探索本质、寻求真理的过程中逐步培养变化中求不变的意识，从而培养他们全面看问题的基本素质。
　　（4）以软件工具体会虚拟思维
　　
　　以往人类的思维方式主要是以“求真”、“求知”的方式进行，追求“是什么”是其主要特点。随着数字化时代的到来，虚拟实践也逐渐进入物理课堂，学生的思维方式介入了虚拟性的思维方式。虚拟思维可狭义理解为人以数字化和虚拟实在技术为手段，在虚拟时空中把握对象的思维方式。虚拟思维借助数字化，在虚拟空间对事物进行各种可能性与不可能性的再组合，其关键是“把知识如何运用以数字化，在数字化空间内展开如何运用知识的各种可能性”[4]。如“白光的分解与合成实验”通常按图2所示光路进行，但各种色光通过两棱镜发生侧移的程度不同，因此“经两棱镜分解、合成后射出的光线应为包含各种颜色的彩色光带”[5]。利用虚拟实验，可在一定范围内自行调节实验条件（入射角、折射率、两棱镜间距、倾角……），探讨不同条件下紫光与红光侧移距离的差值，给真实实验以启示。学生参与这样的活动就是在思维，其主观创造性也就得以充分施展。
　　2.以整合重塑学习行为
　　学习行为对学生的学习成效有着直接的影响，信息技术应用于物理课程学习将带来学生学习角色和学习行为的转化与重塑。一方面，学习已不再单纯是记忆的过程，学生在学习活动中将通过多种途径来获取和交换信息，利用多种方法整理、组织、分析和综合信息，以收集到的信息为基础进行概括、得出结论，并运用各种媒体与方式进行交流，即突出学习过程中对信息的采集、加工和发布过程。另一方面，学生在学习过程中将由被动获取知识的接受者转变为自主学习的探究者，真正发挥他们的主动性、创造性，他们将更多地在学习中自悟、自得。
　　教学实践中，利用信息技术促进学习行为转化的模式有以下几种。
　　（1）基于网络环境的主题探究
　　基于网络环境的主题探究包含的主要教学要素涉及网络资源、自主学习者及学习伙伴。网络以其丰富的资源，为物理探究提供了良好的平台。学生通过“人机交互”，按事先规定的学习目标自主完成学习任务。一些贴近生活且具有时代气息的知识点如“超重和失重”、“电场中的导体”、“航行宇宙”等都可采用这一模式。这种学习模式非常重视学生的主动参与和内心体验，重视知识的形成过程。但具有不太完备认知结构的学生将面临如何从丰富的资源中寻找学习方向、如何对搜寻到的信息去伪存真、如何运用虚拟实验技术、如何获得协作指导等问题。因而，实践中在构建学习资源方面，应重视对材料的选择与整合；在策划学习导航方面，既要为不同学习者提供多样性的路径，又要使路径具有可组合性特点；在指导协作交流上，要充分发挥网络的交互功能，既对学生的学习行为适时监测，又倡导学习者间的协作交流。
　　（2）基于软件工具的课题研究
　　近年来，物理课程学习中的课题探究受到广泛关注。由于实验条件的限制，学生的“探求”欲望往往不能得到很好的满足。借助于软件工具，创设虚拟仿真环境，可为学生探究和体验提供条件，学生能在动态情景中观察现象、读取数据、探索和发现研究对象之间的数量变化关系。几何画板、仿真物理实验室、DIS实验系统、网络插件、虚拟仪器等均可作为“新的实验工具”，让学生思考、学习、创造。需要强调的是：运用“新的实验工具”的目的是让学生“研”，学生的研究所得或许会超越老师的认识，但限于他们的经验、信息技术水平等，在课题选择、工具选用等方面依然要加强指导，才能取得良好的教学效果。
　　以上，笔者仅概要论及了实践中运用信息技术促进思维方式和学习行为变化两个方面，实际上，远远不止于此。但需要强调的是，在信息技术与物理课程整合的实践中，还存在诸多问题。从学生思维角度看，一是过分偏重素材资源，课堂信息超量，无效信息挤占了学生探索、分析、思考的时间，抑制了学生思维；二是过分追求表现形式，忽视物理学科特点，过于追求理性材料感性化、抽象问题具体化、画面呈现动态化，这将弱化思维能力的培养。从学生学习行为角度，一是对学习者关注不够，信息技术更多的是教师教的一种技术手段，而未能成为学生自主学习、主动探究、合作交流的工具；二是许多在信息技术环境下开展的探究学习过程变为学生对各种资料的拼接和堆砌过程，并由此带来浮躁的学习态度和无深度的思维习惯，同时教师对学生的自我监控能力的培养尚需进一步加强。
　　构建学习力是为了让学生成为更好的学习者，具有面向学习者未来的功效。信息技术作为一个教学要素整合到物理教学中，正是为了促进学生的学习力。尽管国内外对学习力的研究尚处于初步的探索阶段，但作为提升学生学习力实施者的教师，在教学实践中，如果能够紧紧围绕构建学习力的视角运用信息技术这一工具，无论是对信息技术与课程整合的深入，还是对改变自身的工作状态、学生的学习状态，都将大有裨益。
　　参考文献
　　[1] 刘永和.提升学习力：当前推进素质教育的解决方案.上海教育科研，2009（5）.
　　[2] 沈书生，杨欢.构建学习力：教育技术实践新视角.电化教育研究，2009（6）.
　　[3] 谷力.学习力——个体与环境相互作用的产物.上海教育科研，2009（7）.
　　[4] 桑业明，周甄武.试论虚拟思维方式的形成、实质及其意义.辽宁师范大学学报（社会科学版），2004（3）.
　　[5] 陈建.白光合成实验的探讨.物理教学，2003（9）.
　　（责任编辑郭振玲）