基于核心素養(yǎng)的高中物理教學(xué)與信息技術(shù)融合初探獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

基于核心素養(yǎng)的高中物理教學(xué)與信息技術(shù)融合初探獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

摘要：本文從物理學(xué)習(xí)深度和廣度的延伸、課堂教學(xué)的互動(dòng)、實(shí)驗(yàn)探究的簡(jiǎn)化和精確、物理知識(shí)形象化四個(gè)方面闡述信息技術(shù)與物理教學(xué)融合的一些感悟，探討如何讓學(xué)生在接受物理教育過(guò)程中逐步形成科學(xué)素養(yǎng)、實(shí)踐素養(yǎng)、信息技術(shù)素養(yǎng)、學(xué)習(xí)素養(yǎng)、環(huán)境素養(yǎng)，具備適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和能力。

關(guān)鍵詞：物理核心素養(yǎng);信息技術(shù)

00G623.5

000A00ISSN1001-2982（2019）07-097-01

教育是什么？個(gè)人認(rèn)為不僅是“教”更是“育”，雅斯貝爾斯說(shuō)：教育是人的靈魂的教育，而非理性知識(shí)的堆積。從應(yīng)試教育到素質(zhì)教育再到素養(yǎng)教育，教育越來(lái)越趨向于育人，如何在新課程改革的大背景下轉(zhuǎn)變教育理念，緊跟時(shí)代步伐，以學(xué)生為中心，進(jìn)行多元化教學(xué)，滿足他們獨(dú)特的個(gè)人成長(zhǎng)需求是每個(gè)教育工作者不斷思考的問(wèn)題。隨著人類已經(jīng)進(jìn)入信息時(shí)代，信息媒體承載的多元化、集成化、交互性的特征對(duì)教育的影響不容忽視。傳統(tǒng)教學(xué)較為關(guān)注學(xué)生對(duì)于物理基礎(chǔ)知識(shí)的記憶，忽視了學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，而且很多的知識(shí)內(nèi)容如果僅僅依靠教師的講解學(xué)生是難以認(rèn)知和領(lǐng)會(huì)的。信息技術(shù)與高中物理教學(xué)的融合不僅能夠?qū)ξ锢韺W(xué)科的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)進(jìn)行整合，還能夠?qū)τ谄渲械牟蛔氵M(jìn)行有效彌補(bǔ)，增加知識(shí)的形象化，在培養(yǎng)學(xué)生物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究及科學(xué)態(tài)度和責(zé)任方面的素養(yǎng)是極為有益的。以下是在融合探索過(guò)程的幾點(diǎn)體會(huì)：

一、利用網(wǎng)絡(luò)資源實(shí)現(xiàn)學(xué)生知識(shí)面的拓展、課堂容量的擴(kuò)大

在互聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展的時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)資源十分豐富，各式網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)也給人們提供了便捷的交流，在良莠并存的網(wǎng)絡(luò)世界如何正確高效獲取資源，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)值得探討，目前我的做法是利用平臺(tái)預(yù)習(xí)發(fā)布與教學(xué)有關(guān)的問(wèn)題和資料，班級(jí)學(xué)生可以利用平臺(tái)的交流區(qū)提出個(gè)人對(duì)物理概念和規(guī)律的認(rèn)識(shí)和理解，通過(guò)學(xué)生之間認(rèn)知的碰撞和溝通提升對(duì)物理觀念的培養(yǎng)，帶著問(wèn)題進(jìn)入課堂教學(xué)更能摩擦出智慧的火花。

比如在“動(dòng)量守恒”一節(jié)，我事先在平臺(tái)發(fā)布了“牛頓搖籃”幾種玩法的小視頻，提出為什么會(huì)產(chǎn)生這種現(xiàn)象，這幾個(gè)現(xiàn)象的共同點(diǎn)是什么？學(xué)生通過(guò)反復(fù)觀看，對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)、碰撞、動(dòng)量、能量損失、力的作用等物理過(guò)程和物理量變化進(jìn)行了激烈的討論，培養(yǎng)了學(xué)生學(xué)會(huì)從物理的視角認(rèn)識(shí)客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律和相互聯(lián)系。并且不少同學(xué)還猜想和設(shè)計(jì)了更多效果，提升了創(chuàng)造性見(jiàn)解的能力和品質(zhì)，加深了對(duì)個(gè)體、系統(tǒng)、內(nèi)力、外力幾個(gè)物理概念的認(rèn)識(shí)。第二天在課堂上利用“牛頓搖籃”驗(yàn)證猜想，成功的同學(xué)獲得了極大的滿足感，失敗的同學(xué)則多了“為什么”的疑惑，產(chǎn)生了探索原因的動(dòng)力，大家課堂聽(tīng)得更專注。

除了預(yù)習(xí)方面有利于加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，平臺(tái)也有大量的教學(xué)微視頻、練習(xí)可供自主選擇，學(xué)生可以根據(jù)個(gè)人情況和需求而定。通過(guò)平臺(tái)，學(xué)生能夠接觸到不同教師的教學(xué)方式和風(fēng)格，不同的思維角度，不同的知識(shí)題型，對(duì)教學(xué)的深度和廣度有很大的提升。

二、信息技術(shù)提升物理課堂教學(xué)的互動(dòng)性，使教學(xué)效果反饋及時(shí)化

隨著科技發(fā)展，各類電子產(chǎn)品和應(yīng)用軟件層出不窮，手機(jī)的控制是一個(gè)令教育工作者和家長(zhǎng)頭疼的話題，然而對(duì)學(xué)生而言“堵”莫過(guò)于“疏”，要引導(dǎo)學(xué)生正確認(rèn)識(shí)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境相互關(guān)系，那么合理使用的時(shí)間和的途徑是關(guān)鍵。舉個(gè)例子：在“向心力與向心加速度”一節(jié)，我預(yù)先布置學(xué)生利用周末到游樂(lè)場(chǎng)體驗(yàn)過(guò)山車、空中飛椅、海盜船等娛樂(lè)設(shè)施，并拍攝下來(lái)制成短視頻在課堂上放映，感受向心力的同時(shí)也傳遞了彼此的快樂(lè)，學(xué)生以輕松愉快的心情進(jìn)入物理理論的學(xué)習(xí)，提高了課堂效率。因此學(xué)校和家庭只要注重引導(dǎo)學(xué)生在有益于學(xué)習(xí)生活方面的使用，包括聊天工具在學(xué)習(xí)上的交流討論都可以增加學(xué)生使用手機(jī)的正能量，根據(jù)“能量守恒”，自然負(fù)能量就少了。

又如電子白板、平板電腦、希沃軟件等教學(xué)方式的涌現(xiàn)使得課堂互動(dòng)不再局限于提問(wèn)或讓學(xué)生到黑板上解題。利用白板的展臺(tái)可以將物理實(shí)驗(yàn)多角度投影到白板上，即使處于教室后面的同學(xué)也可以清清楚楚地觀察實(shí)驗(yàn)的過(guò)程和現(xiàn)象，同時(shí)它還具有抓拍功能，可以將抓拍的瞬間展示出來(lái)。白板配合平板、希沃，課堂互動(dòng)功能更是強(qiáng)大。答題統(tǒng)計(jì)功能讓教師迅速掌握學(xué)生的個(gè)人和整體答題情況，拍照上傳功能則解決了教師巡視教室?guī)兹σ参幢啬苷业降湫偷目鄲?，屏幕上?huì)顯示所有拍照上傳的圖片，全體答題情況盡收眼底，輕輕一點(diǎn)，某位同學(xué)的解題過(guò)程就放大展現(xiàn)在大家面前。例如在“伏安法測(cè)小電珠特性曲線”實(shí)驗(yàn)中，由于同學(xué)們對(duì)分壓式接法接受存在一定困難，尤其是實(shí)際操作方面更為薄弱，所以這節(jié)實(shí)驗(yàn)是糾錯(cuò)的好時(shí)機(jī)，但是實(shí)驗(yàn)器材連接好后不利于搬動(dòng)展示，因此可以要求學(xué)生連接完成后拍照上傳，選取幾個(gè)典型的錯(cuò)誤供大家分析討論。這種方式不僅形象展示了實(shí)驗(yàn)中的錯(cuò)誤，也極大節(jié)省了課堂時(shí)間，提高了課堂的互動(dòng)性。

信息技術(shù)支持下的教學(xué)活動(dòng)，增強(qiáng)了課堂的互動(dòng)，克服了以往教學(xué)延時(shí)反饋的弊端，既可以在教與學(xué)的過(guò)程中提供診斷性反饋，也可以在教學(xué)結(jié)束后提供總結(jié)性反饋，為教學(xué)過(guò)程的調(diào)控和教學(xué)結(jié)果的評(píng)價(jià)及時(shí)提供依據(jù)。

三、依托信息技術(shù)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究素養(yǎng)

物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，學(xué)生對(duì)大部分物理知識(shí)和規(guī)律的認(rèn)識(shí)都需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)構(gòu)建，而信息技術(shù)的發(fā)展，簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)處理，提高了實(shí)驗(yàn)的精確度。以一維彈性碰撞為例，教學(xué)設(shè)計(jì)中學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)配置了傳感器，其目的是在驗(yàn)證科學(xué)規(guī)律，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)技能。同時(shí)使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中逐步形成科學(xué)探究能力，創(chuàng)新思維，在合作交流過(guò)程培養(yǎng)科學(xué)的態(tài)度和責(zé)任感。一維彈性碰撞在傳統(tǒng)教學(xué)中主要通過(guò)擺球碰前的釋放高度和碰后擺動(dòng)的最大高度定性對(duì)比碰撞前后的速度，不利于學(xué)生觀察，而且精確度低。改用傳感器測(cè)量遮光時(shí)間，再利用EXCLE表格處理數(shù)據(jù)，其一如下圖

各組學(xué)生可以設(shè)計(jì)不同的碰撞質(zhì)量和碰撞類型（彈性碰撞、非彈性碰撞、完全非彈性碰撞），每組選定一兩種方案實(shí)施操作收集數(shù)據(jù)，最后共享成果，對(duì)實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行交流、評(píng)估和反思。借助于信息技術(shù)的處理，不僅提高實(shí)驗(yàn)的精確度而且節(jié)約了重復(fù)計(jì)算的時(shí)間，更多側(cè)重于對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析和邏輯推理，注重培養(yǎng)學(xué)生獲取和處理信息的基本科學(xué)方法和思維模式。

又如在“向心力與向心加速度”一節(jié)教學(xué)演示器材是圖1，它可以定性對(duì)比向心力與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系，但無(wú)法得出定量的關(guān)系。利用圖2向心力傳感器及對(duì)應(yīng)處理軟件可以精確地找到定量關(guān)系，并且不局限于傳統(tǒng)教具設(shè)定的半徑和角速度，數(shù)據(jù)測(cè)量密集性和連續(xù)性更強(qiáng)。收集數(shù)據(jù)后可利用軟件的擬合功能，對(duì)向心力與角速度一次方及二次方關(guān)系一目了然，如圖3。向心力與其他因素關(guān)系都可以基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)軟件的圖像處理方便快捷地找出定量的關(guān)系，與理論推導(dǎo)相互輝映，加深學(xué)生的物理觀念素養(yǎng)。

四、信息技術(shù)的動(dòng)畫模擬使物理教學(xué)更直觀，知識(shí)更形象

高中物理有不少的概念或者原理比較抽象，理解起來(lái)有困難，有些實(shí)驗(yàn)受到條件的限制，難以操作或者現(xiàn)象不明顯，這類情況使用flash等軟件制作動(dòng)畫將物理原理或?qū)嶒?yàn)過(guò)程呈現(xiàn)出來(lái)，加深學(xué)生的認(rèn)知，培養(yǎng)科學(xué)思維中的建模能力。比如在講解氣壓時(shí)，由于空氣看不見(jiàn)摸不著，學(xué)生無(wú)法憑空想象，而動(dòng)畫模擬使之形象化，易于接受。但動(dòng)畫畢竟是人“做”出來(lái)的，不免有“假”的感覺(jué)，物理學(xué)科的科學(xué)性，嚴(yán)謹(jǐn)性和真實(shí)性都有很高的要求，因此動(dòng)畫模擬可以使現(xiàn)象的解釋簡(jiǎn)單直觀，但切忌完全代替實(shí)驗(yàn)，忽略學(xué)生實(shí)驗(yàn)觀察或探究過(guò)程素養(yǎng)的形成。

信息技術(shù)的應(yīng)用對(duì)物理教學(xué)起到了有益的補(bǔ)充，但過(guò)度使用并不利于學(xué)生在一些方面的能力發(fā)展，只有教學(xué)方式的多元化才符合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)和個(gè)性需求。傳統(tǒng)教具也具有它的優(yōu)勢(shì)，比如在“動(dòng)量守恒”一節(jié)，最后我展示了一輛自制的小車：閉合開(kāi)關(guān)，風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，小車前進(jìn);將小車包裹起來(lái)，即使風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，小車也不會(huì)前進(jìn)。這個(gè)簡(jiǎn)單的小實(shí)驗(yàn)激發(fā)