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

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

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、實驗探究的簡化和精確、物理知識形象化四個方面闡述信息技術(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程中逐步形成科學(xué)素養(yǎng)、實踐素養(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？個人認(rèn)為不僅是“教”更是“育”，雅斯貝爾斯說：教育是人的靈魂的教育，而非理性知識的堆積。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，緊跟時代步伐，以學(xué)生為中心，進(jìn)行多元化教學(xué)，滿足他們獨特的個人成長需求是每個教育工作者不斷思考的問題。隨著人類已經(jīng)進(jìn)入信息時代，信息媒體承載的多元化、集成化、交互性的特征對教育的影響不容忽視。傳統(tǒng)教學(xué)較為關(guān)注學(xué)生對于物理基礎(chǔ)知識的記憶，忽視了學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，而且很多的知識內(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)科的特點和優(yōu)勢進(jìn)行整合，還能夠?qū)τ谄渲械牟蛔氵M(jìn)行有效彌補，增加知識的形象化，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程的幾點體會：

一、利用網(wǎng)絡(luò)資源實現(xiàn)學(xué)生知識面的拓展、課堂容量的擴大

在互聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展的時代，網(wǎng)絡(luò)資源十分豐富，各式網(wǎng)絡(luò)平臺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，實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)值得探討，目前我的做法是利用平臺預(yù)習(xí)發(fā)布與教學(xué)有關(guān)的問題和資料，班級學(xué)生可以利用平臺的交流區(qū)提出個人對物理概念和規(guī)律的認(rèn)識和理解，通過學(xué)生之間認(rèn)知的碰撞和溝通提升對物理觀念的培養(yǎng)，帶著問題進(jìn)入課堂教學(xué)更能摩擦出智慧的火花。

比如在“動量守恒”一節(jié)，我事先在平臺發(fā)布了“牛頓搖籃”幾種玩法的小視頻，提出為什么會產(chǎn)生這種現(xiàn)象，這幾個現(xiàn)象的共同點是什么？學(xué)生通過反復(fù)觀看，對圓周運動、碰撞、動量、能量損失、力的作用等物理過程和物理量變化進(jìn)行了激烈的討論，培養(yǎng)了學(xué)生學(xué)會從物理的視角認(rèn)識客觀事物的本質(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)計了更多效果，提升了創(chuàng)造性見解的能力和品質(zhì)，加深了對個體、系統(tǒng)、內(nèi)力、外力幾個物理概念的認(rèn)識。第二天在課堂上利用“牛頓搖籃”驗證猜想，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)生了探索原因的動力，大家課堂聽得更專注。

除了預(yù)習(xí)方面有利于加深學(xué)生對知識的理解，平臺也有大量的教學(xué)微視頻、練習(xí)可供自主選擇，學(xué)生可以根據(jù)個人情況和需求而定。通過平臺，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，不同的知識題型，對教學(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)的互動性，使教學(xué)效果反饋及時化

隨著科技發(fā)展，各類電子產(chǎn)品和應(yīng)用軟件層出不窮，手機的控制是一個令教育工作者和家長頭疼的話題，然而對學(xué)生而言“堵”莫過于“疏”，要引導(dǎo)學(xué)生正確認(rèn)識科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境相互關(guān)系，那么合理使用的時間和的途徑是關(guān)鍵。舉個例子：在“向心力與向心加速度”一節(jié)，我預(yù)先布置學(xué)生利用周末到游樂場體驗過山車、空中飛椅、海盜船等娛樂設(shè)施，并拍攝下來制成短視頻在課堂上放映，感受向心力的同時也傳遞了彼此的快樂，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)使得課堂互動不再局限于提問或讓學(xué)生到黑板上解題。利用白板的展臺可以將物理實驗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驗的過程和現(xiàn)象，同時它還具有抓拍功能，可以將抓拍的瞬間展示出來。白板配合平板、希沃，課堂互動功能更是強大。答題統(tǒng)計功能讓教師迅速掌握學(xué)生的個人和整體答題情況，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溃聊簧蠒@示所有拍照上傳的圖片，全體答題情況盡收眼底，輕輕一點，某位同學(xué)的解題過程就放大展現(xiàn)在大家面前。例如在“伏安法測小電珠特性曲線”實驗中，由于同學(xué)們對分壓式接法接受存在一定困難，尤其是實際操作方面更為薄弱，所以這節(jié)實驗是糾錯的好時機，但是實驗器材連接好后不利于搬動展示，因此可以要求學(xué)生連接完成后拍照上傳，選取幾個典型的錯誤供大家分析討論。這種方式不僅形象展示了實驗中的錯誤，也極大節(jié)省了課堂時間，提高了課堂的互動性。

信息技術(shù)支持下的教學(xué)活動，增強了課堂的互動，克服了以往教學(xué)延時反饋的弊端，既可以在教與學(xué)的過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)過程的調(diào)控和教學(xué)結(jié)果的評價及時提供依據(jù)。

三、依托信息技術(shù)培養(yǎng)學(xué)生實驗探究素養(yǎng)

物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)，學(xué)生對大部分物理知識和規(guī)律的認(rèn)識都需要通過實驗構(gòu)建，而信息技術(shù)的發(fā)展，簡化了實驗處理，提高了實驗的精確度。以一維彈性碰撞為例，教學(xué)設(shè)計中學(xué)生分組實驗配置了傳感器，其目的是在驗證科學(xué)規(guī)律，培養(yǎng)實驗技能。同時使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中逐步形成科學(xué)探究能力，創(chuàng)新思維，在合作交流過程培養(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)中主要通過擺球碰前的釋放高度和碰后擺動的最大高度定性對比碰撞前后的速度，不利于學(xué)生觀察，而且精確度低。改用傳感器測量遮光時間，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施操作收集數(shù)據(jù)，最后共享成果，對實驗探究過程和結(jié)果進(jìn)行交流、評估和反思。借助于信息技術(shù)的處理，不僅提高實驗的精確度而且節(jié)約了重復(fù)計算的時間，更多側(cè)重于對實驗現(xiàn)象的和實驗數(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，它可以定性對比向心力與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系，但無法得出定量的關(guān)系。利用圖2向心力傳感器及對應(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)測量密集性和連續(xù)性更強。收集數(shù)據(jù)后可利用軟件的擬合功能，對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)系都可以基于實驗數(shù)據(jù)通過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)的動畫模擬使物理教學(xué)更直觀，知識更形象

高中物理有不少的概念或者原理比較抽象，理解起來有困難，有些實驗受到條件的限制，難以操作或者現(xiàn)象不明顯，這類情況使用flash等軟件制作動畫將物理原理或?qū)嶒炦^程呈現(xiàn)出來，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，由于空氣看不見摸不著，學(xué)生無法憑空想象，而動畫模擬使之形象化，易于接受。但動畫畢竟是人“做”出來的，不免有“假”的感覺，物理學(xué)科的科學(xué)性，嚴(yán)謹(jǐn)性和真實性都有很高的要求，因此動畫模擬可以使現(xiàn)象的解釋簡單直觀，但切忌完全代替實驗，忽略學(xué)生實驗觀察或探究過程素養(yǎng)的形成。

信息技術(shù)的應(yīng)用對物理教學(xué)起到了有益的補充，但過度使用并不利于學(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)知特點和個性需求。傳統(tǒng)教具也具有它的優(yōu)勢，比如在“動量守恒”一節(jié)，最后我展示了一輛自制的小車：閉合開關(guān)，風(fēng)扇轉(zhuǎn)動，小車前進(jìn);將小車包裹起來，即使風(fēng)扇轉(zhuǎn)動，小車也不會前進(jìn)。這個簡單的小實驗激發(fā)