摘要：“數(shù)字科學(xué)家”是在數(shù)字環(huán)境下以信息技術(shù)作為情感激勵(lì)工具和探索工具。以有效地提高學(xué)生探索科學(xué)世界的意識(shí)、能力和素質(zhì)為目標(biāo)的課程與教學(xué)。借助“微元課堂”這一物理大課堂，其最大好處是，學(xué)生可以不受時(shí)間與空間的限制，把自己在課堂上還沒弄懂的地方反復(fù)觀看、學(xué)習(xí)、做題，直到弄懂為止，對(duì)于基礎(chǔ)薄弱的同學(xué)也可以先學(xué)。

關(guān)鍵字：數(shù)字科學(xué)家；新理念；新課程；開發(fā)；微視頻；微實(shí)驗(yàn)；微課件；大課堂

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2014）4（S）-0050-2

“數(shù)字科學(xué)家”是北京師范大學(xué)項(xiàng)華教授提出的現(xiàn)代科學(xué)教育理論。所謂“數(shù)字科學(xué)家”是在數(shù)字環(huán)境下以信息技術(shù)作為情感激勵(lì)工具和探索工具，以有效地提高學(xué)生探索科學(xué)世界的意識(shí)、能力和素質(zhì)為目標(biāo)的課程與教學(xué)。筆者在項(xiàng)教授的指導(dǎo)下。申報(bào)了江蘇省現(xiàn)代教育技術(shù)研究2013年度立項(xiàng)課題：《“數(shù)字科學(xué)家”校本特色課程的開發(fā)與實(shí)踐研究》，并已經(jīng)獲得開題論證。下面筆者具體談?wù)勎倚＿\(yùn)用“數(shù)字科學(xué)家”新理念，構(gòu)建物理大課堂的一些做法，共同行們參考。

1 建構(gòu)構(gòu)件式大課堂

高中物理學(xué)科的所有知識(shí)點(diǎn)，就相當(dāng)于做菜的原材料，在數(shù)字環(huán)境下，如何對(duì)物理知識(shí)的理解、記憶、再現(xiàn)、判斷變得更簡單、更有效呢？我們課題組提出了“微元課堂”的構(gòu)件式課程開發(fā)設(shè)想。

“微元課堂”就是將傳統(tǒng)教學(xué)中教師講授的內(nèi)容制作成微視頻、微實(shí)驗(yàn)、微課件，按人教版教材的順序，將知識(shí)點(diǎn)分類、細(xì)化，將重點(diǎn)的講解、難點(diǎn)的剖析制成微視頻。微視頻的特點(diǎn)是：“老師不出鏡、內(nèi)容為核心、生動(dòng)且易懂、視頻短而精”，通過“教育云平臺(tái)”提供給學(xué)生預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)。也可給老師上課使用。將教材中的演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分離、重組，制成微實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)?zāi)康母啙崳瑢?shí)驗(yàn)過程更簡單；將知識(shí)點(diǎn)的匯總、知識(shí)點(diǎn)的提煉與只能模擬的實(shí)驗(yàn)制成微課件。

以人教版教材電容器的電容一節(jié)為例，可以制作成如下五個(gè)微視頻：（1）各種常用電容器的用途介紹；（2）電容定義的實(shí)驗(yàn)分析與理論分析；（3）幾個(gè)微實(shí)驗(yàn)的分析；（4）常見題型展示與分析；（5）易錯(cuò)點(diǎn)與創(chuàng)新點(diǎn)剖析。

制作成如下四個(gè)微實(shí)驗(yàn)：（1）探究電容器內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提供幾種電容器及拆裝的微型工具；（2）研究電容器的充放電，提供靈敏電流計(jì)、電源、開關(guān)等器材；（3）用傳感器觀察電容器的充放電，提供電腦、傳感器、電源等相關(guān)器材；（4）研究影響平行板電容器電容大小的因素，提供平板電器、靜電計(jì)等相關(guān)器材。

制作成如下四個(gè)微課件：（1）介紹荷蘭萊頓大學(xué)的物理教授馬森布洛克發(fā)明的第一個(gè)電容器一萊頓瓶；（2）照相機(jī)閃光燈的原理；（3）介紹南通——全國最大的電容器生產(chǎn)地；（4）電容器在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。

老師可以在課前發(fā)布預(yù)學(xué)習(xí)的微視頻，開放實(shí)驗(yàn)室，通過教育云平臺(tái)發(fā)布預(yù)習(xí)作業(yè)（包括在線編輯作業(yè)內(nèi)容，推薦學(xué)生閱讀資料以及發(fā)布語音作業(yè)）。學(xué)生可通過登陸平臺(tái)看到發(fā)布預(yù)習(xí)的名稱、所屬科目、發(fā)布人、發(fā)布時(shí)間、狀態(tài)，也可查看預(yù)習(xí)的詳細(xì)內(nèi)容，直接回復(fù)或者通過附件、語音文件進(jìn)行回復(fù)。對(duì)于已經(jīng)過期的預(yù)習(xí)亦可進(jìn)行查看回顧，方便學(xué)生的課前預(yù)習(xí)以及與老師及時(shí)有效的溝通。

教師根據(jù)學(xué)生的反饋信息。課前聚焦學(xué)生預(yù)習(xí)中存在的問題，二次制作微視頻反績，課上教師組織學(xué)生討論和交流，并在此基礎(chǔ)上將教學(xué)引向深入，提高教學(xué)的針對(duì)性和有效性，有利于提高學(xué)生的認(rèn)知能力和應(yīng)用水平。

2 建構(gòu)立體式大課堂

高中物理的學(xué)科知識(shí)總體上是系統(tǒng)的，但在具體的教學(xué)過程中，由于教情、學(xué)情、標(biāo)準(zhǔn)的不同，又有很多種不同的組合，如何在數(shù)字環(huán)境下，對(duì)物理學(xué)中的方法論知識(shí)：解釋、推理、運(yùn)用、操作、拓展變得更簡單、更有效呢？我們課題組提出了“空中課堂”的立體式課程開發(fā)設(shè)想。

如果說，“微元課堂”主要是針對(duì)物理知識(shí)的深入理解，那么“空中課堂”主要是針對(duì)物理方法的應(yīng)用與提高。教與學(xué)方法的改進(jìn)與創(chuàng)新。通過云平臺(tái)以及課內(nèi)外的交流進(jìn)行立體式組合。

老師通過一鍵式開啟空中課堂，可以讓課程進(jìn)行全程直播。學(xué)生可通過多系統(tǒng)終端遠(yuǎn)程加入。利用電子書包進(jìn)行課堂互動(dòng)，不僅聽到老師的講解也能看到板書。還可實(shí)時(shí)跟老師進(jìn)行互動(dòng)?？罩姓n堂可有效實(shí)現(xiàn)異地同步教學(xué)，促進(jìn)教育資源的均衡發(fā)展、優(yōu)質(zhì)發(fā)展。

還以電容器的電容一節(jié)為例，涉及到類比法、比值法、控制變量法、面積法、科學(xué)抽象法等多種方法，對(duì)這些方法的運(yùn)用拓展。也是本節(jié)教學(xué)的一個(gè)重點(diǎn)。借助云平臺(tái)進(jìn)行師生互動(dòng)、生生互動(dòng)、班內(nèi)外互動(dòng)、課內(nèi)課外互動(dòng)，能達(dá)到舉一反

三、觸類旁通的效果。

3 建構(gòu)個(gè)性化大課堂

物理的學(xué)習(xí)者。由于各人的知識(shí)、能力基礎(chǔ)不同，所處的硬件、軟件環(huán)境不同，同樣的知識(shí)、同樣的方法接受的程度有差異，如何讓學(xué)習(xí)者充分體驗(yàn)、反思、定向、創(chuàng)造，我們課題組提出了建構(gòu)具有個(gè)性化的“私人課堂”的設(shè)想。

“私人課堂”即根據(jù)學(xué)習(xí)者的心智水平。通過系列性的設(shè)計(jì)，激勵(lì)、喚醒學(xué)生的主動(dòng)思維。下面以實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，談?wù)劇八饺苏n堂”主要設(shè)想。

體驗(yàn)式即精心創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)條件，促進(jìn)學(xué)生親身體驗(yàn)。開放實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室預(yù)習(xí)，完成自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)：讓學(xué)生上臺(tái)操作演示實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生獲得親身體驗(yàn)：讓學(xué)生通過數(shù)字化的仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行各種想象性實(shí)驗(yàn)（或嘗試性實(shí)驗(yàn)）。

系列式即開展學(xué)生系列實(shí)驗(yàn)，豐富學(xué)生情感體驗(yàn)。讓學(xué)生連續(xù)幾節(jié)課在實(shí)驗(yàn)室操作學(xué)習(xí)。例如，學(xué)習(xí)“穩(wěn)恒電流”一章，主要實(shí)驗(yàn)有“測(cè)繪小燈泡的伏安特性曲線”、“電表的改裝”、“探究電阻與其影響因素的定量關(guān)系”、“多用電表的使用”、“測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”等。我們的做法是，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室里連續(xù)上10課時(shí)，每節(jié)課給予明確的目標(biāo)，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)自己去摸索、去體會(huì)，每節(jié)課老師只是評(píng)價(jià)，講話時(shí)間不超過10分鐘。下面以第一個(gè)兩課時(shí)為例詳細(xì)談?wù)劸唧w操作：

第一、二課時(shí)，目標(biāo)是熟悉各種電表、器材的使用方法、選擇依據(jù)，完成相關(guān)任務(wù)，提出疑難問題：其中先用一課時(shí)的時(shí)間讓每個(gè)孩子去把每個(gè)器材都摸一遍：差不多一課時(shí)結(jié)束。第二課開始時(shí)讓學(xué)生觀看預(yù)錄好的一個(gè)個(gè)儀表使用的微視頻、微實(shí)驗(yàn)，讓孩子們自己感悟自己剛才的認(rèn)識(shí)與標(biāo)準(zhǔn)之間的差距，教師盡量不說一句話；剩下的時(shí)間孩子進(jìn)行糾錯(cuò)與反思形成基本儀器使用的正確方法。

第三、四課時(shí)，目標(biāo)是根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，設(shè)計(jì)電路，連接電路；（操作同上）。

第五、六課時(shí)，目標(biāo)是根據(jù)預(yù)設(shè)方案，連接電路，測(cè)量相關(guān)數(shù)據(jù)，制作記錄表格，設(shè)計(jì)處理數(shù)據(jù)方案；（操作同上）。

第七、八課時(shí)，目標(biāo)是進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，找出誤差來源，提出改進(jìn)措施；這兩課時(shí)可以讓學(xué)生自己處理數(shù)據(jù)并且要進(jìn)行匯報(bào)。討論交流，對(duì)誤差情況進(jìn)行討論與分析，也可以采用匯報(bào)的形式：對(duì)匯報(bào)的過程我們準(zhǔn)備進(jìn)行錄像，錄像的內(nèi)容肯定有成果也有不足甚至錯(cuò)誤，但筆者覺得真實(shí)的就是最好的，可以讓下一屆再看?？纯磳W(xué)長們的成果。

第九、十課時(shí)，目標(biāo)是交流改進(jìn)方案，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方法，再次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這兩課時(shí)的重點(diǎn)是學(xué)生自己去做實(shí)驗(yàn)，確?；緦?shí)驗(yàn)人人會(huì)做，鼓勵(lì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)苋巳プ觥?/p>

這種系列實(shí)驗(yàn)的展開，把學(xué)生領(lǐng)進(jìn)了為實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)的特定氛圍。點(diǎn)燃起了他們心靈的火花。使師生雙方共同自主地沉浸在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的美好情境之中。

擴(kuò)展式即盡力擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)時(shí)空，深化學(xué)生情感體驗(yàn)?？梢宰寣W(xué)生走向社會(huì)，進(jìn)行研究性實(shí)驗(yàn)；也可以給學(xué)生選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的自由、選擇實(shí)驗(yàn)時(shí)間的自由、選擇實(shí)驗(yàn)條件的自由、選擇實(shí)驗(yàn)操作方式的自由和真實(shí)表達(dá)自己的實(shí)驗(yàn)思想的自由?！伴L時(shí)間的、不斷的實(shí)驗(yàn)”，會(huì)使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)領(lǐng)域里源泉不斷，那就是深深的情感體驗(yàn)。

“數(shù)字科學(xué)家”的理念，應(yīng)是我們將數(shù)據(jù)分析方法（或者科學(xué)方法）作為核心應(yīng)用于物理課程的教學(xué)中，從而有效提高學(xué)生數(shù)據(jù)素養(yǎng)水平的動(dòng)力。

參考文獻(xiàn)：

[1]項(xiàng)華，吳俊杰，付雷，王穎川.數(shù)字科學(xué)家計(jì)劃：基于數(shù)據(jù)探究的物理選修課程設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[M].北京：現(xiàn)代教育出版社.2010.

[2]吳剛平.課程資源的開發(fā)與利用[J].全球教育展望，2001，（8）：24.

[3]張繼斌.實(shí)驗(yàn)教學(xué)的拓展研究[J].物理教師，蘇州大學(xué)出版社.2013.

（欄目編輯 陳潔）