方夢非

(上海格致中學 上海 200001)(收稿日期：2016-07-19)

?

提高教師教育技術水平提升學生自主學習能力①

方夢非

(上海格致中學 上海 200001)(收稿日期：2016-07-19)

上海市從2003年黃浦區(qū)等開始建立名師工作室，至今已經第四屆了．2005年“上海名師基地”工程啟動，現在已經第三期了．作為高端教師培訓項目，在“走向名師”的培養(yǎng)過程中培養(yǎng)了一批高素質的在各區(qū)乃至全市發(fā)揮作用的優(yōu)秀教師．筆者有幸作為黃浦一期的學員，到第三、四期的主持人，市一期的導師助理到第二、三期的副主持人，對高端教師的培養(yǎng)模式有了較多的經驗和比較深刻的體會．在高端教師的培養(yǎng)中，聚焦課堂貫穿始終，本文將重點闡述如何在提升名師們教育技術水平的過程，提升區(qū)域教師的教育技術水平和課堂實踐能力，使學生成為最直接的受益者．

1 用活DIS通用軟件功能激發(fā)學生在學習過程中創(chuàng)新

對上海的教師來說，通過多年的實踐，大多能熟練應用DIS裝置，不少教師還能在專用軟件的基礎上，開發(fā)DIS通用軟件的功能來設計更多的演示實驗或學生課堂實驗，不僅提高課堂的趣味和效率，更重要的是讓學生經歷更多的探究過程，達到對物理知識不僅知其然、而且知其所以然的目標.

全國大獎賽一等獎獲得者陳老師在講“牛頓第一定律”時，利用氣墊導軌來進行實驗，如圖1所示．

圖1 擋光片經過兩光電門的時間基本相等

為了讓同學們確認氣墊導軌的作用能使軌道對小車的摩擦力小到可以忽略，他設計了用兩個光電門，使同學親眼看到了小車經過這兩個位置時，擋光片過光電門的時間可以認為是相等的，這一結果勝過千言萬語．

區(qū)名師工作室學員、格致中學的侯老師，在講“氣體的壓強和體積的關系”一課時，認為教材中的DIS專用軟件實驗，把所有的過程都設計好了，學生就沒有在“需要記錄哪些數據、如何記錄數據、數據記錄后怎么處理、如何能直觀地對數據進行分析”等方面進行有效的思考，所以侯老師把實驗改用通用軟件進行，引導學生從如何研究用控制變量法研究問題，一步步設計記錄表格，數據圖像的結果是曲線，從數據的變化猜測可能物理量之間可能的關系，設計怎樣的圖像能夠看出猜測是否正確、這一過程的方法是化曲為直的方法等等，可以說整個實驗過程很好地體現了學生為主體、教師為主導的教學，學生收獲的不僅僅是這一堂課的知識，在一次次潛移默化的實踐中，學生一次次深刻地體會物理學的研究方法，同時也激發(fā)了他們的創(chuàng)新思維．

其實，DIS通用實驗的創(chuàng)新設計，不是只能用在新課的學習中，復習課中照樣可以大顯身手．區(qū)名師工作室學員、盧灣高級中學的沈老師的成功嘗試，為很多教師打開了一扇窗．高三的復習課，如果簡單地重復曾經的實驗，既沒有如此多的時間，也會使學生覺得乏味，而如果只是傳統的知識復習，學生也經常提不起精神，這就是教師經常說的學生高三時的“高原反應”．在高三復習“單擺”時，沈老師用傳感器顯示了單擺振動時繩的拉力、位移隨時間呈周期性變化的圖像，如圖2所示.這樣既即達到了復習基礎知識的效果，又仿佛是一次探究之旅，時間很短，效果很好，同時又巧妙地和高考中的相關典型問題相結合，整堂課師生互動熱烈，學生幾乎沒有感到他們是在上一堂復習課，全程積極性極高地投入這堂課，做題也顯得那么有味道．效率極高，幾乎達到平時兩三堂課的效果．這堂課也得到了來聽課的山東、四川骨干教師的贊嘆，課外的討論之熱烈不亞于課堂．

圖2 教師上“單擺”的復習課

美國《連線》雜志的創(chuàng)始總編輯、被譽為“互聯網預言大師”的凱文·凱利說過：“未來的效益水平取決于你在很大程度上能與機器完美地配合工作”，上海教師熟練應用DIS系統后，有一些教師作為先鋒能夠得心應手地利用通用軟件，不斷嘗試用DIS通用軟件開發(fā)新的實驗，帶動了更多的教師開發(fā)出許多新的實驗，使物理作為實驗的科學這一特性更好地得以體現，并提高課堂效率，倒也能印證凱文·凱利的觀點．

2 創(chuàng)新實驗、網上視頻并重有效突破學生學習思維障礙

在物理學發(fā)展史上，名師、大家們設計實驗的奇思妙想常令人贊嘆不已，這是教學中極好的資源．如果教師能夠以此為借鑒，設計出類似實驗，在完成教學的同時，也會很好地起到啟迪學生創(chuàng)新思維的作用．

區(qū)名師工作室蹲點在上海格致中學和4位青年教師形成了現代教學技術專題研究組合．上海格致中學徐老師在講“單擺”一課時，通過定性演示實驗觀察了周期與單擺質量、振幅無關后，又讓同學們通過DIS通用軟件，得出了單擺周期與擺長的最后平方根成正比的的實驗結論．為了讓同學們體會到單擺周期和當地的重力加速度有關，他動員了現在分布在不同緯度的大學同學測出了單擺的數據給他，但這些數據差異很小，給同學們看過后，問大家，有沒有辦法就在實驗室里來測試單擺的周期和重力加速度的關系，激發(fā)了學生的思考．徐老師拿出了一個懸點固定在木板上的單擺裝置，復習分析單擺在擺角為θ時回復力為mgsin θ，當木板傾斜角為α時，回復力就是mgsin αsin θ，相當于重力加速度變?yōu)榱薵sin α，改變α角，利用光電門計時得周期迅速獲得了一組數據，通過對數據的處理，得到了周期與重力加速度的平方根成反比．這節(jié)課徐老師定性試驗和定量實驗安排得當，學生實驗和演示實驗有序進行，雖只有短短的40 min，但學生的學習熱情和思維火花被高度激發(fā)，尤其關于g的實驗對學生的創(chuàng)新思維是一個很好的啟迪，課堂效率是非常高的．

在2014年筆者為來訪的50多位臺灣師生講了“靜電的利用和防范”一節(jié)課，其中“靜電的利用”書上舉的幾個典型例子中有靜電復印，根據以往學生的學習經歷，什么硒鼓特點、什么正電潛象，學生不太理解，基本屬于聽過就忘，一考就錯的情況．為了幫助學生對物理知識在生活中的應用這一例子原理加深認識和理解，筆者設計了一個替代性實驗，每兩人一組，發(fā)一套實驗裝置，如圖3所示.小瓶中是碾碎的紅粉筆灰，要求同學設計實驗，能在白紙上用紅粉筆灰寫出一個字母A或F都可以，這個學生很容易想到，先用膠水寫好字，然后撒上粉筆灰，抖一抖就可以了，其原理和靜電復印原理是類似的．一個月后在不作提醒的情況下，進行了這一內容的測試，全班只有2位同學出錯，情況簡直好到爆，而筆者覺得更重要的，可能是這種替代實驗對學生思維的啟發(fā)．

圖3 教師構思、學生設計的替代性實驗

在設計創(chuàng)新實驗激活課堂的同時，我們始終把握住物理課堂的主線是思維，不斷探索把實驗和課堂的教學主線和學生的思維主線有機結合的路徑．

市名師基地的尉老師在代表上海參加全國名師賽的準備中，我們基地全體教師借助這一節(jié)課，思考課堂引入的創(chuàng)新和實驗與課堂中學生思維主線的契合，在尉老師大膽用一個奧特曼玩具引入后，反復研磨，用奧特曼玩具提出了一個個電路設計的問題，使學生對串并聯電路有了具體的實際體會，獲得了一等獎．同樣，基地沈老師在代表大陸參加兩岸4地研討會的課堂教學中，我們挑選了教學中的難度較高的摩擦力作為思維碰撞的問題，通過一個DIS實驗，貫穿了整個課堂，從學生對摩擦力的認知和誤區(qū)分析開始，到如何逐步突破學生的思維障礙，步步深入，一氣呵成，得到了兩岸4地物理教師的高度贊譽．

每一次的聚焦課堂，我們總是圍繞著實驗突破難點和思維貫穿全課的方略，反復研磨，雖然上課的是一個人，但是收獲的是一群人，這一群人又是種子，在各區(qū)播種、發(fā)芽．

隨著教師實驗意識的提高，很多原來1+1(即先學原理、再進實驗室做實驗)的課，已經被教師們改為實驗探究引領原理的學習，更多的物理課開始從教室走進實驗室，不僅節(jié)約了時間，提高了效率，更重要的是學習的過程更講究實證性，對學生也是一種潛移默化的影響．

筆者和市名師基地的幾位學員，一起開發(fā)了大家平時實驗的積累，申請了基地出書《翻轉課堂的高中物理實驗》已經獲得批準，目前正在撰寫中．

利用網上的海量視頻，做一個有心人把一些視頻資料積累起來，對提高課堂效率也是有很大作用的．

如圖4所示，是2013年中央電視臺直播天地授課過程中，所播放的臺秤在下降時所稱重物指針指向零的情景，這段視頻可以讓學生對完全失重有非常直觀的認識．

圖4 2013年中央電視臺直播天地授課

圖5是美國真空實驗室的視頻，羽毛球和保齡球同時落下，不差分毫，是不是可以讓學生對只受重力作用的物體，下落規(guī)律相同有比較直觀且深刻的理解．而這段視頻給學生帶來的可能還有科技前沿發(fā)展對他們的震撼，從而在一些孩子心中播下一顆科學的種子，點燃他們探索未知的熱情．

圖5 美國真空實驗室

3 適度應用翻轉課堂模式提高學生自學能力和課堂效率

慕課、微課、翻轉課堂，是我們現在耳熟能詳的名詞，對翻轉課堂，人們褒貶不一.有盲目跟風的，如曾經有一個教師，自己拍了一些微課，上課時用這些微課代替自己講課，認為就是翻轉課堂了，學生意見很大；也有些教師，由于自身現代教育技術能力的欠缺，或者習慣性地對新方法的排斥，在對翻轉課堂不甚了解的時候，就一味反對，認為只是新花頭，肯定不好，不適合中國課堂等等．

為了對翻轉課堂有更好的了解，在了解的基礎上考慮是否有應用的價值，筆者為工作室的教師購買了華東師范大學田老師所著的《基礎教育慕課與翻轉課堂教學理論和實踐》一書，和工作室學員以及蹲點帶教的青年教師們多次一起學習討論，發(fā)現其實翻轉課堂確實是一個很好的突破．

圖6反映的就是傳統教學的課內、課外時間分配，其中最難的部分留在課外.

圖6 傳統教學的課內外時間分配

很多學生學物理有課堂一聽就懂、課外一做就錯的說法，其實就是反映了課外難度比較大時，沒有教師的幫忙，學生的學習負擔比較重.

圖7就是翻轉課堂的做法，把學習中比較基礎的記憶和理解，通過片段的微課、資料等，讓學生在課外預習，并完成一些基本的作業(yè)，而把學生比較困難的應用、分析、評價和創(chuàng)造放到課堂里，讓學生在教師的幫助下完成知識較高層次的落實．

圖7 翻轉課堂的做法

但是，在長期傳統教學手段的積聚下，翻轉課堂不是那么容易做好的．

為了取得關于反轉課堂的實踐經驗，筆者和名師工作室的教師在學習的基礎上分析了翻轉課堂的要點和難點，并且由學員沈老師首先進行了嘗試，在對沈老師的課進行分析和討論的同時，沈老師也把實踐中遇到的一些困惑和大家一起討論，經過分析，筆者覺得翻轉課堂主要有以下幾個難點：首先把課內、課外分割清楚是一個比較難的點；第二個難點是課外預習資料，有些是要教師拍攝微課的，對教師的要求比較高；第三個難點，是學生的學習習慣，如果學生事先不能落實較低層次的學習，那么課堂內較高層次的學習就會成為一句空話．

在學員探討嘗試、研討之后，3位青年教師大膽進行了第一次翻轉課堂的教學，雖然已經臨近學期結束階段，沒法進行新課的教學嘗試，但是大家由此也取得了如何在復習課中進行翻轉課堂的經驗．他們的課得到了專家和領導的好評．

接著，徐老師代表上海格致中學參加了全國范圍的翻轉課堂教學研討，復習牛頓第二定律，他合理利用課前視頻推送進行了知識框架的復習，并且提出了和實際結合又是學生思維障礙點的問題．課堂中抓住了學生學習中經常犯錯的幾個點進行重點復習．如他先演示了從一個重物放在木板上的重物下抽出一段餐巾紙，紙被拉斷了，提出誰能設計一個實驗，可以把餐巾紙拉出而不斷，學生討論后提出了讓其自由落體，處于完全失重時可以使壓力為零、從而摩擦力為零，學生實驗成功后的喜悅掀起了課堂的一次高潮.再問學生類似的應用，學生提到了蹦極.徐老師又利用DIS通用軟件，做了在兩線下面掛一個相同的砝碼，舉到相同的高度自由釋放砝碼，砝碼先做自由落體運動，然后拉緊繩，此時繩繃緊時的作用力就在計算機上顯示出來，如圖8所示，巨大的差異使學生很容易明白保險帶為什么要用彈性很好的繩來制作．同時在黑板上用彈簧模型對受力變化、加速度變化、運動情況變化進行了分析，在復習中再次突破了學生的一個易錯點．徐老師的課在現場引起了很大的反響，得到了相當的認同．圖9是現場教師的群聊記錄．

圖8

圖9 現場教師的群聊記錄

這一次的“現代教育技術”專題蹲點活動，達到了預期的目標，青年教師在老教師的指導下合理利用現代技術，老教師在此過程中學會或熟練新技術，新老教師的組合實現了一次雙贏．在這些活動中帶動更多的教師學會新技術，體會新技術為課堂帶來的有益的變化，愿意用新技術來上課．

4 備課組合作開發(fā)微視頻建立立體的課外輔導體系

2015年暑假，上海教委用華東師范大學的力量首先在全體名師基地學員中開始培訓微課的制作，今年的培訓已經在全體教師中推廣，微課技術已經被越來越多的教師掌握．我們名師基地為見習教師所做的“中學物理單元分析”網上培訓由23個微視頻組成，現在已經掛網，將成為第一年新教師的學習課程．

但如何用好微課，卻大有講究．微課雖小，但教學目標、內容、交流、作業(yè)五臟俱全，拍出好的微課其實難度比較大．

2013年，筆者和市、區(qū)名師基地的教師一起嘗試了《特級教師公開課》一書的編寫，已由上海交通大學出版社出版．這本書實際上就是把一些典型的習題通過錄課筆，以微課的形式錄制下來，學生只要用手機掃一下二維碼，就可以看到教師的講解過程，對學生的幫助比較大．

這次編書過程也給筆者很大的啟發(fā)．我們每天上課后，總有一些學生會有學習上的問題，上海學生大多是走讀，路上花費的時間比較長，有空的一段時間就是中午．但是現在非常窘迫的一件事是，往往是教師等著學生，難覓學生蹤影．仔細了解一下，其實不是學生有問題，常常是其他問題還很多．他們可能中午一點空的時間，就被抓去背語文、背英語、訂正數學作業(yè)等等，當然還有豐富的籃球比賽等，他們可能就是班級的主力隊員．而學習的問題不能及時解決，就會逐漸積累成大問題，影響他們學習的興趣，變成一個學習困難的學生．

現在錄課筆方便易用，如果換一種思路，不失為微課的另一種用途．

教師可以把典型的問題用錄課筆錄下來，放在學校的網站或班級的群里，學生就可以根據自己的情況，利用上學、放學或其他邊角料時間，對自己不懂的問題在手機上觀看，就像教師在身邊對他娓娓道來，那個效果肯定是網上如作業(yè)幫的方式無法企及的．長期積累，學校就有一個比較大的習題輔導庫，學生也能根據自己的需要點開相應的問題來看．課外輔導將變得立體化，也更加有效．

目前，筆者在名師工作室和帶教學校大力推廣這樣的方式，相關學校的領導也非常支持，購買設備，建立網站等．現在，格致中學、敬業(yè)中學、宜川中學、大同初級中學等多所學校，都已經開始進行這方面的工作．

教學手段的更新，不僅可以帶來學習效率的提高，更會使物理課堂更有趣、更有用，未來發(fā)展給我們更多想象和改革的空間，每一個教育工作者都還在路上，探索、實踐．

參 考 資 料

1 國務院《關于深化考試招生制度改革的實施意見》(國發(fā)〔2014〕35號)

2 上海市政府《2014上海市高考改革方案》

3 《上海市中學物理課程標準修改意見》2015年3月

4 田愛麗.基礎教育慕課與翻轉課堂教學理論和實踐.上海：華東師范大學出版社，2015

①《物理通報》上海工作室供稿.作者簡介：方夢非(1960- )，女，特級教師，主要從事中學物理教學及研究.