邱曉峰+林冰冰

摘 要：信息技術(shù)的發(fā)展讓教育行業(yè)進入信息時代，合理使用技術(shù)手段能夠加深學生學習過程中的學習體驗，有利于學生理解抽象的物理模型，提高學習效率。通過三種不同課型的教學案例來展示如何利用信息技術(shù)構(gòu)建切合高中物理學科特征的TPACK視角下的物理教學。

關(guān)鍵詞：高中物理；學習體驗；TPACK；課堂教學

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2017）7-0066-2

學生進入高中后，普遍反映物理學科的成績較之以前下降很多，更有甚者出現(xiàn)了聽不懂物理課的現(xiàn)象，主要原因多出自于對高中物理學中抽象的概念、模型無法理解。學生的抽象思維能力若得不到及時的提升，就容易出現(xiàn)這種問題。而如今各種信息技術(shù)的發(fā)展則給老師們提供了多種技術(shù)手段，能夠幫助學生體驗物理學抽象的模型[1]，從而加深自身體會。

整合技術(shù)的學科教學知識（TPACK）是處于信息時代的教師必備的一種教學能力，是融合了學科知識、教學知識以及技術(shù)知識三種知識要素后形成的新知識[2]。由于涉及的條件、因素較多，且彼此交互作用，往往不存在固定的解決方案，只能依賴學科教師的認知靈活性在三種知識的結(jié)合與交叉中尋找。本文從筆者日常的教學案例中精選三種不同課型案例來展示如何在TPACK視角下構(gòu)建高中物理課堂，整合信息技術(shù)手段來解決物理學教學過程中難以突破的地方。

案例一 TPACK視角下的規(guī)律建立課型

本案例是高一物理必修2“平拋運動”這節(jié)課的一個教學實例，這節(jié)課上筆者用普通攝影機的運動拍攝模式（有條件的也可用高速攝像機）來解決平拋運動運動規(guī)律這一教學難點。

（1）創(chuàng)設情景讓學生體驗科學研究的方法

和傳統(tǒng)教法一樣，本節(jié)課也做了平拋豎落儀的實驗，把平拋運動的豎直方向和自由落體運動進行對比，但不同的是實驗結(jié)束時老師問了一個問題：兩小球同時落地是不是就說明了兩個運動是完全等價的？這個問題會沖擊學生的思維，也體現(xiàn)了物理學研究的嚴謹性。當然不能說明，那么如何解決這個問題，有想法的學生很自然地就聯(lián)想到要把兩個運動的全過程都展現(xiàn)出來，進行比較，時時刻刻都相同才能說明兩個運動相同。物理學的教學不僅表現(xiàn)在教授學生物理規(guī)律，更表現(xiàn)在為了研究物理規(guī)律而設計出的實驗思想和實驗方法。

（2）合理技術(shù)手段的應用加深學生的學習體驗

在自由落體實驗中，用普通攝像機拍攝或者用手機直接拍攝，由于小球運動速度較快，攝像機的采集頻率跟不上，會造成拍攝出來的視頻小球拖影并且越到后期速度越快，拖影越嚴重，給我們研究問題造成困難。因此，本實驗改進了拍攝方案，用攝像機的運動模式進行拍攝。由于每秒采集的幀數(shù)提升了，避免了小球在運動過程中的拖影現(xiàn)象。類似的應用還可以用在拍攝斜拋運動、圓周運動、機械能守恒等課堂教學中。

同時利用到了交互式電子白板（集合了計算機、電子感應白板、感應筆以及投影儀等，用以實現(xiàn)白板與計算機、演示者與聽眾之間的雙向互動）把拍攝到的視頻用于引導學生進行猜想時播放，可以逐幀慢放，并且可以直接在電子屏幕上留下小球的運動軌跡，這對后期解決運動規(guī)律的問題提供了極大的幫助，對學生理解本節(jié)課的教學重點大為有利。由此可見，合理地使用技術(shù)手段可以提升中學物理課堂教學效率。

案例二 TPACK視角下的規(guī)律應用課

本案例是高一物理必修2“圓周運動實例分析”這節(jié)課的一個教學實例。常規(guī)教法就是讓學生用剛學會的向心力公式去研究圓周運動的實例。但是，筆者這節(jié)課的教學著眼于如何利用現(xiàn)代教育技術(shù)手段讓學生能夠在課堂上體驗圓周運動最高點的臨界條件，并且能夠把學生對這一問題的思維路徑展示出來。

（1）物理模型的建立應盡量讓學生感同身受

在圓周運動實例分析中經(jīng)常涉及到的一個實例就是過山車模型，這也是豎直面上圓周運動臨界條件應用的一個重要實例。學生普遍難以理解的就是為何過最高點時還需要有速度，以往老師就是用向心力公式對最高點受力分析得出結(jié)論。而在本節(jié)課的教學中，老師利用VR技術(shù)，讓學生在課堂上“親身“體驗了一把坐過山車的全過程，特別是利用VR技術(shù)有意識地增加了在軌道最高點的次數(shù)，讓學生帶著問題“身臨其境”感受到了在軌道最高點時必須要有速度才能通過，之后的理論分析就順理成章了。類似地，VR技術(shù)還可應用在天體運動、原子模型等較為抽象并且難以用實驗驗證的物理教學中，這種利用虛擬實驗環(huán)境進行物理探究學習[3]，在學生的學習中十分受歡迎。

（2）可視化工具展示學生思維全程

以往的課堂學生思考問題的過程很難被發(fā)現(xiàn)，展示出來的只是最后的結(jié)果，若單獨把學生叫到黑板上書寫，一來浪費時間，二來展示的只是一個學生的思維過程，不具備普遍性。本節(jié)課在課堂設計中利用我校的智慧教室，配合網(wǎng)龍101pad，讓學生直接在pad上對圓周運動實例進行受力分析。由于相當于在自己的作業(yè)本上分析，學生相對輕松，會暴露出自己平時在學習中的一些細節(jié)問題，最后學生把圖提交到教師端，老師可以在課堂上對所有學生的畫圖作出點評，也可以保存作為課后研究學情使用。

案例三 TPACK視角下的模型建立課型

本案例是高二物理選修3-1“用磁感線描述磁場”的教學實例。本節(jié)課在初中學習的基礎(chǔ)上進行升華，從物理模型的層面展開，要求綜合學生之前學習的積累，進一步鞏固“模型法”。

問題的提出源于學生的自主需求。由于老師們平時在黑板上畫的、課件上展示的磁場都是平面圖，而學生在后期應用該知識解決具體問題的過程中（例如：判斷安培力方向等），卻經(jīng)常要用到立體的磁場模型，對某些空間想象力不夠好的學生就造成了從課堂學習到實際應用的脫節(jié)，導致這部分學生感覺磁場部分的學習困難。因此，能否利用多媒體手段展示出條形磁鐵、通電導線周圍的磁場空間分布圖，是學生在學習過程中提出的強烈要求。本節(jié)課在教授過程中利用了SolidWorks軟件構(gòu)建立體的磁場模型。SolidWorks軟件具有功能強大、易學易用和技術(shù)創(chuàng)新三大特點，使其成為領(lǐng)先的、主流的三維CAD解決方案，該磁場模型還可以進行任意角度的翻轉(zhuǎn)，有了各種磁場的立體模型后，對空間想象力欠缺的同學的學習帶來極大的便利，也為后期安培力、電磁感應內(nèi)容的學習打下了堅實的基礎(chǔ)。

我們的社會終將走向未來，我們的教育也要積極地面對未來，我們的教師在平時教學中合理使用現(xiàn)代化技術(shù)手段結(jié)合日常教學進行創(chuàng)新設計，構(gòu)建符合未來物理學科教育的TPACK框架，就能更加充分地發(fā)掘物理教學的功能，創(chuàng)造機會讓學生更多地體驗物理規(guī)律的形成過程，對提升學生的物理能力是大有裨益的。

參考文獻：

[1]張寶輝，張靜. 技術(shù)應用于學科教學的新視點——訪美國密歇根州立大學馬修·凱勒教授[J].開放教育研究，2013，19（2）：4-11.

[2]Koehler M J， Mishra P. What Is Technological Pedagogical Content Knowledge？[J].Journal of Education， 2009， 193（1）：60-70.

[3]陳建. 虛擬實驗環(huán)境中的物理探究學習[J].中小學電教，2011（z1）：93-95.

（欄目編輯 鄧 磊）