湖北省荊州市沙市區(qū)岑河中學(xué)(434010) 文久江

今天的教師面對的是一群在以互聯(lián)網(wǎng)為代表的信息技術(shù)環(huán)境中成長的孩子,傳統(tǒng)的一支粉筆打天下的課堂顯然已無法完全滿足學(xué)生的求知欲望。教育部于2014年適時(shí)啟動(dòng)了“一師一優(yōu)課 一課一名師”活動(dòng),旨在打造將信息技術(shù)融入學(xué)科課堂教學(xué)的優(yōu)課。

文久江名師工作室又稱“活物理教學(xué)團(tuán)隊(duì)”,是湖北省、荊州市、沙市區(qū)三級的名師工作室,在第一輪教育部“一師一優(yōu)課 一課一名師”活動(dòng)中,工作室的14名成員,收獲了4節(jié)部級優(yōu)課和9節(jié)省級優(yōu)課。尤其在2014年度,湖北省初中物理共獲8節(jié)部級優(yōu)課,我工作室占據(jù)3節(jié)。為了推動(dòng)新一輪“一師一優(yōu)課 一課一名師”的開展,促進(jìn)工作室教師將信息技術(shù)與常規(guī)物理課堂完美結(jié)合,我工作室特地組織成員進(jìn)行了如何將信息技術(shù)的運(yùn)用與“活物理”課堂緊密結(jié)合的專題學(xué)習(xí)活動(dòng),對上一輪我工作室的4節(jié)部級優(yōu)課進(jìn)行了深入地剖析和探討。

下面,以我工作室的4節(jié)部級優(yōu)課為例,談?wù)勑畔⒓夹g(shù)在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的運(yùn)用。

1 運(yùn)用多媒體設(shè)備展現(xiàn)思維的過程,讓思維可視化

思維能力是學(xué)生學(xué)習(xí)能力的核心,思維發(fā)展不起來,學(xué)生學(xué)習(xí)起來會(huì)越來越困難。初中學(xué)生正處于心理半成熟的“小大人”階段,其思維在很大程度上屬于經(jīng)驗(yàn)型,他們的思維需要感性經(jīng)驗(yàn)的直接支持。思維可視化則是運(yùn)用一系列圖示技術(shù)把本來不可視的思維(思考方法和思考路徑)呈現(xiàn)出來,使其思維過程清晰可見,從而幫助初中學(xué)生層層遞進(jìn)地梳理思維過程,有效地促使初中學(xué)生的思維由感性向理性、從低水平向高水平轉(zhuǎn)變和轉(zhuǎn)化。

教學(xué)示例一：

(1)上課教師：湖北省荊州市實(shí)驗(yàn)中學(xué)教師吳兆軍(荊州區(qū)名師工作室主持人)。

(2)課題名稱：電流與電壓和電阻的關(guān)系。

(3)獲獎(jiǎng)級別：首批教育部“一師一優(yōu)課 一課一名師”活動(dòng)部級優(yōu)課。

(4)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄侩娮枰欢〞r(shí),電流與電壓的關(guān)系。

(5)課堂實(shí)錄具體介紹如下。

教師：在我們以往的學(xué)習(xí)過程中,如果遇到兩個(gè)物理量或者兩個(gè)以上的物理量影響一個(gè)物理量的時(shí)候,我們一般采用什么研究方法呢?

學(xué)生齊答：控制變量法!

教師：當(dāng)我們研究電流與電壓關(guān)系時(shí),應(yīng)該控制什么呢?

學(xué)生：電阻。

教師：當(dāng)我們研究電流與電阻的關(guān)系時(shí),應(yīng)該控制什么呢?

學(xué)生：電壓。

教師：今天我們先來探究電阻一定時(shí),電流與電壓的關(guān)系。大家覺得會(huì)是什么關(guān)系呢?你們說說!

學(xué)生：電阻一定時(shí),電壓越大,電流越大。

教師：大家有沒有不同意見,可能還有什么關(guān)系?

學(xué)生：電流與電壓成反比。

教師：我們每個(gè)同學(xué)的猜想肯定都有自己的理由。比如電阻一定時(shí),電壓越大電流越大,我們在前面的實(shí)驗(yàn)中親眼看見過：增加電池節(jié)數(shù),電壓增大,燈泡變亮,電流表示數(shù)變大。那么電流和電壓會(huì)不會(huì)成反比呢?其實(shí),無論是成正比還是成反比,不論你的結(jié)論是什么,最后都要通過什么來驗(yàn)證?

學(xué)生：實(shí)驗(yàn)。

教師：本實(shí)驗(yàn)的第一個(gè)問題是——如何控制電阻一定?

學(xué)生：選用一個(gè)定值電阻。

教師：因?yàn)槎ㄖ惦娮璧淖柚凳遣蛔兊?也就是說定值電阻是我們的研究對象(投影出示一個(gè)只有一個(gè)定值電阻的最簡單電路)。

教師：要探究電流與電壓的關(guān)系,要不要測量電流、電壓的大小呢?

學(xué)生：要,要用到電流表和電壓表。

(教師投影出示一個(gè)在前面電路基礎(chǔ)上接入電流表、電壓表的電路。)

教師：測量了電流和電壓,就能夠找到電流和電壓的規(guī)律嗎?

學(xué)生：不能。

教師：怎么能呢?

學(xué)生：要改變電壓和電流。

教師：怎么才能改變這個(gè)定值電阻兩端的電壓呢?

學(xué)生：改變電池的節(jié)數(shù)。

教師：改變電池的節(jié)數(shù)能夠改變這個(gè)定值電阻兩端的電壓和通過的電流。大家還有沒有其他的辦法呢?

學(xué)生：串聯(lián)一個(gè)滑動(dòng)變阻器。

教師：你是怎么想到串聯(lián)一個(gè)滑動(dòng)變阻器的?

學(xué)生：因?yàn)榛瑒?dòng)變阻器和定值電阻串聯(lián),能夠改變電路中的電流和電壓。

教師：到底是換電池的個(gè)數(shù)還是串聯(lián)滑動(dòng)變阻器呢?

學(xué)生齊答：串聯(lián)滑動(dòng)變阻器。

教師：理由是什么?

學(xué)生：滑動(dòng)變阻器可以保護(hù)電路。

教師：說得非常好!在這里,滑動(dòng)變阻器還有一個(gè)好處,就是可以連續(xù)地改變電路中的電流和電壓。如果我們更換不同節(jié)數(shù)的電池組,只能得到1.5V、3V、4.5V等的電壓,而要得到一個(gè)2V的電壓該怎么辦呢?

學(xué)生：還是要選用滑動(dòng)變阻器。

教師：(投影出示接入滑動(dòng)變阻器的電路)請大家將我們一起設(shè)計(jì)的電路圖填寫在實(shí)驗(yàn)報(bào)告上。(學(xué)生填好之后,在教師的指導(dǎo)下開始實(shí)驗(yàn))。

(6)信息技術(shù)運(yùn)用點(diǎn)評

本實(shí)驗(yàn)課信息技術(shù)的應(yīng)用簡潔明了,僅僅使用電子白板投影出示了3個(gè)不同的電路圖,采取層層遞進(jìn)的方式解決學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的困難。

當(dāng)師生探討出“如何控制電阻一定時(shí)”,此時(shí)通過“電子白板”投影出示一個(gè)有“定值電阻”的電路圖,如圖1(a)所示。

當(dāng)教師提出問題,要測量電流、電壓,需要在電路中接入電流表和電壓表,此時(shí)通過“電子白板”出示一個(gè)接入有“電流表、電壓表”的實(shí)驗(yàn)電路,如圖1(b)所示。

通過分析討論得出,要改變電流和電壓,需要接入滑動(dòng)變阻器,再通過“電子白板”出示接有“滑動(dòng)變阻器”的實(shí)驗(yàn)電路圖如圖1(c)所示。

圖1 實(shí)驗(yàn)電路圖

通過投影顯示出3個(gè)電路圖,使得整個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的思路一目了然,而且在學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中電子白板上顯示的這3個(gè)電路圖,也有助于學(xué)生對照電路圖連接電路實(shí)物。

2 利用投影設(shè)備等放大實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,讓實(shí)驗(yàn)效果更明顯

演示實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要組成部分,其現(xiàn)象的觀察效果對學(xué)生的物理學(xué)習(xí)有很大影響。有的演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并不明顯,或者說沒有引起學(xué)生的特別注意。此時(shí),教師應(yīng)利用一定的儀器,使一些不易看清的現(xiàn)象呈現(xiàn)得更清楚。為達(dá)到這一目的,可使用投影儀器、多媒體電腦等設(shè)備放大實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,使得實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯、更突出,使得每一個(gè)學(xué)生都能看清楚,從而引起每個(gè)學(xué)生的足夠注意,克服教師臺上做演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生在下面聽演示實(shí)驗(yàn)、看不清現(xiàn)象、對結(jié)論半信半疑的弊端,從而使演示實(shí)驗(yàn)獲得最大效益。

教學(xué)示例二：

(1)上課教師：湖北省荊州市東方紅中學(xué)教師王濤(湖北省優(yōu)秀物理教師)。

(2)課題名稱：磁現(xiàn)象與磁場。

(3)獲獎(jiǎng)級別：2016～2017年度教育部“一師一優(yōu)課 一課一名師”活動(dòng)部級優(yōu)課。

(4)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄看艌鲋写艌龅姆较颉?/p>

(5)課堂實(shí)錄具體介紹如下。

教師：我們?nèi)绾蚊枋龃艌龅姆较蚰?這里有一塊白色板子,里面有許多小磁針。將這塊板子放在投影儀下面的平板上,白板屏幕上出現(xiàn)小磁針的排列圖像。

將一個(gè)U形磁體放在白色板子上,用力敲擊板子。結(jié)果看到U形磁體周圍出現(xiàn)類似課本中的一條條線。學(xué)生觀察到線條中間部分是一條直線,從一邊直接指向另一邊,而兩邊則是曲線。

教師：我們看看U形磁體,(舉起并指示U形磁體)這邊是N,這邊是S。改變U形磁體的放置并敲擊板子,可以看到小磁針從N極指向S極。

(6)信息技術(shù)運(yùn)用點(diǎn)評

磁感線是為了描述空間磁場而假想的曲線,其方向可通過小磁針的指向來確定。如何讓學(xué)生清楚地看見空間磁場的方向呢?課本中呈現(xiàn)的是一個(gè)二維的剖面圖。通過學(xué)生實(shí)驗(yàn),學(xué)生也能感受到磁場的方向,但是視覺效果并不好。在本實(shí)驗(yàn)中,教師運(yùn)用投影儀將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行放大,再通過電子白板顯現(xiàn)出來,效果十分明顯。

當(dāng)教師把內(nèi)含小磁針的白色板子放在投影儀下面的平板上時(shí),電子白板屏幕上出現(xiàn)小磁針排列出來的圖像,如圖2所示,此時(shí)小磁針的指向不規(guī)則不明顯。

圖2 小磁針的排列圖像

當(dāng)教師把U型磁鐵放在板子上并用拳頭敲擊白色板子時(shí),通過電子白板屏幕可以很清楚地看到U形磁體周圍小磁針的指向發(fā)生明顯地變化,出現(xiàn)類似課本中磁感線的一條條曲線,而且有一定的規(guī)則,如圖3所示。

圖3 磁鐵周圍的小磁針排列

當(dāng)教師改變U形磁體的放置后再次敲擊板子,在電子白板屏幕上清晰地看到小磁針排列方式的改變,但小磁針還是有規(guī)則地指向。

通過這樣放大的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,讓學(xué)生更清晰地看到磁場方向,更好地理解了磁感線及其方向。

3 運(yùn)用多媒體及相關(guān)應(yīng)用軟件,把抽象的概念形象化

初中物理知識中有些物理現(xiàn)象、過程、概念難以被剛剛接觸物理學(xué)科的學(xué)生理解,僅僅用語言的描述很難讓沒有感性認(rèn)識的學(xué)生在大腦中形成清晰的概念,這些知識點(diǎn)往往成為學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。而利用多媒體及其應(yīng)用軟件直接參與實(shí)驗(yàn),可以把抽象的規(guī)律和概念形象化,幫助學(xué)生擺脫思維障礙,對學(xué)生理解、掌握物理概念和規(guī)律有很重要的幫助作用。

教學(xué)示例三：

(1)上課教師：湖北省荊州市沙市二中教師李春艷(沙市區(qū)名師工作坊坊主)。

(2)課題名稱：噪聲的危害與控制。

(3)獲獎(jiǎng)級別：首批教育部“一師一優(yōu)課 一課一名師”活動(dòng)部級優(yōu)課。

(4)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄繕芬襞c噪聲的區(qū)別。

(5)課堂實(shí)錄具體介紹如下。

教師：聲音都是由物體的振動(dòng)產(chǎn)生的,為什么有的振動(dòng)產(chǎn)生樂音,有的振動(dòng)產(chǎn)生噪聲呢?這是我提出的問題,那你們有什么猜想。

學(xué)生猜想：可能跟振動(dòng)有關(guān)?

教師：跟振動(dòng)的什么不同呢?下面我們進(jìn)入課本的演示實(shí)驗(yàn)。一個(gè)是敲擊音叉發(fā)出的聲音(教師敲擊,師生聽聲音),一個(gè)是泡沫塑料刮玻璃的聲音(邊做邊說,學(xué)生觀察)。從同學(xué)們的反應(yīng)可以看出泡沫塑料刮玻璃的聲音是噪聲。下面我用一個(gè)聲音編輯軟件把這兩個(gè)聲音的波形顯示出來。

教師：我們先聽第一個(gè)音叉發(fā)出的聲音。先要把聲音錄進(jìn)去,再將聲音的波形放大(教師敲擊音叉并錄音,電子白板上出現(xiàn)波形,然后將波形放大),大家可以從屏幕上看到音叉發(fā)出聲音的波形。下面進(jìn)行泡沫塑料刮玻璃的實(shí)驗(yàn),和剛才的過程一樣,先錄音再放大。

教師：聲音的波形是否能夠顯示聲音的特性呢?我們得到了兩種聲音的波形,為了找到物體振動(dòng)發(fā)出樂音和物體振動(dòng)發(fā)出噪聲的規(guī)律,我們應(yīng)該采用什么方法進(jìn)行研究呢?

學(xué)生：對比。

教師：對,把這兩種波形對比,下面我用截圖的方式把兩種波形放在一起。第一個(gè)是噪聲的波形,第二個(gè)是樂音的波形,請同學(xué)們比較兩個(gè)波形,找出物體振動(dòng)發(fā)出樂音和物體振動(dòng)發(fā)出噪聲究竟有什么區(qū)別?

學(xué)生：物體發(fā)出噪聲時(shí)的波形是無規(guī)則的,物體振動(dòng)發(fā)出樂音的波形是有規(guī)則的。

教師：大家都發(fā)現(xiàn)這個(gè)規(guī)律了嗎?那么什么是噪聲呢?

學(xué)生：物體無規(guī)則振動(dòng)產(chǎn)生的聲音就是噪聲。

教師：剛才這位同學(xué)說的就是噪聲的定義。

(6)信息技術(shù)運(yùn)用點(diǎn)評

本次教師選用的實(shí)驗(yàn)器材有1個(gè)小錘、1個(gè)音叉、1塊小泡沫塑料、1塊小玻璃；運(yùn)用的信息技術(shù)設(shè)備有1個(gè)錄音設(shè)備、多媒體電腦；運(yùn)用的軟件有CoolEditpro軟件、多媒體電腦中的截圖功能等。

教師：聲音聽得見但看不見,怎么把聲音的振動(dòng)變得看得見呢?CoolEditpro軟件是一款功能強(qiáng)大、效果出色的多軌錄音和音頻處理軟件,可以將聲音“繪”制出來,本課教師就是利用這一軟件將聲音的振動(dòng)變成看得見的波形。

教師先將敲擊的音叉發(fā)出的聲音錄進(jìn)電腦,學(xué)生可看見聲音的波形,然后教師將聲音的波形放大,學(xué)生可清楚看見音叉發(fā)出聲音的波形,如圖4所示。

圖4 音叉發(fā)生聲音的波形截圖

接著將泡沫劃玻璃的聲音錄進(jìn)電腦,學(xué)生可看見這個(gè)聲音的波形,然后教師將聲音的波形放大,學(xué)生可以清楚地看見這個(gè)聲音的波形,如圖5所示。

圖5 泡沫劃玻璃聲音的波形截圖

最后教師通過截圖的方式把兩種波形放在一起,從而讓學(xué)生很形象地看見噪聲與樂音波形的區(qū)別,如圖6所示。

圖6 兩種聲音的波形對比截圖

通過兩次聲音的錄制、放大、截圖對比,將抽象的看不見的“噪聲”概念變成了看得見的“不規(guī)則變化的波形”,從而幫助學(xué)生建立噪聲的概念,有效突破了教學(xué)難點(diǎn)。

4 利用攝像機(jī)等輔助工具重現(xiàn)實(shí)驗(yàn)情景,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué),直觀教學(xué)在物理教學(xué)過程中占有相當(dāng)重要的地位。傳統(tǒng)的直觀教學(xué)主要是運(yùn)用學(xué)生實(shí)驗(yàn)、演示實(shí)驗(yàn)、教學(xué)模型和教學(xué)掛圖等進(jìn)行的,但這些手段有較大的局限性,如有的實(shí)驗(yàn)可見度小、有的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象瞬息即逝、有的實(shí)驗(yàn)限于條件演示效果很差,使學(xué)生對許多物理知識的理解不能充分建立在直觀感知的基礎(chǔ)上。在教學(xué)中可以通過用錄像播放或者回放一些在課堂中不容易演示成功的實(shí)驗(yàn)或者現(xiàn)象不易觀察的實(shí)驗(yàn),增加學(xué)生的感性認(rèn)識,加強(qiáng)學(xué)生對知識的理解。

運(yùn)用示例四：

(1)上課教師：湖北省荊州市沙市區(qū)岑河中學(xué)教師文久江(湖北名師工作室主持人)。

(2)課題名稱：聲的利用。

(3)獲獎(jiǎng)級別：首批教育部“一師一優(yōu)課 一課一名師”活動(dòng)部級優(yōu)課。

(4)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄柯曇艨梢灾苯觽鬟f信息。

(5)課堂實(shí)錄具體介紹如下。

教師：下面我們來一起探究“聲的利用”的原理,請大家閉上眼睛,僅憑聽覺進(jìn)行感受。請一個(gè)同學(xué)上來幫忙(教師將攝像機(jī)遞給學(xué)生,讓學(xué)生拍攝教師進(jìn)行的活動(dòng),敲擊幾下小鼓、敲擊幾下鈴鐺、教師走到一定位置將課本扔在地上、用手機(jī)播放歌聲)。

教師：請大家睜開眼睛,剛才老師在教室內(nèi)做了一系列動(dòng)作,做了哪些動(dòng)作?有沒有同學(xué)可以告訴我們。

學(xué)生：第一個(gè)是敲擊小鼓、第二個(gè)是敲擊鈴鐺、第三個(gè)是敲擊黑板、第四個(gè)是老師用手機(jī)放歌、第五個(gè)是課本掉在地上了(學(xué)生邊回答,教師邊通過投影顯示剛才的實(shí)景)。

教師：在這之前,老師還做了一件事情,

學(xué)生：錄像記錄。

教師：我們分析剛才聽到的聲音,大家是直接還是間接接受了信息呢?

學(xué)生：直接。

教師：也就是說,聲音可以直接傳遞信息。

(6)信息技術(shù)運(yùn)用點(diǎn)評

本次實(shí)驗(yàn)中,其信息技術(shù)的運(yùn)用也十分簡單,主要運(yùn)用的信息技術(shù)設(shè)備有攝像機(jī)、多媒體電腦、電子白板,運(yùn)用的信息技術(shù)有錄像及播放技術(shù)。

教師在教室內(nèi)做出各種動(dòng)作,通過攝像機(jī)將這些動(dòng)作記錄下來,讓學(xué)生憑聽覺感知教室內(nèi)發(fā)生的事情。

教師將攝像機(jī)通過數(shù)據(jù)線接入到多媒體電腦,導(dǎo)入所記錄的影像資料。

在學(xué)生回答問題的過程中,教師通過多媒體電腦和電子白板把剛才的場景進(jìn)行回放,驗(yàn)證學(xué)生的回答是否正確,從而加深學(xué)生對聲音傳遞信息的理解。

縱觀這4節(jié)部級優(yōu)課,都不是為了信息技術(shù)而使用信息技術(shù),均是在最適當(dāng)?shù)臅r(shí)候,合理地使用信息技術(shù)設(shè)備,將學(xué)科內(nèi)容巧妙地傳遞給學(xué)生,并有效地將學(xué)科特點(diǎn)(物理實(shí)驗(yàn))與信息技術(shù)進(jìn)行了融合。學(xué)科實(shí)驗(yàn)與信息技術(shù)的運(yùn)用是合二為一的,這樣優(yōu)化了課堂結(jié)構(gòu),活躍了課堂氣氛,刺激了學(xué)生的感覺器官參與學(xué)習(xí)過程,更好地吸引著學(xué)生參與到學(xué)習(xí)活動(dòng),有效地幫助學(xué)生突破知識重點(diǎn)和難點(diǎn),從而大大提高了課堂教學(xué)效率,這也符合“活物理”教學(xué)主張?zhí)岢龅摹盎顚W(xué)活用活教”中“活用信息技術(shù)”的教學(xué)思想。