朱庭榮
摘 要:國(guó)辦發(fā)〔2019〕29號(hào)文件要求“創(chuàng)新教學(xué)組織管理”“深化課堂教學(xué)改革”等,倡導(dǎo)積極探索基于情境、問題導(dǎo)向的互動(dòng)式、啟發(fā)式、探究式、體驗(yàn)式等課堂教學(xué)。這樣形式的高中物理課堂教學(xué),需借助信息技術(shù)的力量。因此將信息技術(shù)融入高中物理課堂的教學(xué)方法,在高中物理教學(xué)實(shí)踐中是很有必要的。本文以此為出發(fā)點(diǎn),論述了在新課程標(biāo)準(zhǔn)的改革要求下,信息技術(shù)在高中物理課堂中如何應(yīng)用,并對(duì)現(xiàn)實(shí)教學(xué)提供相關(guān)經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)和借鑒。
關(guān)鍵詞:高中物理;信息技術(shù);應(yīng)用;優(yōu)化
信息技術(shù)在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用豐富且廣泛,包含了許多方面的內(nèi)容。同時(shí),對(duì)于學(xué)校和教師,需要加強(qiáng)自身的學(xué)習(xí)能力和教學(xué)的配套措施,深度開發(fā)各項(xiàng)平臺(tái)和技術(shù),將這些方法融入高中物理教學(xué)以及知識(shí)點(diǎn)當(dāng)中,促使學(xué)生在高中物理教學(xué)中,找到符合自身特點(diǎn)的學(xué)習(xí)方法和興趣所在。
一、信息技術(shù)在高中物理課堂教學(xué)的教學(xué)形式
在當(dāng)今社會(huì),信息技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用,為高中教學(xué)尤其是帶有抽象內(nèi)容的理科科目的教學(xué)提供了新的思路。教師如何在課堂靈活教學(xué),其應(yīng)用概括有以下幾種形式:
(一)交互式微課教學(xué)
交互式微課教學(xué)是信息技術(shù)這種授課形式在構(gòu)建主義體現(xiàn)中的思想,一般授課時(shí)間短,根據(jù)學(xué)生認(rèn)知規(guī)律,主題突出,并以知識(shí)和單元結(jié)構(gòu)為主體的內(nèi)容為主,使得教學(xué)重難點(diǎn)十分突出,隨時(shí)隨地可以學(xué)習(xí)。按照程序、結(jié)構(gòu)化、流程化的教育框架,可以引導(dǎo)學(xué)生在數(shù)字終端上使用高效的交互方式。通過一節(jié)微課一個(gè)主題或者一個(gè)生動(dòng)有趣的科學(xué)故事,這種豐富多樣的形式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
利用希沃白板等形式是當(dāng)今交互形式教學(xué)上課的主要方式。教師在希沃剪輯師錄制微課講解物理規(guī)律時(shí),會(huì)呈現(xiàn)給學(xué)生強(qiáng)烈的視覺沖擊力,把學(xué)生帶入基于問題的物理情境中。微課一般時(shí)間不多于10分鐘,內(nèi)容結(jié)構(gòu)短小但主題突出,學(xué)生可利用間歇時(shí)間和可移動(dòng)媒體能充分學(xué)習(xí)預(yù)習(xí),涵蓋物理實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)演示、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理等所有信息技術(shù)支持的環(huán)節(jié),深化感性認(rèn)識(shí),提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。利用信息技術(shù)手段,用高速攝像機(jī)錄制平拋運(yùn)動(dòng)或自由落體運(yùn)動(dòng)的過程,再慢速播放,也可邊播放邊截圖呈現(xiàn)在白板中,既具體又生動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)教育和學(xué)習(xí)的有機(jī)統(tǒng)一,實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)。
(二)虛擬體驗(yàn)式學(xué)習(xí)
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一個(gè)模擬現(xiàn)實(shí)世界的沉浸體驗(yàn)系統(tǒng)。它結(jié)合了許多最先進(jìn)的技術(shù),比如電腦圖像、立體視覺和語音識(shí)別,可以應(yīng)用于各種網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、移動(dòng)平臺(tái)和智能終端。通過VR等形式相互作用,在很多高中物理實(shí)驗(yàn)室不能實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有著必要的應(yīng)用。在確保安全的前提下,這種虛擬體驗(yàn)技術(shù)可以使學(xué)生感受到真實(shí)的體驗(yàn)感和創(chuàng)造力,多渠道地呈現(xiàn)手段將虛幻的數(shù)字化世界和現(xiàn)實(shí)世界巧妙地結(jié)合起來,為學(xué)生提供創(chuàng)新的空間和獨(dú)特的體驗(yàn)感創(chuàng)造了機(jī)會(huì),同時(shí)還有效地提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的效率。
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以最大限度地節(jié)省場(chǎng)地費(fèi)用等,避免一些實(shí)際實(shí)驗(yàn)帶來的危險(xiǎn),打破時(shí)間和空間的限制。例如,原子核結(jié)構(gòu)模型、聚變和裂變規(guī)律,帶電物體的電場(chǎng)分布、磁體的磁場(chǎng)分布學(xué)習(xí),教師在實(shí)際情況下要把這些內(nèi)容開展得有聲有色十分困難,但動(dòng)畫、虛擬仿真等各種信息技術(shù)的利用,可以使學(xué)生在虛擬的數(shù)字世界中真切地感受到因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)條件限制而無法完成的物理實(shí)驗(yàn)。
(三)翻轉(zhuǎn)智慧課堂教學(xué)
翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)又稱為“翻轉(zhuǎn)教室”或者“智慧教室”課堂教學(xué),其優(yōu)勢(shì)在于將現(xiàn)有的“填鴨式”課堂的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造,讓學(xué)生成為課堂的主人。在學(xué)生自主參與物理規(guī)律或計(jì)算題目練習(xí)和探究的過程中,不斷鍛煉他們的獨(dú)立思考和學(xué)習(xí)能力,并引導(dǎo)大部分學(xué)生在這個(gè)過程中深化總結(jié)自身特點(diǎn),規(guī)劃出自己的學(xué)習(xí)方法和特點(diǎn)。同時(shí)這種教學(xué)方式區(qū)別于傳統(tǒng)課堂完全以教科書為依據(jù)的方法,有利于學(xué)生在這個(gè)過程中對(duì)物理知識(shí)增加見識(shí)和見解,為學(xué)生體會(huì)物理知識(shí)內(nèi)涵和深度打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[1]。
在課堂教學(xué)中,物理規(guī)律的學(xué)習(xí)是十分重要的方面,而傳統(tǒng)課堂的教學(xué)無法考慮到學(xué)生不同的理解和發(fā)展特點(diǎn),很多學(xué)生無法跟上教師的步伐和思維模式,而翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式優(yōu)勢(shì)也顯現(xiàn)出來,這些學(xué)習(xí)資料和物理規(guī)律推導(dǎo)過程可以呈現(xiàn)給學(xué)生反復(fù)觀看,給學(xué)生充分的理解空間。例如:學(xué)習(xí)“波的形成和描述”這部分內(nèi)容,學(xué)生的學(xué)習(xí)過程體驗(yàn)比較抽象,規(guī)律總結(jié)存在一定的混淆性,因此要讓課堂的主體真正掌握主動(dòng)權(quán),在翻轉(zhuǎn)課堂中發(fā)揮信息獲取的優(yōu)勢(shì)。同時(shí),在運(yùn)用翻轉(zhuǎn)課堂時(shí)要考慮時(shí)間關(guān)系的配合,找好知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)真正需要信息查找的轉(zhuǎn)折點(diǎn),提高學(xué)習(xí)效率。
(四)借助公共社交平臺(tái)進(jìn)行總結(jié)
在當(dāng)今社會(huì),學(xué)校教學(xué)也要緊跟時(shí)代潮流,不斷了解和應(yīng)用學(xué)生喜聞樂見的方式進(jìn)行教學(xué)和學(xué)習(xí)。在物理知識(shí)鞏固和總結(jié)的過程中,教師可以引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用公共社交平臺(tái)、微博、博客等,這些平臺(tái)有較好的總結(jié)和規(guī)范知識(shí)的功能,這種區(qū)別于傳統(tǒng)教育的方式,有利于加深學(xué)生學(xué)習(xí)交流。
將微博融入高中物理教學(xué)中的方法可以成為評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)能力的一種形式和標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)還可以為未來信息技術(shù)融入物理教學(xué)提供經(jīng)驗(yàn)。每次學(xué)習(xí)結(jié)束后,都會(huì)對(duì)新學(xué)習(xí)的物理知識(shí)和規(guī)律有深入的理解,包含對(duì)物理知識(shí)內(nèi)容的、信息技術(shù)手段的、使用經(jīng)驗(yàn)的,以及適合自己或自己總結(jié)出的經(jīng)驗(yàn)方法,通過博客的平臺(tái)都可以得到梳理,從而改進(jìn)學(xué)習(xí)效果[2]。
二、信息技術(shù)對(duì)物理規(guī)律教學(xué)的優(yōu)化
(一)信息技術(shù)在高中物理教學(xué)中的具體應(yīng)用措施
根據(jù)高中物理教學(xué)規(guī)律,信息技術(shù)和教育教學(xué)的特點(diǎn),以及上述信息技術(shù)方法,將高中物理規(guī)律化教學(xué)過程分為三個(gè)階段:課前預(yù)習(xí),教學(xué)過程,課后反饋。利用不同階段的方法優(yōu)化信息技術(shù),根據(jù)不同階段學(xué)生的特點(diǎn)選用信息技術(shù)手段促進(jìn)他們的高中物理學(xué)習(xí),以此達(dá)到整體教學(xué)目標(biāo),提升學(xué)科的核心素養(yǎng)。
課前制作的微課,是對(duì)本堂課程的簡(jiǎn)短敘述,目的是讓學(xué)生完成對(duì)知識(shí)的預(yù)習(xí)。在學(xué)生學(xué)習(xí)微課的過程中,把所學(xué)知識(shí)的目標(biāo)、含義,以及對(duì)知識(shí)的疑問和創(chuàng)新性見解記錄下來。引導(dǎo)學(xué)生看完互動(dòng)式微課后,將不懂的部分著重記憶,重點(diǎn)的知識(shí)加深記憶,在課堂上有重點(diǎn)有選擇地進(jìn)行聽講。互動(dòng)式微課是一種大規(guī)模的在線課堂形式,學(xué)??砂磳W(xué)科組分別發(fā)揮學(xué)科組的力量,分批分年級(jí)錄制好高中課程每節(jié)的微課,盡量使每節(jié)微課都能成精品課,或借助優(yōu)秀的教育平臺(tái),形成一個(gè)學(xué)校的資源庫(kù),方便學(xué)校各個(gè)年級(jí)的班級(jí)或物理組的學(xué)生在課前預(yù)習(xí)階段完成知識(shí)的初步了解。這個(gè)過程中利用學(xué)校設(shè)定的智能知識(shí)庫(kù),學(xué)生可以根據(jù)自身的學(xué)習(xí)特點(diǎn)以及興趣,對(duì)相關(guān)的物理知識(shí)及規(guī)律進(jìn)行預(yù)習(xí)和拓展,同時(shí)這種虛擬知識(shí)庫(kù)的方式還可以突破時(shí)間和空間的限制,根據(jù)學(xué)生自身需求進(jìn)行小組線上討論和交流[3]。
在課后反饋中,還可以引導(dǎo)學(xué)生在計(jì)算機(jī)虛擬空間中,將自己認(rèn)為的重難點(diǎn)的知識(shí)記錄下來,包括知識(shí)點(diǎn)本身、解題方法,以及自身的經(jīng)驗(yàn)等,以此節(jié)省傳統(tǒng)教學(xué)中摘抄、打印等總結(jié)方法,既提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率,節(jié)省了時(shí)間,同時(shí)也做到了環(huán)保、綠色學(xué)習(xí)。
(二)信息技術(shù)優(yōu)化高中物理教學(xué)的教學(xué)過程
整個(gè)教學(xué)課堂的過程,主要分為三個(gè)階段,即課前準(zhǔn)備階段、課中教學(xué)階段和課后總結(jié)階段,每個(gè)階段都有適宜的有效手段。
1.課前交互式微課
利用互動(dòng)微課優(yōu)化課前教學(xué)準(zhǔn)備,微課中包含豐富多樣的學(xué)習(xí)知識(shí)和內(nèi)容,在高中物理學(xué)習(xí)階段,大多分為感性認(rèn)知和理性認(rèn)知兩部分,這兩部分也有不同的特點(diǎn)。感性認(rèn)知的課程主要在初中的物理知識(shí)教學(xué)中體現(xiàn),而在高中物理的學(xué)習(xí)中,知識(shí)點(diǎn)大多抽象化,以學(xué)生的理性認(rèn)知為主,因此這種互動(dòng)微課教學(xué)方式的優(yōu)勢(shì)就顯現(xiàn)出來,將知識(shí)可以明確分為教學(xué)重點(diǎn)、教學(xué)難點(diǎn)和素養(yǎng)要點(diǎn)等。在情感上這種互動(dòng)式微課形式能更好地走進(jìn)學(xué)生的內(nèi)心世界,充分利用和挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生快速融入課堂中學(xué)習(xí)知識(shí)。
信息資源的設(shè)計(jì),一方面主要在信息資源,微課知識(shí)反饋形式,學(xué)生是否使用微課程資源及在微課中學(xué)生的相互作用,是有利于加強(qiáng)學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)的能力并改變錯(cuò)誤的學(xué)習(xí)方式。另一方面微課視頻設(shè)計(jì),需要考慮到多重因素,包括教師的教學(xué)風(fēng)格、具體知識(shí)的特點(diǎn),根據(jù)這些教師進(jìn)行相關(guān)的教學(xué)設(shè)計(jì),并將這些信息資源融入其中。這部分不管是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)和教師整體工作來看,都是重要的組成部分,教師優(yōu)秀的教學(xué)設(shè)計(jì)有利于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,進(jìn)而能夠促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)效率的提高[4]。
2.課堂中信息化教學(xué)平臺(tái)
首先,是研究性學(xué)習(xí)、翻轉(zhuǎn)智慧課堂。這個(gè)教學(xué)平臺(tái)的設(shè)定和使用在前文中也提到過。主要的目的和教學(xué)目標(biāo)是明確學(xué)生在課堂中的主體地位,將課堂學(xué)習(xí)真正還給學(xué)生。同時(shí),教師在運(yùn)行和設(shè)計(jì)這些翻轉(zhuǎn)云課堂的過程中,要充分考慮到班級(jí)中不同學(xué)生的發(fā)展特點(diǎn),將課堂設(shè)計(jì)真正融入學(xué)生的學(xué)習(xí),不能因?yàn)榫€上教學(xué)平臺(tái)的應(yīng)用反而降低了學(xué)習(xí)效果。在這些基礎(chǔ)上學(xué)生可以開展“頭腦風(fēng)暴”,進(jìn)行知識(shí)創(chuàng)新,不斷提高自主學(xué)習(xí)的能力。
其次,是物理教學(xué)需要組織結(jié)構(gòu)嚴(yán)密,推理過程細(xì)致,以及強(qiáng)大的邏輯思維和識(shí)別能力。在學(xué)生自主學(xué)習(xí)過程中,要設(shè)定層次難度豐富的問題,逐步安排任務(wù),形成科學(xué)的信息鏈。學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)和階段不同,就需要更為細(xì)致的教學(xué)分工,因此在具體教學(xué)設(shè)計(jì)和制訂的過程中,教師要做好統(tǒng)籌和收集信息的工作,根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)進(jìn)行物理教學(xué)規(guī)劃。學(xué)校要制訂科學(xué)合理的教學(xué)管理系統(tǒng)和增值型評(píng)價(jià)體系,并及時(shí)反饋學(xué)生提出的問題,及時(shí)解決,確保自主學(xué)習(xí)在合理有效的秩序下進(jìn)行。
最后,是虛擬模擬實(shí)驗(yàn),信息技術(shù)的多媒體應(yīng)用。物理規(guī)律教學(xué)要利用信息技術(shù)講授基本知識(shí),如物理虛擬模擬實(shí)驗(yàn),與物理規(guī)律有關(guān)的各種多媒體要素等。
3.虛擬模擬實(shí)驗(yàn)型
物理知識(shí)的學(xué)習(xí)分為不同的類型,根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn),應(yīng)考慮引進(jìn)相關(guān)的虛擬模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)P?。在情境設(shè)置中不斷培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)水平,以及認(rèn)知能力水平和情感價(jià)值的能力。在情境導(dǎo)入過程中,要根據(jù)心理學(xué)原理設(shè)定物理規(guī)律的難度和情境的節(jié)奏,引起學(xué)生注意,但不能偏離物理規(guī)律的素養(yǎng)目標(biāo)。例如,在講解“人造地球衛(wèi)星”時(shí),可以使用希沃白板自帶地球的3D地圖進(jìn)行直接演示和講解[5]。
除上述敘述的之外,信息技術(shù)在物理教學(xué)中還有許多應(yīng)用。例如,投票、作業(yè)的布置、分配和收集的工作。因此,在這些功能之下,面對(duì)物理教學(xué)中相關(guān)需要討論的知識(shí),以及作業(yè)布置問題時(shí),教師可以應(yīng)用并根據(jù)自身情況進(jìn)行借鑒,以節(jié)省時(shí)間提高效率。這種方式也提高學(xué)生在互動(dòng)分享學(xué)習(xí)過程中發(fā)現(xiàn)物理知識(shí),進(jìn)行創(chuàng)新的機(jī)會(huì),幫助教師更輕松展示豐富的物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
4.開展豐富多樣的平臺(tái)
將信息技術(shù)相關(guān)理念在高中物理教學(xué)和學(xué)習(xí)中展現(xiàn),學(xué)習(xí)平臺(tái)是重要的開展方式,平臺(tái)各項(xiàng)服務(wù)是否合理也決定了教學(xué)的質(zhì)量和效果。信息技術(shù)以科學(xué)的方式,提供豐富的資源、靈活的手段,在高中物理教學(xué)中,信息技術(shù)優(yōu)化教學(xué)起著很重要的作用。
以高中物理中安培力理論和實(shí)驗(yàn)探究為例,充分收集各種信息技術(shù)資源,促進(jìn)學(xué)生能夠在課堂中了解到世界各地的物理知識(shí)和資源,拓寬他們的眼界和知識(shí)面,并且利用動(dòng)畫等形式形象地掌握了相關(guān)知識(shí)。除此之外,有些物理規(guī)律過于抽象,學(xué)生在學(xué)習(xí)或理解中也存在困難。而利用多種傳感器做成機(jī)器人進(jìn)行演示模擬等方式,使學(xué)生能夠保持獨(dú)立思考的能力,理解相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)和物理規(guī)律。在討論結(jié)束進(jìn)行課堂發(fā)表過程中,學(xué)生可以對(duì)自己的觀點(diǎn)進(jìn)行豐富,也能不斷提升自身見解,為物理學(xué)的未來和突破,以及人才挖掘提供動(dòng)力。
(三)利用相關(guān)平臺(tái)進(jìn)行課后總結(jié)提高
利用相關(guān)學(xué)習(xí)平臺(tái)建立一生一檔,有利于便利地管理個(gè)人的知識(shí)、想法。在這種平臺(tái)中,教師和學(xué)生是平等的關(guān)系,因此便于學(xué)生在物理課程學(xué)習(xí)后,對(duì)自己學(xué)習(xí)的總結(jié)、知識(shí)的思考進(jìn)行記錄。這種平臺(tái)的記錄形式,還有利于使知識(shí)體系化、完整化,也便于在總結(jié)完成后與他人進(jìn)行分享。因此教師在瀏覽和總結(jié)教學(xué)的過程中,這些學(xué)生的數(shù)據(jù)就有可靠的使用價(jià)值,以便在后續(xù)的教學(xué)中改善教學(xué)方法,給學(xué)生一定的思維和發(fā)展空間,展示自己獨(dú)特的見解。
結(jié)束語
在新形勢(shì)和新課標(biāo)要求下,信息技術(shù)的應(yīng)用帶來了不少學(xué)科的教學(xué)改革。在信息技術(shù)發(fā)展的各項(xiàng)平臺(tái)和方法中,可引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)科學(xué)思維,同時(shí),對(duì)于抽象的物理規(guī)律和實(shí)驗(yàn),可以利用相關(guān)信息平臺(tái)進(jìn)行科學(xué)探究,既提高了教學(xué)質(zhì)量和效率,又培養(yǎng)了學(xué)生物理學(xué)科的核心素養(yǎng)。
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本文系福州市教育信息技術(shù)研究課題“基于機(jī)器人的物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)實(shí)踐研究”(課題編號(hào):FZDJ2020A04)的主要研究成果。