李倩

【摘要】“互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)+教育”進入深度融合階段，智慧課堂與物理學(xué)科教學(xué)實踐相結(jié)合的研究越來越多，本文以高中物理概念課教學(xué)與智慧課堂技術(shù)創(chuàng)新融合為例，依托互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息工具，結(jié)合認知心理學(xué)特點，探究傳統(tǒng)教學(xué)模式向智慧教學(xué)模式轉(zhuǎn)變的革新思路，為實現(xiàn)“互聯(lián)網(wǎng) +”背景下的物理智慧課堂常態(tài)化提供實施路徑和教學(xué)模式。

【關(guān)鍵詞】智慧課堂;高中物理;認知心理學(xué)

一、物理智慧課堂實施現(xiàn)狀

物理智慧課是指從信息化視角出發(fā)，強調(diào)在信息技術(shù)的支持下，通過變革教學(xué)方式方法，將技術(shù)融入課堂教學(xué)中，構(gòu)建個性化、智慧化、數(shù)字化的課堂學(xué)習(xí)環(huán)境，從而有效促進智慧能力培養(yǎng)的新型物理課堂。

隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，國內(nèi)外對智慧課堂的研究熱度在逐年升高，而且研究方向呈現(xiàn)出從理論探索層面逐漸向?qū)嵺`與應(yīng)用層面轉(zhuǎn)變和發(fā)展的趨勢。目前，國內(nèi)許多學(xué)校都開展了智慧課堂項目的實驗與研究，智慧課堂與物理學(xué)科教學(xué)實踐相結(jié)合的研究越來越多，在此背景下，筆者積極開展了課題研究，課題項目在廣州開發(fā)區(qū)外國語學(xué)校和廣州西關(guān)培英中學(xué)兩所學(xué)校展開，兩所學(xué)校在2020年已經(jīng)開展了智慧課堂項目的試點工作，規(guī)模涵蓋初一、初二、高一、高二四個年級，36個教學(xué)班，近1600多名師生參與。

為了了解智慧課堂與物理學(xué)科教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)現(xiàn)狀，筆者設(shè)計了教師問卷和學(xué)生問卷。教師問卷設(shè)計主要從教師的基本情況，教師對智慧課堂的熟悉情況，教師使用智慧課堂進行物理教學(xué)的情況，以及教師在進行物理智慧課堂時存在的困惑和待改進問題四個方面入手。問卷對象主要是兩所學(xué)校的物理教師，發(fā)出教師問卷20份，回收20份，以下為部分結(jié)果：

A.單選題：本學(xué)期您進行物理智慧課堂的頻率為？

B.單選題：相較于傳統(tǒng)課堂，您覺得智慧課堂對教學(xué)的幫助程度符合如下哪種情況？

C.多選題：您認為當前物理智慧課堂教學(xué)模式推廣最需要解決的問題是？

數(shù)據(jù)顯示，50%的教師每周每節(jié)課都在進行智慧課堂教學(xué)，25%的教師每周進行3次以上的物理智慧課堂教學(xué);100%的教師認為，物理智慧課堂對教學(xué)有顯著幫助，能提高課堂教學(xué)效率和學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，以上結(jié)果說明，大部分教師對智慧課堂教學(xué)效果的認可度比較高，也愿意在此方面進行探索和嘗試。

在物理智慧課堂教學(xué)推廣亟待解決的問題方面，100%的教師認為需要組織教學(xué)研討，探討使用方法，形成一定的教學(xué)模式;75%的教師認為需要解決設(shè)備的技術(shù)故障問題和強化培訓(xùn)，掌握操作要領(lǐng)和使用技巧;25%的教師認為教師要轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念。以上數(shù)據(jù)說明，兩間學(xué)校的物理教師認為，物理智慧課堂教學(xué)推廣亟待解決的問題之一，是形成一定的教學(xué)模式，這也是接下來物理智慧課堂教學(xué)常態(tài)化的關(guān)鍵所在。

二、基于高中物理概念課的智慧課堂教學(xué)模式探究

（一）結(jié)合現(xiàn)狀得出的結(jié)論

基于以上問題，下面通過高中物理概念課教學(xué)與智慧課堂技術(shù)創(chuàng)新融合為例，依托互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息工具，探究傳統(tǒng)教學(xué)模式向智慧教學(xué)模式轉(zhuǎn)變的革新思路，為實現(xiàn)“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下的物理智慧課堂常態(tài)化提供實施路徑和教學(xué)模式。

物理智慧課堂不是信息技術(shù)與物理課堂教學(xué)的簡單相加，否則不能將信息技術(shù)的優(yōu)勢發(fā)揮出來，失去了意義。好的物理智慧課堂是將智能技術(shù)恰到好處的應(yīng)用到物理課堂教學(xué)的環(huán)節(jié)中去，重構(gòu)課堂結(jié)構(gòu)，重塑師生課堂角色，重組課堂教育生態(tài)，將技術(shù)與教育完美結(jié)合，充分發(fā)揮技術(shù)的優(yōu)勢，從而達到更好的服務(wù)教育，培養(yǎng)更優(yōu)秀的新時代人才。

目前，越來越多的研究者都致力于物理科智慧課堂教學(xué)模式的探索，但是研究成果可復(fù)制性欠佳，推廣度不高，究其根本是因為教學(xué)模式的構(gòu)建過程中缺少教學(xué)理念和教學(xué)理論的支撐，而“教學(xué)思想和理論是教學(xué)模式的靈魂，體現(xiàn)了教學(xué)活動所追求的價值取向”，是整合、統(tǒng)領(lǐng)和重構(gòu)智慧課堂與物理科教學(xué)的核心與關(guān)鍵。

（二）對應(yīng)的理論基礎(chǔ)

認知心理學(xué)認為不同類型的知識，其教學(xué)過程和教學(xué)條件是不同的，學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)條件也是不同的，只有確定知識類型才能確定教學(xué)路徑?；诖?，筆者認為教學(xué)過程的確定路徑如下：①關(guān)注學(xué)習(xí)知識的類型;②根據(jù)認知心理學(xué)知識和教師教學(xué)經(jīng)驗確定學(xué)生學(xué)習(xí)活動;③根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)活動設(shè)計支撐學(xué)習(xí)活動的教師教學(xué)行為;④依據(jù)教師教學(xué)行為安排支撐教學(xué)行為的信息技術(shù)。

下面以高中物理粵教版必修1、必修2課程的概念課為案例課程，構(gòu)建物理智慧課堂教學(xué)模式?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+教育”背景下誕生眾多在線教育平臺和工具，本研究引入廣州視睿電子科技有限公司研發(fā)的新型信息化教學(xué)平臺作為案例平臺開展研究，“希沃易課堂”為該平臺配套的移動應(yīng)用程序（App）（后續(xù)統(tǒng)稱為“希沃易課堂”平臺），教師和學(xué)生均可通過電腦、平板和手機等移動工具進行操作。

物理概念教學(xué)是高中物理教學(xué)中最重要內(nèi)容之一。物理概念，就是對物理現(xiàn)象的概括。它是從個別物理現(xiàn)象、特定的過程和狀態(tài)中抽象出的具有相同本質(zhì)的物理實體。從認知心理學(xué)角度出發(fā)，從學(xué)生前科學(xué)概念的角度看，物理概念可分為三類：一是有前科學(xué)概念，并且前科學(xué)概念是正確的或基本正確的物理概念。二是有前科學(xué)概念，但前科學(xué)概念是完全錯誤的的物理概念。三是完全沒有前科學(xué)概念的物理概念。

（三）匹配的教學(xué)模式

依據(jù)認知心理學(xué)視角對物理概念的分類，針對不同類型的物理概念特點，根據(jù)學(xué)生對物理概念的已有認知情況，在教學(xué)中采取不同的教學(xué)策略和信息技術(shù)支持模式。

1.全流程結(jié)合模式

全流程結(jié)合模式以教學(xué)流程為主線，從課前、課中到課后，融合智慧課堂環(huán)境的支持，構(gòu)建出物理智慧課堂教學(xué)模式。這種教學(xué)模式的主要特點是線上-線下教學(xué)相結(jié)合，在技術(shù)的支持下，以線下教學(xué)為主的課堂教學(xué)向課前、課后延伸，打破了時間和空間的限制，在整個教學(xué)模式中，智慧課堂環(huán)境提供重要的支撐作用，各項技術(shù)功能與物理課堂教學(xué)有機融合，為教學(xué)活動開展提供了寬廣的平臺和全流程的輔助，提升了課堂教學(xué)效果。

全流程結(jié)合教學(xué)模式比較適合學(xué)生具有正確或基本正確的前科學(xué)概念的物理概念教學(xué)。相對而言，在此種情況下，學(xué)生構(gòu)建和形成物理概念的難度相對較低，以培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)理念為指導(dǎo)，此種課型設(shè)計可以學(xué)生“自主學(xué)習(xí)”為主線出發(fā)進行，但教師的引導(dǎo)也是十分必要的，我們可以把教師引導(dǎo)教學(xué)行為轉(zhuǎn)化成信息技術(shù)的輔助模式出現(xiàn)，讓學(xué)生體會“無師自通”的愉悅學(xué)習(xí)體驗，既培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，又提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)自信。

以高中物理粵教版必修1第三章第四節(jié)《摩擦力》為例，本課的內(nèi)容是認識摩擦力，知道滑動摩擦力和靜摩擦力現(xiàn)象，能用滑動摩擦力公式計算滑動摩擦力的大小，目的是建立滑動摩擦力和靜摩擦力的觀念，探究滑動摩擦力的大小與壓力、接觸面的粗糙程度之間的定量關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生嚴謹認真，實事求是的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)探究的核心素養(yǎng)。通過解題深化對公式所反映的物理規(guī)律的認識，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，激發(fā)學(xué)生探究自然的內(nèi)在動力。課標建議本節(jié)安排2個課時完成。

學(xué)情方面，一方面學(xué)生在生活經(jīng)驗中已具備摩擦力的相關(guān)概念和知識，另一方面，學(xué)生在初中已經(jīng)學(xué)過滑動摩擦力與壓力和接觸面粗糙程度的定性關(guān)系。

基于此，本課設(shè)計時通過“希沃易課堂”技術(shù)打造課前在線自學(xué)模式，課前，通過“希沃易課堂”教師空間向?qū)W生平板推送自學(xué)任務(wù)和自學(xué)多媒體資源，讓學(xué)生先行完成比較簡單和熟悉的知識部分的自我學(xué)習(xí)，初步建立滑動摩擦力和靜摩擦力的觀念，通過“希沃易課堂”平臺推送線上檢測題組，學(xué)生檢測完畢后，系統(tǒng)會自動生成統(tǒng)計數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)，教師能了解學(xué)情，梳理疑難點：靜摩擦力的方向判斷，摩擦力大小的計算。

課中設(shè)計以疑難點的突破為主，教師以任務(wù)組形式布置給學(xué)生，組織學(xué)生交流討論，在討論交流過程中，利用“希沃白板”展示動畫場景和思考問題等方式輔助學(xué)生逐層遞進，突破難點，然后通過平臺向?qū)W生發(fā)送習(xí)題檢測學(xué)習(xí)情況和學(xué)習(xí)效果，平臺能實時反饋檢測結(jié)果，教師根據(jù)檢測結(jié)果有針對性地進行講解，達到“修正認知—再認知”摩擦力相關(guān)概念的過程。

課后環(huán)節(jié)，通過平臺布置相作業(yè)和拓展提升資源，并利用平臺做好答疑交流，使摩擦力的概念和計算等問題相關(guān)認知能正確形成并固化下來，適當拓展提升，升華學(xué)習(xí)效果。

2.生成點輔助模式

前科學(xué)概念是完全錯誤的物理概念，或是完全沒有前科學(xué)概念的物理概念，說明物理概念本身相對比較難，此時的物理概念教學(xué)以學(xué)生自學(xué)為主的模式不太合適。因此，我們可以借鑒生成教學(xué)理論來設(shè)計。生成教學(xué)不是機械式的、偶然的、隨意的，教師被學(xué)生牽著鼻子走的教學(xué)。它是指在師生互動過程中，通過教育者對學(xué)生的需要和感興趣的事物的價值判斷，不斷調(diào)整活動，以促進學(xué)生更加有效學(xué)習(xí)的教學(xué)發(fā)展過程，是一個師生共同學(xué)習(xí)，共同建構(gòu)對世界、對他人、對自己的態(tài)度和認識的動態(tài)過程。生成教學(xué)包括“產(chǎn)生—生長—形成—成果”這一過程，抓住教學(xué)生成點是實施生成性教學(xué)的關(guān)鍵。

以此為指導(dǎo)理念，生成點輔助模式中強調(diào)信息技術(shù)在學(xué)生概念形成過程中的“生成點”進行恰到好處的輔助，幫助學(xué)生逐步建立正確的物理概念。

在教學(xué)過程中，教師根據(jù)教學(xué)經(jīng)驗預(yù)設(shè)一些“生成點”，這些“生成點”可以是原本的認知錯誤，也可以是概念認知過程中的階梯，在輔助的過程中，借助信息技術(shù)的強大功能讓無形的抽象化的知識通過技術(shù)的輔助盡量具象化，可視化，降低理解難度，為培養(yǎng)學(xué)生抽象化思維提供輔助和路徑。另外，根據(jù)生成教學(xué)理論，生成教學(xué)具有動態(tài)非線性的特征，在教學(xué)過程中，更強調(diào)動態(tài)生成，與預(yù)設(shè)性教學(xué)不同，它更強調(diào)教師根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)反饋或突發(fā)教學(xué)事件，動態(tài)地調(diào)整教學(xué)活動。因此，信息技術(shù)的輔助，為教師的這種動態(tài)調(diào)整提供了強大的支持。

以高中物理粵教版必修1第四章第六節(jié)《超重和失重》為例，本課兩個重要概念是超重和失重，很多學(xué)生的前科學(xué)概念認為，超重和失重就是物體的重力發(fā)生了改變，在教學(xué)中，教師可以抓住這個錯誤的認識為“生成點”進行教學(xué)設(shè)計，利用“希沃易課堂”平臺向?qū)W生推送人在乘坐電梯時電子秤示數(shù)變化的視頻，讓現(xiàn)象可視化，使新知識和前概念產(chǎn)生沖突，再通過“希沃易課堂”平臺向?qū)W生推送問題，組織學(xué)生思考交流，逐層遞進的進行引導(dǎo)，并在此過程中通過平臺展示思維過程，讓思維形成過程可視化，讓學(xué)生明晰思維路徑和方向，最終達到超重和失重概念的生成，最后，還可以通過平臺向?qū)W生推送檢測題目，及時檢測概念形成效果。

在這個過程中，可以看到，信息技術(shù)與高中物理是有機地結(jié)合在一起，在超重和失重概念形成中進行系統(tǒng)化的輔助，呈現(xiàn)出與以往多媒體教學(xué)不一樣的特點，提升了學(xué)生物理概念形成的效果。

三、基于高中物理概念課的智慧課堂教學(xué)模式的實踐效果

實踐一個學(xué)年后，我們對參與學(xué)生進行了問卷調(diào)查與訪談，調(diào)查對象是高一、高二676名學(xué)生，以下為部分結(jié)果：

A.單選題：你認為物理智慧課堂教學(xué)對你的學(xué)習(xí)是否有幫助？

B.單選題：你對物理智慧課堂這種新穎的教學(xué)方式適應(yīng)程度？

C.多選題：相較于傳統(tǒng)課堂教學(xué)，你認為通過物理智慧課堂（使用平板電腦電腦）學(xué)習(xí)的效果是_______。

數(shù)據(jù)顯示，認為物理智慧課堂教學(xué)對學(xué)習(xí)比較有幫助和非常有幫助的學(xué)生達到85.06%，對物理智慧課堂這種新穎的教學(xué)方式適應(yīng)程度比較適應(yīng)和非常適應(yīng)的達到90.39%，大部分的學(xué)生認為物理智慧課堂對學(xué)習(xí)效果有提升作用，其中，排前三位的是提升學(xué)習(xí)興趣、能調(diào)動學(xué)習(xí)自覺性和主動性、能提高學(xué)習(xí)效率。

另外，筆者也對實驗班的學(xué)習(xí)成績進行了跟蹤記錄，部分數(shù)據(jù)如下：

以上兩個表格，表1是高一某重點班歷次考試成績列表，表2是高一某普通班歷次考試成績列表，表格中的均分占比指的是班均分與級均分的比值，該比值大于1，表示該班平均分高于級平均分，比值越大，表明高出級平均分越多;表格中排序指的是該班平均分在年級的排序情況，值越小，表明均分比和平均分名次越靠前。從數(shù)據(jù)來看，兩個班級無論從均分比，還是平均分排序都呈現(xiàn)正增長趨勢。通過以上兩部分數(shù)據(jù)，能夠很好地說明物理智慧課堂教學(xué)模式的有效性、適用性。

當然，在研究的過程中，我們也發(fā)現(xiàn)一些問題，比如，參與研究實踐調(diào)查的教師和學(xué)生基數(shù)有限;教學(xué)模式的構(gòu)建受限于智慧平臺信息技術(shù)發(fā)展的速度;教師和學(xué)生需要進一步轉(zhuǎn)變觀念適應(yīng)新的教學(xué)模式，才能更好地發(fā)揮教學(xué)模式的優(yōu)勢;與新型教學(xué)模式配套的教學(xué)評價體系也是非常重要的環(huán)節(jié)，是教學(xué)模式常態(tài)化的保障，必須盡快落實，等等，以上問題有待進一步研究解決。

[本文系廣州市黃埔區(qū)區(qū)級課題“物理智慧課堂的實踐研究”（課題編號：2021116）]

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責任編輯? 陳? 洋