李捷　戴穎

摘? ?要：在教育信息化2.0背景下，將信息技術(shù)融入到實驗教學中，探索將信息技術(shù)應用于高中物理教學中培育學生科學探究素養(yǎng)?；诖髷?shù)據(jù)精準掌握探究問題、形成猜想和假設；融合技術(shù)優(yōu)化實驗探究方案，獲取和處理信息、基于證據(jù)得出結(jié)論并作出解釋；應用技術(shù)建構(gòu)多元交流平臺，對科學探究過程和結(jié)果進行交流、評估、反思。

關鍵詞：科學探究；信息技術(shù)；高中物理教學

《普通高中物理課程標準》指出，高中物理課程應通過多樣化的教學方式，利用現(xiàn)代信息技術(shù)，引導學生理解物理學的本質(zhì)，整體認識自然界，形成科學思維習慣，增強科學探究能力和解決實際問題的能力[ 1 ]。信息技術(shù)與教學深度融合逐漸成為新課改下現(xiàn)代教育的必然趨勢，基于信息技術(shù)開展物理教學，能更好地引導學生理解物理學本質(zhì)、培育科學思維、增強科學探究素養(yǎng)。教育技術(shù)學被視為教育學中最前衛(wèi)、最活躍、最主動、最實用、最富有生命力的學科[ 2 ]。信息技術(shù)的迅速發(fā)展改變了人們的生活方式，促進了教學方式的變革。新穎的教學模式能更有效調(diào)動學生的學習熱情，激發(fā)學生積極主動地去學習；基于大數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡互聯(lián)、“可視化”技術(shù)等信息技術(shù)的科學探究活動更精準、更形象、更生動、更高效。

“科學探究”主要包括問題、證據(jù)、解釋、交流等要素[ 1 ]?；谛畔⒓夹g(shù)圍繞問題、證據(jù)、解釋、交流四個要素在高中物理教學扎實開展教學實踐活動，提煉出基于信息技術(shù)培育高中學生科學探究素養(yǎng)的策略并應用到教學實踐中，可取得良好的教學效果。

1? 基于數(shù)據(jù)精準掌握探究“問題”

“科學探究”中“問題”要素主要指“提出問題”“猜想與假設”兩個方面，對于培養(yǎng)高中學生科學探究素養(yǎng)而言，基于大數(shù)據(jù)能精準掌握探究問題。精準教學可以作為智慧學習生態(tài)中的高效教學方法，與精熟學習（Mastery Learning， ML）一起，分別在準確程度與掌握程度兩方面支持著智慧教育的發(fā)展[ 3 ]。在大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持下，教師能夠更加及時、準確地掌握學情，能夠更有針對性地制定教與學的策略，開展精準教學。

（1）準確掌握學情，精準設計探究問題。教師在科學探究活動前通過大數(shù)據(jù)能準確掌握學情，精準設計教學情境，啟發(fā)引導學生有效提出問題。在展開探究教學之前，教師可以利用大數(shù)據(jù)分析課程內(nèi)容，采集有效的實驗資料，通過對整個實驗流程的精準控制明確誤差比率，掌握有利于保證實驗結(jié)果準確性的要領等。教師在全面掌握實驗基礎上，精心選擇實驗教學資源、設計精準啟發(fā)性問題，高效導引學生提出探究問題。

（2）跟蹤探究過程，掌握生成性問題。科學探究活動中基于大數(shù)據(jù)有效跟蹤探究過程，啟發(fā)引導學生提出“猜想與假設”，掌握生成性問題。在互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)快速發(fā)展的背景下，數(shù)據(jù)收集、統(tǒng)計、反饋的軟件已非常成熟且使用便捷。課堂教學中應基于數(shù)據(jù)軟件進行及時、精準互動反饋，讓課堂教學有更強的針對性[ 4 ]。教師可以利用信息技術(shù)記錄每個學生的實驗探究情況（如：基于信息技術(shù)平臺統(tǒng)計回答問題的準確度情況、學生科學探究實時問題、學生實驗完成情況、困惑問題），生成精準的數(shù)據(jù)，教師可以實時掌握實驗探究過程中的生成性問題，及時調(diào)整教學安排，及時開展答疑解惑以及個性化指導。

（3）生成過程數(shù)據(jù)，解決發(fā)展性問題?？茖W探究活動結(jié)束后基于生成的過程數(shù)據(jù)，科學安排后續(xù)教學活動，解決學生發(fā)展性問題。在信息技術(shù)的輔助下，教師可以建立每名學生的實驗學習個人文檔，其中詳細地記錄著學生探究活動的表現(xiàn)，如：實踐操作的成功率、與教師的互動次數(shù)、回答問題的準確度，直觀地反映出每次探究活動的具體表現(xiàn)。教師可以利用大數(shù)據(jù)進行科學的分析，發(fā)現(xiàn)他們的進步和不足之處，明確日后探究教學的具體方向，便于展開個性化輔導，促進后續(xù)精準教學的進一步落實，解決教學中的學生發(fā)展性問題。

2? 融合技術(shù)優(yōu)化“證據(jù)”獲取方案

“科學探究”中“證據(jù)”要素主要指“制定計劃與設計實驗”“進行實驗與收集證據(jù)”兩個方面。在教育信息化2.0背景下，教師融合技術(shù)創(chuàng)新探究教學授課模式，優(yōu)化探究教學方案，讓學生真切地參與到“制定計劃與設計實驗”“進行實驗與收集證據(jù)”流程中，培育學生設計探究方案、收集信息、獲取證據(jù)的能力。

（1）融合信息技術(shù)優(yōu)化探究方案。在教育信息化2.0背景下，教師可以從以下三個方面創(chuàng)新教學方式，優(yōu)化科學探究教學方案。第一，應用信息技術(shù)豐富探究教學資源。教師借助網(wǎng)絡搜索、收集、選取圖片、視頻、動畫等多種形式教學資源，既可以更形象、更生動、更高效地開展教學，還可以有效吸引學生的注意力、激發(fā)學生學習興趣，主動參與到科學探究活動中。第二，應用信息技術(shù)優(yōu)化科學探究過程記錄和結(jié)果展示。師生可以利用信息技術(shù)（如影像、數(shù)據(jù)采集器）對實驗過程、現(xiàn)象、結(jié)果進行高效、真實記錄；利用信息技術(shù)（如圖片、視頻、動畫、軟件等）對探究過程、實驗現(xiàn)象、探究結(jié)果等進行高效、真實展示，既形象直觀又真實有趣，也方便師生交流探討。第三，應用信息技術(shù)提升科學探究分析的精準性。師生可以利用信息技術(shù)（如傳感器、數(shù)據(jù)處理軟件、仿真平臺）對實驗現(xiàn)象、結(jié)果進行精準分析，讓科學探究活動更加貼近真實生活，引導將所學內(nèi)容應用到生活實踐中，培養(yǎng)學生科學探究精神。

（2）融合信息技術(shù)豐富探究過程?？茖W探究過程中證據(jù)的獲取可以采取觀察、調(diào)查、實驗等方式。在教育信息化2.0背景下，教師基于信息技術(shù)優(yōu)化實驗教學方案可使觀察更清楚、調(diào)查更準確、實驗更高效。第一，基于信息技術(shù)（如視頻直播、微課、高清圖片等）可使科學觀察更清楚、更高效。魯科版高一必修第一冊“重力與重心”中“重心與穩(wěn)定”的探究中，教師可以課前制作微課，課堂引導學生觀察：改變（提高、降低）物體重心、改變（增大、減?。┙佑|面積等情況下物體的穩(wěn)定性，讓學生在觀察中領會“重心與穩(wěn)定”的關系，即清楚又高效。第二，基于信息技術(shù)（如問卷星、微信、QQ等）可使科學調(diào)查更準確、更高效，可以有效彌補傳統(tǒng)的科學調(diào)查的不足。第三，基于信息技術(shù)可使科學實驗更精準，比如傳感器結(jié)合數(shù)據(jù)處理軟件，可以引導學生開展更精確的科學實驗，培育學生科學探索精神。

（3）融合信息技術(shù)提升證據(jù)效度?？茖W探究過程中極其重要的一個環(huán)節(jié)就是收集證據(jù)（數(shù)據(jù)），而基于信息技術(shù)可提升證據(jù)效度，使證據(jù)（數(shù)據(jù)）收集更精準、更可視化、更低成本。利用傳感器可以收集到更精準的數(shù)據(jù)，利用Tracker等軟件可以使現(xiàn)象更可視化，仿真模擬技術(shù)的使用成本更低且能使學生深入理解難完成、難實現(xiàn)的實驗現(xiàn)象。利用信息技術(shù)可幫助學生更準確地了解物理現(xiàn)象、理解物理學本質(zhì)、提升科學思維。以山科版高一必修第二冊“運動的合成與分解”為例，教師可用Tracker軟件追蹤紅蠟塊的運動。在長為80～100 cm、一端封閉的管中注滿清水，水中放一個由紅蠟做成的小圓柱體，將管口用膠塞塞緊。而后把它緊貼黑板豎直放置，蠟塊會沿著玻璃管勻速上升，做直線運動。然后將玻璃管倒置，在蠟塊上升的同時將玻璃管水平向右勻速移動，觀察到它是向斜右上方移動的，經(jīng)過相同的時間回到管底。紅蠟塊實際發(fā)生的運動是這兩個運動合成的結(jié)果，教師用Tracker軟件追蹤紅蠟塊的運動，并建立坐標分別分析水平方向的運用和豎直方向的運動特點，將定性實驗進階到定量研究，引導學生總結(jié)出什么是分運動，什么是合運動。

3? 應用技術(shù)提升“解釋”“交流”效益

“科學探究”中“解釋”要素主要指“分析與論證”“評估”兩個方面，“科學探究”中“交流”要素主要指“交流與合作”。在信息技術(shù)的支持下可使得物理實驗更加直觀、科學、嚴謹，幫助學生在多元化的實踐中獲得準確的結(jié)論，使用不同方法和手段分析、處理信息，描述并解釋探究結(jié)果；培育學生具有交流的意愿與能力，能準確表述、評估和反思探究過程與結(jié)果，全面培育學生科學探究素養(yǎng)。

（1）應用信息技術(shù)豐富“解釋”“交流”的手段?！镀胀ǜ咧形锢碚n程標準》指出，要培育學生能使用不同方法和手段分析、處理信息，描述并解釋探究結(jié)果和變化趨勢。應用信息技術(shù)能極大豐富“分析與論證”的手段，能用表格、圖形、圖像呈現(xiàn)信息；能用表格、數(shù)學公式高效分析信息；能用動畫、軟件有效模擬物理情境。在教育信息技術(shù)沒有得到普及之前，師生實驗教學交流時多是利用語言的轉(zhuǎn)述，缺乏一定的直觀性，很難準確表達，也很難讓師生保持注意力的集中，導致實驗教學質(zhì)量得不到保障。利用信息技術(shù)，可以將無法操作、演示的內(nèi)容、語言不易表達的內(nèi)容以圖畫、視頻、動畫模擬、仿真實驗的形式呈現(xiàn)，增強學生對實驗過程、現(xiàn)象、結(jié)果的了解，提升交流準確性，為物理綜合素養(yǎng)的提升打下扎實基礎。

（2）利用信息技術(shù)增強“解釋”“交流”的意愿。在高中物理實驗教學中，將信息化技術(shù)與課堂教學活動有效融合在一起，不僅符合現(xiàn)代教育的發(fā)展趨勢，起到優(yōu)化課堂結(jié)構(gòu)的作用，還能拉近師生間的距離，實現(xiàn)師生隨時隨地雙向交流。提供除了語言以外的多種交流方式，讓教師和學生、學生與學生之間有了更多的交流機會和平臺。

（3）基于信息技術(shù)拓展“解釋”“交流”的時空。教師利用信息技術(shù)可以進行有效的課前指導交流，幫助學生自主學習，讓每個學生在實驗前做好個性化準備；利用信息技術(shù)進行模擬、仿真能鍛煉學生的邏輯思維；利用信息技術(shù)制作規(guī)范操作視頻，可以科學規(guī)范指導學生實驗操作；利用信息技術(shù)可以布置個性化課后作業(yè)，促進學生對課程內(nèi)容形成深層次的理解，實施精準教學；對于物理基礎相對薄弱的學生，通過融合虛擬仿真技術(shù)能幫助他們加深對實驗知識的記憶，鍛煉思維的深刻性，實現(xiàn)高效率的教學目標。

另外，基于信息技術(shù)培育高中學生科學探究素養(yǎng)要強化“學習中心”地位?？梢詮囊韵聨讉€方面著手：第一，注重學生的參與性，通過具體的操作使得學生生成一定的科學思維，學會用辯證的角度思考問題，勇于提出不同的觀點或想法，秉持著質(zhì)疑精神解決實際問題；第二，注重科學探究的整體設計，不局限于教材中提供的信息，讓學生參與到科學探究的完整流程中，在充分體驗的影響下對物理產(chǎn)生研究興趣，培養(yǎng)他們的科學探究素養(yǎng)；第三，提高信息技術(shù)與科學探究教學融合的重視程度，在信息技術(shù)的輔助下開展科學探究活動，培育學生探究素養(yǎng)。第四，需要強化教師提高教師信息技術(shù)應用的自覺性和主動性。學校應組織教師對教育信息化2.0背景下的物理科學探究教學進行深入研討，不僅要讓教師意識到信息技術(shù)對探究教學的重要性，還要讓教師在日常教學中以積極的態(tài)度將信息技術(shù)應用到到探究教學實踐中，基于信息技術(shù)開發(fā)探究教學資源，利用信息技術(shù)合理安排探究教學流程。這對教師自身的專業(yè)素養(yǎng)也提出較高的要求，教師應秉持“終身學習”的理念，在不斷的研究中為學生呈現(xiàn)高質(zhì)量的探究教學。

參考文獻：

［1］ 中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（2017年版2020 年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020（5）：3，5.

［2］ 李芒，張華陽.論教育技術(shù)的三大天鍵矛盾[J].中國電化教育，2022（9）：1-15.

［3］ 祝智庭，彭紅超.信息技術(shù)支持的高效知識教學：激發(fā)精準教學的活力[J].中國電化教育，2016（1）：18-25.

［4］ 李永程.以學生為中心：大數(shù)據(jù)背景下智慧教學的思考與實踐[J].福建基礎教育研究，2019（7）：22-23.