翟桂網(wǎng)

摘要：自教育信息化2.0時(shí)代來(lái)臨，穩(wěn)步推進(jìn)教育與信息技術(shù)的融合，革新教育觀念，重構(gòu)教學(xué)體系，改革教學(xué)模式勢(shì)在必行.特別是以AR為代表的技術(shù)，廣泛用于現(xiàn)代教學(xué)中，對(duì)未來(lái)教育具有深刻影響.基于此，文章簡(jiǎn)要探討AR教學(xué)資源在初中物理中的作用，結(jié)合“電功率”課例，對(duì)基于AR教學(xué)資源的初中物理教學(xué)設(shè)計(jì)予以分析，提出教學(xué)應(yīng)用措施，以供相關(guān)教育者參考.

關(guān)鍵詞：AR教學(xué)資源；初中物理；電功率

中圖分類號(hào)：G632文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1008-0333（2024）11-0086-03

教育部頒布的《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》明確建設(shè)教育強(qiáng)國(guó)，推進(jìn)教育信息化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)教育教學(xué)與信息技術(shù)的深度融合.AR技術(shù)利用計(jì)算機(jī)，將顯示畫(huà)面與虛擬畫(huà)面疊加，能夠?qū)崟r(shí)將虛擬信息、真實(shí)場(chǎng)景顯示在屏幕上，具有實(shí)時(shí)交互、突破時(shí)空、豐富認(rèn)知的教學(xué)特性，有效改善傳統(tǒng)教學(xué).因此，初中物理教學(xué)中，應(yīng)當(dāng)與時(shí)俱進(jìn)，合理運(yùn)用AR教學(xué)資源，優(yōu)化教學(xué)場(chǎng)景，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，從而提高教學(xué)質(zhì)量.

1 AR教學(xué)資源在初中物理中的作用

AR教學(xué)資源是指利用AR技術(shù)制作游戲、電子書(shū)、課件等，將實(shí)驗(yàn)、知識(shí)、圖片立體化，增加課堂趣味性與互動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)與動(dòng)手能力，將AR教學(xué)軟件安裝于智能設(shè)備中，即可用于初中物理課堂教學(xué)[1].

1.1 打造虛擬實(shí)驗(yàn)室

AR教學(xué)資源能夠開(kāi)發(fā)虛擬實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)情境逼真，學(xué)習(xí)空間可共享，屬于新型教學(xué)模式，有助于學(xué)生在安全環(huán)境下操作實(shí)驗(yàn).在虛擬實(shí)驗(yàn)室中，儀器、設(shè)備、環(huán)境虛擬，學(xué)生可隨意搭配組裝，相比真實(shí)實(shí)驗(yàn)更為靈活，減少緊張心理，大膽操作[2].

1.2 模擬學(xué)習(xí)情境

初中物理傳統(tǒng)教學(xué)中，存在去情境化，教具選擇單純.AR教學(xué)資源可彌補(bǔ)該缺陷，創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，滿足體驗(yàn)性學(xué)習(xí)要求，具有較強(qiáng)容錯(cuò)性與可操作性，為學(xué)生提供良好教學(xué)平臺(tái).

1.3 打破教育局限

物理教學(xué)使用AR教學(xué)資源，不是取代傳統(tǒng)教學(xué)，而是保持原有教學(xué)優(yōu)勢(shì)，與AR特點(diǎn)相結(jié)合，提高教學(xué)質(zhì)量.通過(guò)“虛擬+現(xiàn)實(shí)”的方式，為教師提供輔助教具，提供具象化情景與模型，增強(qiáng)學(xué)生感知，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解.

2 基于AR教學(xué)資源的初中物理教學(xué)設(shè)計(jì)

2.1 課程分析

根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)要求，“電功率”教學(xué)中需結(jié)合AR優(yōu)勢(shì)，利用AR將電學(xué)材料、儀器形象化、立體化，明確實(shí)物圖、電路圖、實(shí)驗(yàn)原理關(guān)系，提高學(xué)生物理操作水平[3].具體目標(biāo)如下：（1）信息素養(yǎng).學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中，需要處理諸多物理信息，如科研成果、物理學(xué)原理、試驗(yàn)資料等，需掌握搜集、處理信息方法，正確使用物理資料與工具.（2）科學(xué)素養(yǎng).物理作為重要自然科學(xué)，有助于學(xué)生理解基礎(chǔ)科學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)科學(xué)思維能力，如實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、提問(wèn)、推理、觀察等.（3）創(chuàng)新素養(yǎng).物理探究、實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生擁有創(chuàng)新能力與創(chuàng)新意識(shí)，可提出新穎問(wèn)題，制定解決方案等.（4）合作素養(yǎng).初中物理要求學(xué)生采取小組合作方式，共同探究問(wèn)題、互促互進(jìn)，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)精神，順利完成實(shí)驗(yàn)探究?jī)?nèi)容.（5）實(shí)踐素養(yǎng).學(xué)生需要實(shí)驗(yàn)操作，培養(yǎng)其動(dòng)手能力與操作能力，學(xué)會(huì)使用測(cè)量工具與實(shí)驗(yàn)器材.

2.2 教學(xué)原則

2.2.1 交互性

AR交互環(huán)境突破時(shí)空束縛，為解決問(wèn)題式學(xué)習(xí)、寫作式學(xué)習(xí)提供便利.教師利用移動(dòng)設(shè)備，實(shí)施AR資源輔助教學(xué)，在生生、師生互動(dòng)中，添加人機(jī)互動(dòng)，助力學(xué)生理解“電功率”知識(shí).

2.2.2 主體性

“電功率”基于AR教學(xué)資源設(shè)計(jì)，需以教師為主導(dǎo)，學(xué)生為中心，體現(xiàn)學(xué)生主體性，把握學(xué)生、教材、教師變化歸因，明確AR教學(xué)資源、教材輔導(dǎo)、教師引導(dǎo)均是外因.學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性是內(nèi)因，需借助外因調(diào)動(dòng)學(xué)生內(nèi)驅(qū)力.

2.2.3 差異性

“電功率”教學(xué)中，考慮學(xué)生興趣、能力差異，以往班級(jí)授課學(xué)生人數(shù)較多，無(wú)法因材施教.可利用AR教學(xué)，對(duì)學(xué)生間差異進(jìn)行適配，打造有趣、輕松課堂氛圍.

2.3 教學(xué)流程

基于AR教學(xué)資源開(kāi)展“電功率”教學(xué)，需發(fā)揮AR的輔助性、支架式教學(xué)作用，步驟如下：第一，概念框架，結(jié)合“電功率”主題，使用AR教學(xué)資源構(gòu)建符合學(xué)生認(rèn)知的概念框架，奠定學(xué)習(xí)基礎(chǔ)；第二，情境創(chuàng)設(shè)，利用AR技術(shù)引領(lǐng)學(xué)生融入教學(xué)情境，調(diào)動(dòng)學(xué)生興趣；第三，自主探究，采取小組合作方式，下發(fā)“電功率”任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生自主探究，開(kāi)展啟發(fā)引導(dǎo)，介紹或演示概念；第四，協(xié)助學(xué)習(xí)，由教師分布任務(wù)，由各小組根據(jù)AR教學(xué)資源開(kāi)展討論，將任務(wù)結(jié)果展示在課堂上，促進(jìn)生生交流.第五，評(píng)價(jià)效果，采取他評(píng)與自評(píng)結(jié)合方式，由教師最終點(diǎn)評(píng)，提高教學(xué)效果與質(zhì)量.

3 基于AR教學(xué)資源的初中物理教學(xué)實(shí)踐

3.1 加強(qiáng)概念感知

傳統(tǒng)課堂中，學(xué)生不理解“我要學(xué)什么”“我為什么學(xué)”.基于AR教學(xué)資源，開(kāi)展“電功率”教學(xué)時(shí)，引領(lǐng)學(xué)生查看教材目錄，類比學(xué)過(guò)的“內(nèi)能與熱機(jī)”“機(jī)械功與機(jī)械能”，激發(fā)學(xué)生能量認(rèn)知概念，體驗(yàn)舊知識(shí)過(guò)渡至新知識(shí)的成長(zhǎng)過(guò)程.為此，教師可提問(wèn)學(xué)生：“翻開(kāi)教材目錄，你們能告訴我這一冊(cè)教材學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容是什么嗎？請(qǐng)畫(huà)出關(guān)鍵詞.”學(xué)生通過(guò)觀察，認(rèn)為關(guān)鍵詞是“能”，進(jìn)而引進(jìn)新知：“我們學(xué)習(xí)了內(nèi)能、機(jī)械能，之后我們將學(xué)習(xí)電能，根據(jù)觀察的課時(shí)名稱，你能總結(jié)出我們將從哪個(gè)方面進(jìn)行能量研究嗎？”“功率！”“同學(xué)們說(shuō)得對(duì)，做多少功將消耗多少能量，功率可代表能量做功的快慢，即能量消耗快慢”，出示板書(shū).

3.2 創(chuàng)設(shè)生活情境

在“電功率”教學(xué)中，為了構(gòu)建學(xué)生的能量觀念，開(kāi)展區(qū)域性知識(shí)整合，創(chuàng)設(shè)生活情境，保證知識(shí)具備邏輯性.教師可提問(wèn)學(xué)生：“我這里有PZ220-15和PZ220-100這兩個(gè)燈泡，觀察上面的數(shù)字，你能獲得哪些信息呢？”學(xué)生小組討論：“我認(rèn)為是100瓦和15瓦的燈泡，220是電路電壓.”繼而提出猜想：“同學(xué)們說(shuō)得很有道理，那么王大爺想要選擇一個(gè)更亮的燈泡，你們猜猜將在電路中接入這兩個(gè)燈泡，哪個(gè)更亮呢？”以此開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，觀察燈泡亮度、電能表鋁盤轉(zhuǎn)動(dòng)速度，明確電能表鋁盤速度表明電器電能消耗速度，引導(dǎo)學(xué)生定義“機(jī)械功率”與“速度”概念.通過(guò)類比法，獲得“電功率”概念，總結(jié)單位時(shí)間內(nèi)消耗的電能（或做的功）即為電功率.通過(guò)創(chuàng)設(shè)生活情境，發(fā)現(xiàn)物理問(wèn)題，進(jìn)而運(yùn)用物理知識(shí)解決生活問(wèn)題，有效滲透能量轉(zhuǎn)換思想，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)電功率的理解.

3.3 開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究

教師根據(jù)學(xué)生對(duì)“電功率”的認(rèn)知，可開(kāi)展“測(cè)量小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)，利用AR教學(xué)資源，模擬實(shí)驗(yàn)，總結(jié)實(shí)驗(yàn)規(guī)律，引導(dǎo)學(xué)生分組討論、自主探究，發(fā)揮學(xué)生主觀性.教師引入教學(xué)：“我們已經(jīng)知道了電功率，那么怎樣對(duì)其進(jìn)行測(cè)量呢？”設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：

（1）電路怎樣連接才能讓燈泡發(fā)光？

（2）為了測(cè)量小燈泡電流與電壓，怎樣設(shè)計(jì)電路圖？

（3）為保證小燈泡兩端額定電壓，需要多大電源電壓？

（4）怎樣對(duì)小燈泡兩端電壓實(shí)時(shí)調(diào)整？

（5）怎樣判斷額定電壓下小燈泡是否發(fā)光？

學(xué)生帶著問(wèn)題開(kāi)展試驗(yàn)，引入AR教學(xué)資源NOBOOK實(shí)驗(yàn)室，平臺(tái)提供電流表、干電池、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線、電阻、燈泡、電壓表等，學(xué)生可自主擺放器材，對(duì)器件、導(dǎo)線自由連接，調(diào)節(jié)電源電壓，按照不同量程顯示，讀取電壓表、電流表數(shù)據(jù).整體實(shí)驗(yàn)動(dòng)態(tài)生成，操作不當(dāng)時(shí)系統(tǒng)將會(huì)及時(shí)提醒，便于學(xué)生更改.

第一步：繪制電路圖，利用仿真電路圖模板，選擇所需器件添加其中.

第二步：繪制中改變器件方向、閉合開(kāi)關(guān)，驗(yàn)證電路通路，根據(jù)電路圖，將生成虛擬實(shí)驗(yàn)，擺放器件、導(dǎo)線走向均按照電路圖實(shí)施.

第三步：結(jié)合電路圖，布置虛擬試驗(yàn)臺(tái)，開(kāi)關(guān)閉合，觀察小燈泡從暗變亮，查看電流走向、電壓讀數(shù)，見(jiàn)圖1.

第四步：學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，改變小燈泡兩端電壓，分別是“小于額定電壓”“額定電壓”“1.2倍額定電壓”，能夠直接點(diǎn)擊器件觀察電壓數(shù)據(jù)，進(jìn)而讀取電流表數(shù)據(jù)，計(jì)算電功率.

3.4 改進(jìn)教學(xué)評(píng)價(jià)

基于AR教學(xué)資源的“電功率”教學(xué)，教師應(yīng)當(dāng)做好觀察、評(píng)估工作，明確其思考能力、探究能力、動(dòng)手能力、解決問(wèn)題能力等，結(jié)合實(shí)驗(yàn)報(bào)告，評(píng)價(jià)學(xué)生掌握“電功率”知識(shí)程度.制定AR教學(xué)評(píng)價(jià)表，衡量教學(xué)效果，指標(biāo)見(jiàn)表1.

通過(guò)此種方法，實(shí)現(xiàn)學(xué)生、教師綜合能力的不斷提升，提高教學(xué)質(zhì)量，推動(dòng)初中物理教學(xué)發(fā)展.

4 結(jié)束語(yǔ)

初中物理是以實(shí)驗(yàn)操作、學(xué)生探究為主的學(xué)科，卻受限于實(shí)際教學(xué)的儀器、環(huán)境制約，難以實(shí)現(xiàn)學(xué)生合作探究、個(gè)性化學(xué)習(xí)及科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng).因此，初中物理教學(xué)應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，合理應(yīng)用AR教育資源，從加強(qiáng)概念感知、創(chuàng)設(shè)生活情境、開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究、改進(jìn)教學(xué)評(píng)價(jià)這幾方面出發(fā)，實(shí)現(xiàn)“AR+教育”的深度融合，打造教學(xué)新形態(tài)，從“以說(shuō)代做”轉(zhuǎn)變?yōu)椤白灾魈骄俊?，增?qiáng)學(xué)生的自主探究能力.

參考文獻(xiàn)：

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[2] 劉婷.初中物理教學(xué)中大單元教學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)踐研究：以北師大版八年級(jí)下冊(cè)第八單元“壓強(qiáng)和浮力”為例[J].數(shù)理天地（初中版），2023（24）：33-35.

[3] 楊紅興.初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用VR/3D虛擬實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐研究：以中央電化教育館中小學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)應(yīng)用為例[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2023（20）：28-31.

［責(zé)任編輯：李璟］