信息技術(shù)環(huán)境創(chuàng)新初中物理教學(xué)方法

郝晨希等

隨著教育信息化的不斷發(fā)展，以多媒體、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等為核心的現(xiàn)代技術(shù)正在以爆炸性的姿態(tài)改變著學(xué)習(xí)方式，傳統(tǒng)的教學(xué)方式受到前所未有的沖擊，因此利用信息技術(shù)創(chuàng)新教學(xué)方法獲得比以前更好的教學(xué)效果，就顯得十分重要和緊迫。目前，在物理教學(xué)中信息技術(shù)以顯著的優(yōu)勢得到了廣泛的應(yīng)用，但離達(dá)到理想的教學(xué)效果還存在一定的距離。

現(xiàn)狀與問題

1.“技術(shù)本體論”的錯誤觀點(diǎn)

許多教師過分依賴信息技術(shù)，使得它在教學(xué)過程中的輔助地位發(fā)生變化。例如，感受力的相互作用，學(xué)生擊掌被教師的多媒體動畫課件代替，雖然利用了多媒體圖文聲像并茂這一特點(diǎn)，但并沒有從教學(xué)實(shí)際出發(fā)，不僅學(xué)生沒有親身感受到力的存在，而且容易分散注意力。

2.忽視信息技術(shù)創(chuàng)設(shè)生活情境

學(xué)習(xí)物理的目的是用物理知識科學(xué)地解釋生活中的現(xiàn)象。信息技術(shù)能夠更好地將物理知識與實(shí)際生活聯(lián)系起來，將物理知識原型形象生動地還原到生活實(shí)例中，但目前多數(shù)教師卻沒有發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢，大部分仍只是利用信息技術(shù)展示書本的內(nèi)容，忽視了信息技術(shù)作為創(chuàng)設(shè)生活情境的工具。

解決方法

1.提供自主探究的環(huán)境

營造自主探究學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)的環(huán)境，利用初中物理教學(xué)平臺讓學(xué)生親自動手實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)設(shè)計(jì)能力、動手實(shí)驗(yàn)的能力及綜合的學(xué)習(xí)能力，學(xué)生組成小組，以小組為單位進(jìn)行觀察、討論、交流、動手操作及評價(jià)。給每個人提供動手操作的機(jī)會，由原來的被動學(xué)習(xí)，轉(zhuǎn)化為主動探究學(xué)習(xí)。

2.提供個性化學(xué)習(xí)資源

初中物理教學(xué)平臺提供與生活息息相關(guān)的學(xué)習(xí)資源，動靜結(jié)合的文本、圖形、動畫、視頻資源為學(xué)生提供圖文聲像并茂的信息情境。同時(shí)，平臺還提供了虛擬的電學(xué)器件，學(xué)生根據(jù)電路的需要選擇器件，調(diào)節(jié)器件屬性，拖動虛擬導(dǎo)線，動手操作鏈接電路圖。平臺提供的三組學(xué)習(xí)任務(wù)，首先是基礎(chǔ)訓(xùn)練，目的是完成基本的實(shí)驗(yàn)練習(xí)，緊接著是不同層次的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，學(xué)生根據(jù)自己的情況選擇性實(shí)驗(yàn)，最后提供挑戰(zhàn)性任務(wù)，擴(kuò)展了課本的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)了個性化學(xué)習(xí)的意義建構(gòu)。

教學(xué)內(nèi)容

電路是電學(xué)中最基本的知識，是本章的重點(diǎn)內(nèi)容之一。本節(jié)課是在了解并探究串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)之后讓學(xué)生學(xué)會識別電路、連接電路、會畫電路圖，并利用串、并聯(lián)特點(diǎn)解決實(shí)際問題。這部分的內(nèi)容既與生活聯(lián)系緊密，又是學(xué)生第一次接觸實(shí)際電路的連接、電路識別、電學(xué)作圖，因此本節(jié)課具有鞏固所學(xué)、拓展延伸的重要作用，是培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用物理知識解決實(shí)際問題的重要一課，為后續(xù)的電學(xué)知識奠定基礎(chǔ)。

教學(xué)對象

八年級的學(xué)生具有一定的動手能力，正處于抽象思維形成階段，已經(jīng)學(xué)習(xí)過了基本的串、并聯(lián)電路，并且對生活中的電路有一定的了解，但對電路的設(shè)計(jì)還有一定的困難，對于內(nèi)部的電路結(jié)構(gòu)并不清楚。本節(jié)課利用實(shí)驗(yàn)結(jié)合軟件模擬電路連接的優(yōu)勢的形式、小組協(xié)作學(xué)習(xí)完成教學(xué)目標(biāo)，更符合八年級學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)。

教學(xué)目標(biāo)

知識與技能目標(biāo)：掌握串、并聯(lián)電路特點(diǎn)，能按照電路圖連接電路，同時(shí)對于給定的電路能畫出電路圖。能夠根據(jù)實(shí)際情況的需要，進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)和連接。

過程與方法目標(biāo)：通過動手實(shí)驗(yàn)、軟件模擬等方法，發(fā)現(xiàn)、提出并解決問題。學(xué)習(xí)識別串、并聯(lián)電路以及設(shè)計(jì)的方法。

情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)：聯(lián)系生活中的串、并聯(lián)電路，體會科學(xué)知識在實(shí)際生活中的應(yīng)用及其價(jià)值。增強(qiáng)與他人合作的意識和能力。增強(qiáng)在日常生活中安全用電的意識。

教學(xué)重、難點(diǎn)

重點(diǎn)：通過動手實(shí)驗(yàn)、軟件模擬等方法，識別用電器的連接形式——串聯(lián)和并聯(lián)，并能夠進(jìn)行簡單的電路設(shè)計(jì)及連接。

難點(diǎn)：設(shè)計(jì)電路及規(guī)范畫出串、并聯(lián)電路圖。

教學(xué)策略

本案例依托東北師范大學(xué)理想信息技術(shù)研究院的初中物理教學(xué)平臺進(jìn)行設(shè)計(jì)，從學(xué)科內(nèi)容上，主要提供針對教材中的疑難知識點(diǎn)理解的虛擬動畫和所有虛擬實(shí)驗(yàn)；從環(huán)境上，主要提供支撐教師對物理知識進(jìn)行快速編輯的圖形、圖表、公式、實(shí)驗(yàn)器材和裝置以及學(xué)生、教師進(jìn)行自由探究的學(xué)科工具。

教學(xué)環(huán)境

多媒體網(wǎng)絡(luò)教室。

教學(xué)過程

1.復(fù)習(xí)舊知

教師提出問題，讓學(xué)生回憶串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)。學(xué)生根據(jù)電腦中的教學(xué)資源作答。

設(shè)計(jì)意圖：傳統(tǒng)的教學(xué)通常采用教師直接講授，學(xué)生很容易在新課未開始就已失去學(xué)習(xí)積極性，在物理教學(xué)平臺環(huán)境下，結(jié)合串、并聯(lián)電路的動畫演示，使學(xué)生不再是機(jī)械地記憶，而是在動態(tài)電路的基礎(chǔ)上，真正理解串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)。

信息技術(shù)整合點(diǎn)：物理教學(xué)平臺提供了豐富多彩、圖文聲像并茂的多媒體教學(xué)資源，能刺激學(xué)生原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)，幫助學(xué)生復(fù)習(xí)鞏固已學(xué)知識。生動形象的串、并聯(lián)電路動畫演示不僅幫助學(xué)生理解串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)，還能夠進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生對這部分知識學(xué)習(xí)的興趣，為之后的教學(xué)打下良好的基礎(chǔ)。

2.新課導(dǎo)入

師：同學(xué)們已經(jīng)了解了什么是串、并聯(lián)電路，也掌握了電路的特點(diǎn)。下面請同學(xué)們看一些圖片和動畫（如圖1）。這些都是我們生活中較為熟悉的場景，其中的用電器都是連接在電路中的。那么這些電路是如何連接的呢？

設(shè)計(jì)意圖：利用圖片和動畫，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)情境，快速喚起學(xué)生的注意，再加上教師巧設(shè)問題，引發(fā)學(xué)生思考。

信息技術(shù)整合點(diǎn)：物理教學(xué)平臺提供了許多圖片和動畫，呈現(xiàn)了生活中熟悉的場景。電路圖及其器件都可以做成相應(yīng)的動畫加以放大，這樣的電路圖可以看得非常清楚，又很方便面對全體學(xué)生講解，所有學(xué)生都能眼見其形、耳聞其聲。

3.新課教學(xué)

第一部分：基礎(chǔ)訓(xùn)練

學(xué)生根據(jù)電路圖連接實(shí)物圖（如上頁圖2），利用實(shí)驗(yàn)器材驗(yàn)證自己的連接是否正確。根據(jù)要求設(shè)計(jì)電路圖及教室電燈控制電路。

設(shè)計(jì)意圖：在剛剛學(xué)習(xí)了串、并聯(lián)電路的基礎(chǔ)上，如果直接讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)際電路的分析和設(shè)計(jì)，學(xué)生會覺得無從入手。先從較為基礎(chǔ)和典型的電路的連接和設(shè)計(jì)練習(xí)，并逐漸向?qū)嶋H電路過渡，為學(xué)生搭建一個臺階，使其能較為順利地達(dá)成最終目標(biāo)。同時(shí)，利用真實(shí)電學(xué)器材和電學(xué)平臺，引導(dǎo)學(xué)生了解平臺的模擬作用，為后續(xù)的平臺使用進(jìn)行滲透。

信息技術(shù)整合點(diǎn)：物理電學(xué)平臺提供的環(huán)境下，學(xué)生能夠手腦并用，調(diào)動多種感官共同參與認(rèn)知活動，在連接電路的時(shí)候，學(xué)生可以選擇利用虛擬器件在平臺上直接連接，然后將完成電路圖鏈接通過平臺屏幕切換放映出來，讓小組成員之間對比，觀察自己鏈接的是否正確，如果有錯誤，也能及時(shí)有效的糾正。

第二部分：分層次挑戰(zhàn)任務(wù)

第一層次任務(wù)：

任務(wù)一：保險(xiǎn)柜電路。機(jī)要室大門是由電動機(jī)控制，鑰匙（電路開關(guān)）分別由兩名工作人員保管，單把鑰匙無法打開，設(shè)計(jì)電路圖。

任務(wù)二：衛(wèi)生間電路。一般家庭的衛(wèi)生間要安裝照明燈和換氣扇，使用時(shí)，有時(shí)需要各自獨(dú)立工作，有時(shí)需要它們同時(shí)工作，設(shè)計(jì)電路。

任務(wù)三：護(hù)士值班電路。如圖3是醫(yī)院病房與護(hù)士值班室的示意圖，病人需要護(hù)理時(shí)，只要按床邊的按鈕開關(guān)就能及時(shí)通知護(hù)士：1號床的病人按下開關(guān)S1，護(hù)士值班室的燈L1亮；2號床的病人按下開關(guān)S2，護(hù)士值班室的燈L2亮。

設(shè)計(jì)意圖：并不是所有生活中的電路都是學(xué)生目前階段能夠解決的，讓學(xué)生由淺入深地進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)。學(xué)生在分析電路時(shí)，也許無法完全正確進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)，如果利用真實(shí)的電路器材，可能引起較多的元件的損壞，有所顧忌的學(xué)生會無法完全放開手腳進(jìn)行嘗試，利用電學(xué)平臺能解決學(xué)生操作的任意性與教學(xué)條件的有效性之間存在的矛盾。

信息技術(shù)整合點(diǎn)：物理電學(xué)平臺提供不計(jì)其數(shù)的虛擬電學(xué)器件，學(xué)生需要任何器件，都可以拿來即用。當(dāng)學(xué)生鏈接出現(xiàn)錯誤時(shí)，點(diǎn)擊取消便可以重新開始，減免了真實(shí)實(shí)驗(yàn)中，拆換實(shí)驗(yàn)器材的環(huán)節(jié)，節(jié)約了寶貴的上課時(shí)間。另外，平臺提供三個趣味性的任務(wù)，可供學(xué)生根據(jù)自身興趣選擇性實(shí)驗(yàn)，既保證了學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)又不會因單調(diào)乏味而失去學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生通過平臺親自動手鏈接，最后得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的同時(shí)又嘗到了成功的甜頭，為接下來第二層任務(wù)打下繼續(xù)探究的基礎(chǔ)。

第二層次任務(wù)：

任務(wù)四：電冰箱內(nèi)有照明燈，控制它的開關(guān)在打開冰箱門時(shí)閉合，使燈發(fā)光；當(dāng)冰箱門關(guān)閉時(shí)，此開關(guān)處于斷開狀態(tài)，燈不發(fā)光，我們把這種開關(guān)叫“門控開關(guān)”。電冰箱背面有一個電動壓縮機(jī)，當(dāng)冰箱內(nèi)溫度升高到一定程度便啟動，而內(nèi)部溫度降到一定程度就會停止工作，因而我們可認(rèn)為壓縮機(jī)是由一個溫控開關(guān)自動控制的。觀察電冰箱的照明燈和壓縮機(jī)的工作情況，看看它們工作時(shí)是相互影響還是相互獨(dú)立的？想一想它們是串聯(lián)還是并聯(lián)？

任務(wù)五：倉庫門衛(wèi)值班電路。某倉庫門衛(wèi)安裝一只電鈴，要求在前門和后門各裝一個開關(guān)，有一只燈泡，一只電鈴，一組蓄電池，兩個開關(guān)（各裝在前門和后門）及導(dǎo)線若干，根據(jù)下列要求設(shè)計(jì)一個電路圖：①前門有人來時(shí)，按下開關(guān)電鈴響而電燈不亮；②后門有人來時(shí)，按下開關(guān)不僅燈亮而且電鈴響。

任務(wù)六：投影儀電路。教室里投影儀的光源是強(qiáng)光燈泡，發(fā)光時(shí)必須用風(fēng)扇給予降溫。為了保證燈泡不被燒壞，要求：帶動風(fēng)扇的電動機(jī)啟動后，燈泡才能發(fā)光；風(fēng)扇不轉(zhuǎn)，燈泡不能發(fā)光。

設(shè)計(jì)意圖：略有難度的電路，會激起學(xué)生的征服欲望，也會使學(xué)生的能力得到提升。以動畫的形式將電路的工作情況簡捷直接地表現(xiàn)出來，幫助學(xué)生帶著輕松的心情進(jìn)行討論和設(shè)計(jì)。

第三層次任務(wù)：

任務(wù)七：樓梯照明電路。如下頁圖4是一個老式的樓梯照明電路，最初，人們要節(jié)電就要這樣去做，這里的兩個開關(guān)是單刀雙擲開關(guān)。那這個電路中的兩個開關(guān)應(yīng)該是怎樣的連接關(guān)系呢？

設(shè)計(jì)意圖：利用動畫展示學(xué)生所領(lǐng)任務(wù)的場景，學(xué)生就可以直接利用平臺嘗試設(shè)計(jì)電路圖、再利用相應(yīng)模擬器材進(jìn)行電路的連接。在此過程中，不必?fù)?dān)心實(shí)驗(yàn)器材的不足、損毀等問題。

信息技術(shù)整合點(diǎn)：學(xué)生可以在物理教學(xué)平臺環(huán)境下繼續(xù)挑戰(zhàn)第二層、第三層任務(wù)，不僅節(jié)約了課堂時(shí)間，而且還加大了練習(xí)容量。教學(xué)平臺的快速反應(yīng)力強(qiáng)的特點(diǎn)加強(qiáng)了練習(xí)的針對性和科學(xué)性，有助于學(xué)生對串、并聯(lián)電路知識的進(jìn)一步強(qiáng)化。

教學(xué)反思

1.初中物理教學(xué)平臺提高了課堂效益

初中物理教學(xué)平臺的運(yùn)用給學(xué)生創(chuàng)造了一個能從自己的感性認(rèn)識出發(fā)，主動進(jìn)行理性的分析和思考的空間，使學(xué)生把自己已有的知識和探索到的新信息進(jìn)行加工，形成具有新高度的認(rèn)知空間。利用信息技術(shù)與物理學(xué)科整合，讓學(xué)生在嘗試連接電路的過程中，體會電路的連接方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，利用電學(xué)平臺還解決了學(xué)生操作的任意性與教學(xué)條件的有效性之間存在的矛盾，有效提高了課堂效率。

2.提供的學(xué)習(xí)資源使抽象的內(nèi)容形象化、生動化

初中物理平臺提供的學(xué)習(xí)資源讓不可見的東西可見，讓抽象的東西形象具體化，將生活中的場景或者學(xué)生不易見到的場景利用平臺展示出來，進(jìn)行動態(tài)演示，使學(xué)生清楚感知電路的工作情況，提高了學(xué)生的觀察能力和分析歸納能力。

點(diǎn) 評

本節(jié)物理課在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、傳授科學(xué)知識體系的同時(shí)，更注重通過引導(dǎo)學(xué)生親身經(jīng)歷科學(xué)探究的過程，激發(fā)對科學(xué)的興趣，形成科學(xué)的態(tài)度、科學(xué)探究的能力及與人合作的意識。

串、并聯(lián)電路的應(yīng)用設(shè)計(jì)與我們的生活息息相關(guān)，充分體現(xiàn)了新課程“從生活走向物理，從物理走向社會”這一發(fā)展的理念。在新課講授前，利用學(xué)生所熟知的一些生活中的場景引入新課。這樣既和課題相符，又能迅速激起學(xué)生的求知欲，有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。接下來設(shè)計(jì)的三層任務(wù)又是源于生活中常見的例子，這些例子隱藏著串、并聯(lián)電路的原理，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，畫出電路圖，動手操作連接，解決實(shí)際生活中電路連接的問題。

本節(jié)課使用的數(shù)字化教學(xué)軟件提供了搭建電路的平臺，不計(jì)其數(shù)的虛擬實(shí)驗(yàn)器材和可供操作的實(shí)驗(yàn)仿真環(huán)境，加大了任務(wù)數(shù)量，提高學(xué)習(xí)效率，學(xué)生可以不受器材數(shù)量的限制，隨意探究不同電路的連接方式，避免了真實(shí)實(shí)驗(yàn)中器材數(shù)量的限制和錯誤連接而導(dǎo)致的材料損耗。同時(shí)，平臺給每個學(xué)生提供了不同層次的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，讓學(xué)生由淺入深地進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)。學(xué)生完成電路連接后還可通過屏幕的切換向其他小組成員展示，教師也可通過屏幕切換，便捷地進(jìn)行全班的展示，省略了對實(shí)物投影儀的使用，提高了本節(jié)課的課堂效益。