基于信息技術(shù)的物理教學(xué)的四種新模式

楊興彬　湯蘭英

【摘 要】信息技術(shù)迅猛發(fā)展催生了教育方式的重大變革，了解和掌握現(xiàn)代技術(shù)條件下的物理教學(xué)模式是中學(xué)教師的重要課題，本文就幾種重要的教學(xué)模式作了簡(jiǎn)要整理和介紹。

【關(guān)鍵詞】信息技術(shù) 物理教學(xué) 課堂模式 整合

【中圖分類(lèi)號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2016）01B-0080-02

早在2012年，我國(guó)《基礎(chǔ)教育課程改革綱要（試行）》就指出，在課程教學(xué)過(guò)程中“要大力推進(jìn)信息技術(shù)的普遍應(yīng)用，促進(jìn)信息技術(shù)與學(xué)科課程的整合”，同時(shí)提出：“要充分發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，為學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展提供豐富多彩的教育和有力的學(xué)習(xí)工具?！?幾年來(lái)，隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，以及課程改革的不斷深入，我國(guó)基礎(chǔ)教育方式的變革也受到信息技術(shù)的深刻影響，其中物理課程作為占據(jù)重要地位的科學(xué)課程之一，信息技術(shù)的融入必給其帶來(lái)巨大的生機(jī)和活力。本文擬就物理教學(xué)與信息技術(shù)整合中出現(xiàn)的幾種典型教學(xué)模式作簡(jiǎn)要整理和介紹。

一、物理微課模式

微課是以建構(gòu)主義方法為基礎(chǔ)生成的，依靠在線學(xué)習(xí)或移動(dòng)學(xué)習(xí)為手段，以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為目的的微型網(wǎng)絡(luò)教學(xué)視頻。物理微課通常把物理學(xué)科知識(shí)與方法進(jìn)行切片處理，講解一個(gè)物理知識(shí)點(diǎn)或方法，可以是一個(gè)概念、規(guī)律、習(xí)題、疑問(wèn)、實(shí)驗(yàn)等，也可以是生活中的某一物理現(xiàn)象或物理歷史故事，還可以是某一專(zhuān)門(mén)解題方法等。

（一）微課的一般特點(diǎn)

1.教學(xué)時(shí)間較短。微課時(shí)長(zhǎng)一般為5-8分鐘，不宜超過(guò)10分鐘。因此相較傳統(tǒng)課例來(lái)說(shuō)，可以稱(chēng)之為“課例片段”。鑒于中學(xué)物理有其較為完整、嚴(yán)密的邏輯體系，因此，這些片段也不應(yīng)是零散的知識(shí)點(diǎn)，而應(yīng)基于課程標(biāo)準(zhǔn)和內(nèi)在體系，把握好每個(gè)片斷的聯(lián)系點(diǎn)，形成有機(jī)聯(lián)系的“微課群”。

2.教學(xué)內(nèi)容專(zhuān)一。微課問(wèn)題就簡(jiǎn)潔、明確，主題突出。突出解決課堂中的某個(gè)知識(shí)點(diǎn)（重點(diǎn)難點(diǎn)）或某個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，或者某個(gè)類(lèi)型（模型）習(xí)題分析，也可以是介紹某一物理方法或物理史實(shí)等。

3.資源容量較小。微課視頻格式大多是支持網(wǎng)絡(luò)在線傳播的流媒體格式（如Wmv，flv，RV等），可在線觀摩，也可將其下載至終端設(shè)備（手機(jī)、筆記本、MP4等）實(shí)現(xiàn)移動(dòng)學(xué)習(xí)，因此視頻及其配套資源所占容量比較小，一般在幾兆到十幾兆左右，便于攜帶。

4.資源構(gòu)成情景化。麻雀雖小，五臟俱全。微課一般以教學(xué)視頻片斷作為主線，統(tǒng)領(lǐng)一系列與教學(xué)相關(guān)的資源，形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)主題教學(xué)環(huán)境。既可為學(xué)生提供學(xué)習(xí)的輔助資料，也可以成為教師交流平臺(tái)的教學(xué)資源。

（二）物理微課的意義

微課雖“微”，但意義卻大。物理課作為一門(mén)難度大、邏輯性強(qiáng)、應(yīng)用廣泛的學(xué)科，實(shí)施物理教學(xué)的“微”學(xué)習(xí)。首先，可以促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)習(xí)方式的變革：傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式是學(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)，下課后自行解決學(xué)習(xí)中的重點(diǎn)難點(diǎn)問(wèn)題，學(xué)困生往往遇到困難卻無(wú)法有效解決，導(dǎo)致學(xué)習(xí)興趣下降。但如果將物理知識(shí)的難點(diǎn)、熱點(diǎn)、考點(diǎn)、生僻點(diǎn)等以網(wǎng)絡(luò)微課的形式呈現(xiàn)出來(lái)，學(xué)生可以據(jù)此在課前自學(xué)、課后復(fù)習(xí)、考前自修，靈活地處理，大大地提高了學(xué)習(xí)的自由度。其次，微課還有助于提高物理教學(xué)的可視性效果：由于物理知識(shí)的抽象性強(qiáng)，學(xué)生學(xué)習(xí)中又缺少實(shí)驗(yàn)的直觀觀察，自然學(xué)習(xí)困難較多。但微課可以較好地解決這些問(wèn)題，例如游標(biāo)卡尺、多用電表、光電效應(yīng)現(xiàn)象等，用微視頻的形式，使學(xué)生直觀而形象地學(xué)習(xí)，大大降低了學(xué)習(xí)難度，提高了學(xué)習(xí)效率。另外，微課形式也有利于物理學(xué)科教研活動(dòng)，便于開(kāi)展教學(xué)觀摩研究：傳統(tǒng)的學(xué)科教研方式存在各種缺陷——如教師集體備課往往有名無(wú)實(shí)，流于空泛，教師的個(gè)性難以體現(xiàn)，但通過(guò)微課這種真實(shí)的、具體的、典型案例化的教學(xué)情景，可實(shí)現(xiàn)教師之間教學(xué)觀念的交流、教學(xué)技能的模仿和遷移、教學(xué)風(fēng)格的形成和提升，從而較快提高教師的教學(xué)業(yè)務(wù)水平，同時(shí)促進(jìn)基礎(chǔ)教育學(xué)校教師的專(zhuān)業(yè)化成長(zhǎng)。

二、計(jì)算機(jī)“仿真”技術(shù)實(shí)驗(yàn)室

目前，由于新課程理念的深入，教師和學(xué)生都很重視知識(shí)的習(xí)得過(guò)程，對(duì)概念、規(guī)律的探究性研究往往需要大量直觀生動(dòng)的實(shí)驗(yàn)做保證，可由于種種原因，我國(guó)大部分學(xué)校還不具備完善的實(shí)驗(yàn)條件，客觀上直接制約著教師的教學(xué)方式和學(xué)生的學(xué)習(xí)方式的變革，而計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)卻較好地解決了這個(gè)困難。借助于計(jì)算機(jī)開(kāi)發(fā)的軟件平臺(tái)對(duì)物理實(shí)驗(yàn)情景進(jìn)行仿真，則可以對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的模型進(jìn)行數(shù)字化搭建，在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出學(xué)生的物理探究性實(shí)驗(yàn)，從而較好地進(jìn)行了許多中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室所不具備條件的實(shí)驗(yàn)的仿真研究，有效貫徹新課標(biāo)理念，大大激發(fā)了學(xué)生對(duì)物理未知世界探索的興趣。

縱觀全球，美國(guó)等教育發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)仿真實(shí)驗(yàn)的研究，早在20世紀(jì)80年代就已經(jīng)開(kāi)始。以計(jì)算機(jī)為工具，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，模擬一些復(fù)雜物理過(guò)程的運(yùn)動(dòng)變化，并對(duì)其加以控制，開(kāi)發(fā)出數(shù)字化的教學(xué)平臺(tái)。學(xué)校教學(xué)中，只要能充分利用這些資源平臺(tái)，就能開(kāi)發(fā)出許多實(shí)驗(yàn)室所無(wú)法完成的探究性實(shí)驗(yàn)。目前各國(guó)教育界已經(jīng)開(kāi)發(fā)出許多比較成熟的軟件平臺(tái)，其中常用的有金科華、Open GL、Working Model等。

（一）探究性仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)常包括的幾種模式

1.圖象比較型實(shí)驗(yàn)。借助計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)強(qiáng)大的測(cè)量能力，獲得各類(lèi)物理參數(shù)變化的圖象，指導(dǎo)學(xué)生通過(guò)對(duì)圖象的比較，認(rèn)識(shí)和分析物理現(xiàn)象，得到物理規(guī)律。

2.變量分析型實(shí)驗(yàn)。改變?cè)緟?shù)，指導(dǎo)學(xué)生基于控制變量法等基本方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探索，總結(jié)物理規(guī)律。

3.自主設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)。學(xué)生自主在計(jì)算機(jī)平臺(tái)上對(duì)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)裝置和方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的仿真探索。

（二）計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的實(shí)踐優(yōu)勢(shì)

1.彌補(bǔ)了硬件設(shè)施資源的不足，創(chuàng)新了實(shí)驗(yàn)儀器的管理方式，同時(shí)節(jié)約了大量的資金。

2.自主在線學(xué)習(xí)，節(jié)省了時(shí)間和空間，改革了教師的教學(xué)手段和學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，營(yíng)造了多樣化的教學(xué)模式。

3.加深了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解、實(shí)驗(yàn)過(guò)程的操作感受以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的運(yùn)用。

當(dāng)然，作為一種虛擬環(huán)境下的仿真實(shí)驗(yàn)，畢竟不是真實(shí)的實(shí)驗(yàn)，只能作為實(shí)驗(yàn)探究的一種補(bǔ)充方式和輔助手段，在教學(xué)中應(yīng)盡可能在條件允許的情況下結(jié)合實(shí)際實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行。

三、“交互式”電子白板教學(xué)模式

近年來(lái)，基于交互式電子白板的教學(xué)應(yīng)用模式研究已經(jīng)成為當(dāng)前教育技術(shù)領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究之一。交互式電子白板的引進(jìn)，開(kāi)創(chuàng)了新的教學(xué)結(jié)構(gòu)，打造了新的課堂教學(xué)形式，從實(shí)際意義上實(shí)現(xiàn)了利用現(xiàn)代信息技術(shù)媒體創(chuàng)新的多媒體教學(xué)模式——交互式課堂。由教師的單向“灌輸”轉(zhuǎn)為師生雙向的“對(duì)話”和“互動(dòng)”，使師生在“對(duì)話”和“互動(dòng)”中形成學(xué)習(xí)共同體，有效地促進(jìn)了學(xué)生參與課堂的積極性，提高了師生交互水平。概括進(jìn)來(lái)，交互式電子白板教學(xué)模式有三大基本類(lèi)型。

（一）教學(xué)資源模式

這種模式中電子白板的作用是為老師提供并呈現(xiàn)教學(xué)資源（相關(guān)圖片、影片或網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容的媒體資源），輔助教師教學(xué)，以完成擴(kuò)展或豐富學(xué)生經(jīng)驗(yàn)為目的。比如在《機(jī)械能守恒》一節(jié)，教師課前以過(guò)山車(chē)、蹦極表演、滑雪比賽、撐桿跳高等為素材，制成相關(guān)圖片、視頻影片，給學(xué)生提供了豐富的生活體驗(yàn)和感性認(rèn)識(shí)，從而為課堂教學(xué)奠定了基礎(chǔ)。

（二）情境創(chuàng)設(shè)模式

在《超重和失重》一課中，展示楊利偉飄浮在空中、航天員王亞平太空授課中的水球?qū)嶒?yàn)以及聶海勝空中打坐過(guò)程的微視頻，演示電梯中的臺(tái)秤所受杯子壓力的變化情景，引發(fā)學(xué)生思考探求超重和失重現(xiàn)象的運(yùn)動(dòng)學(xué)原因。這種模式中電子白板已不僅是支持或填補(bǔ)教學(xué)活動(dòng)不足的道具，而且成為積極刺激和啟動(dòng)學(xué)生操作活動(dòng)的信息軟件和智能應(yīng)用設(shè)備，讓學(xué)生在教師引領(lǐng)下利用電子白板創(chuàng)設(shè)的情境積極嘗試、思考，理解與獲得知識(shí)。

（三）交互整合模式

該模式中，設(shè)計(jì)者把網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與電子白板經(jīng)過(guò)整合構(gòu)成了一個(gè)學(xué)習(xí)系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要以網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器作為平臺(tái)，整合了各種超媒體、文件傳輸、同步與異步的交互以及系統(tǒng)記錄過(guò)程等功能。學(xué)生在實(shí)體教室里熟練地與老師和他人交互討論，自我進(jìn)行學(xué)習(xí)調(diào)節(jié)，讓教師能照顧到學(xué)生的個(gè)人進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教學(xué)與學(xué)習(xí)。

四、顛覆傳統(tǒng)的“翻轉(zhuǎn)課堂”模式

“翻轉(zhuǎn)課堂”是近來(lái)風(fēng)靡全球的教學(xué)模式，源自于孟加拉裔美國(guó)人薩爾曼·可汗。這種新型教學(xué)模式特點(diǎn)是“晚上看電視，白天做作業(yè)”，與傳統(tǒng)課堂中的“白天上課，晚上做作業(yè)”恰好相反，因此稱(chēng)為“翻轉(zhuǎn)課堂”，是學(xué)生學(xué)習(xí)方式改變倒逼教師教學(xué)模式改變的典例。

翻轉(zhuǎn)課堂素材包，一般包括一個(gè)微視頻（大約10分鐘）和一份導(dǎo)學(xué)案（任務(wù)單），學(xué)生看完視頻，自測(cè)，老師通過(guò)后臺(tái)數(shù)據(jù)分析，統(tǒng)計(jì)視頻中哪個(gè)部分是學(xué)生回看最多、停滯時(shí)間最長(zhǎng)的，哪些知識(shí)點(diǎn)是易錯(cuò)易混的。經(jīng)過(guò)這樣的統(tǒng)計(jì)過(guò)程，教師就可在課堂上有針對(duì)性地解決重點(diǎn)、難點(diǎn)和學(xué)生的混淆點(diǎn)。當(dāng)然，不能把翻轉(zhuǎn)課堂理解為簡(jiǎn)單的在線視頻，這樣它的作用就必然非常有限，它除了教學(xué)視頻外，還要設(shè)計(jì)有以“問(wèn)題”帶動(dòng)的師生互動(dòng)釋疑和達(dá)標(biāo)過(guò)關(guān)等環(huán)節(jié)。

下面僅以中學(xué)物理教學(xué)談翻轉(zhuǎn)課堂模式的基本教學(xué)設(shè)計(jì)。

（一）課前三環(huán)節(jié)：目標(biāo)導(dǎo)學(xué)、微課助學(xué)、任務(wù)測(cè)學(xué)

新課程前的準(zhǔn)備：教師根據(jù)課程目標(biāo)和教材內(nèi)容，確定導(dǎo)學(xué)任務(wù)及目標(biāo)，為學(xué)生編制導(dǎo)學(xué)案（任務(wù)單）和錄制微視頻，并存儲(chǔ)在云盤(pán)或微課平臺(tái)上，學(xué)生須預(yù)習(xí)課本內(nèi)容，自主學(xué)習(xí)，完成學(xué)案測(cè)試，然后觀看微視頻，誘發(fā)認(rèn)知沖突，提出深層問(wèn)題。在視頻中不宜講預(yù)習(xí)能看懂的內(nèi)容，只針對(duì)性講解重、難點(diǎn)知識(shí)。

上課之前如果能夠有平臺(tái)，那么就在后臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，收集自測(cè)練習(xí)中以及微課視頻中停留時(shí)間長(zhǎng)的時(shí)間點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)；如果沒(méi)有平臺(tái)，將學(xué)生分組（6人），上課前，小組長(zhǎng)將組內(nèi)問(wèn)題以紙條方式反饋給老師。

（二）課堂五步：展示所學(xué)、多元互學(xué)、點(diǎn)撥悟?qū)W、達(dá)標(biāo)固學(xué)、拓展擴(kuò)學(xué)

1.解決課前問(wèn)題，學(xué)生上臺(tái)投影講解，展示所學(xué)的基本成果。

2.學(xué)生組內(nèi)合作、討論，老師點(diǎn)評(píng)或不斷提問(wèn)，提升問(wèn)題或變換問(wèn)題，讓學(xué)生思考解答。

3.總結(jié)反思階段：學(xué)生自己獨(dú)立活動(dòng)，總結(jié)解題思路及處理問(wèn)題的方法，有問(wèn)題老師只需針對(duì)點(diǎn)撥。

4.對(duì)重點(diǎn)和難點(diǎn)分層次進(jìn)階練習(xí)訓(xùn)練，鞏固討論成果。

5.最后，開(kāi)展實(shí)踐活動(dòng)，理論聯(lián)系實(shí)際，手腦并用，拓展認(rèn)識(shí)，提升能力。

總之，翻轉(zhuǎn)課堂的本質(zhì)是變“課堂學(xué)”為“課前學(xué)”，即將原來(lái)課堂上老師的講授知識(shí)通過(guò)創(chuàng)建教學(xué)微視頻“翻轉(zhuǎn)”為學(xué)生課前的自主學(xué)習(xí)和師生的課堂互動(dòng)探究，在翻轉(zhuǎn)后的課堂上進(jìn)行問(wèn)題解決。翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代信息技術(shù)背景下的教學(xué)方式的創(chuàng)新，為學(xué)習(xí)者打造了一個(gè)真正滿足學(xué)習(xí)需求的平臺(tái)，也為教育者探索新的課堂模式提供了新的途徑和思考。實(shí)踐證明，這種教學(xué)方式，真正契合課改理念，遵循教育規(guī)律，貼近教改實(shí)踐，必將展現(xiàn)出蓬勃發(fā)展之勢(shì)。

【參考文獻(xiàn)】

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[2]王迪.信息技術(shù)與物理學(xué)整合的實(shí)驗(yàn)研究[J].中學(xué)物理，2014（9）

【作者簡(jiǎn)介】湯蘭英，甘肅省張掖市金安苑學(xué)校，中學(xué)一級(jí)，省級(jí)骨干教師。

（責(zé)編 盧建龍）